Der größte Teil der Energie in deutschen Haushalten wird für die Beheizung des Gebäudes und Warmwasser-Bereitstellung benötigt. Für den aktiven Klimaschutz ist es essenziell die Wärmeenergie mit möglichst geringem CO2-Ausstoß zu erzeugen. Ideal hierfür ist der Einsatz einer Wärmepumpe in Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage.
Die Wärmepumpentechnologie ist nichts Neues. In Deutschland wurden 2018 bereits 84.000 Wärmepumpen installiert und in Betrieb genommen. Der Bundesverband Wärmepumpe e.V. (BWP) geht weiter stark von einem Wachstum des Bestandes aus. Im Neubaubereich entschieden sich 44 % der Bauherren für die Beheizung mit einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe. Die Luft/Wasserwärmepumpe (hellblaue Balken) ist besonders beliebt und erfreut sich an einem konstanten Wachstum in den letzten vier Jahren.
Quelle: BWP/BWH Absatzstatistik
Sind Wärmepumpen effizienter als konventionelle Heizsysteme?
Energieträger wie Öl, Gas oder elektrischer Strom sind nicht direkt miteinander vergleichbar und besitzen unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Effizienz ihrer Wärme- Bereitstellung. Damit diese Eigenschaften miteinander vergleichbar werden, wurde der Primärenergiefaktor eingeführt. Damit sind verschiedene Energieträger miteinander vergleichbar. Der Primärenergiefaktor beschreibt die Effizienz der jeweiligen Energieart. Der Primärenergiefaktor für elektrischen Strom liegt in Deutschland bei 1,8. Die Primärenergiefaktoren für Gas und Öl sind mit 1,1 auf den ersten Blick wesentlich besser.
In einem 3-4 Personenhaushalt liegt der Wärmebedarf bei durchschnittlich ca. 25.000 kWh pro Jahr. Das sind oftmals mehr als 80 % des Gesamtenergiebedarfs. Da bei einer Wärmepumpe ja nur 1⁄4 oder weniger der benötigten Heizenergie als Antriebsenergie benötigt wird, relativiert sich der schlechtere Primärenergiefaktor und wandelt sich zum Positiven.
Beispiel:
Bei einem Gebäude mit einem Wärmeenergiebedarf von 25.000 kWh wird bei einer Wärmepumpe nur ca. 1⁄4 aus dem Stromnetz bezogen – also ca. 6.250 kWh. Dieser Wert mit dem Primärenergiefaktor von 1,8 multipliziert ergibt 11.250 kWh.
Bei Öl- und Gasheizungen benötigt man den gesamten Wärmeenergiebedarf aus dem Öltank bzw. Gasnetz – im Beispielhaus also 25.000 kWh. Dieser mit dem Primärenergiefaktor von 1,1 multipliziert ergibt 27.500 kWh – also einen mehr als doppelt so hohen Primärenergiebedarf und somit auch mehr CO2 Ausstoß.
Die Wärmepumpe bezieht über 70 % der benötigten Heizenergie CO2-neutral aus der Umwelt. Gut ausgelegte Wärmepumpen benötigen weniger als 25 % elektrische Antriebsenergie um 100 % Wärmeenergie bereitzustellen. Diesen Strom kann man CO2- neutral und kostengünstig mit der eigenen Photovoltaik-Anlage produzieren.
Eine bundesweite Verbraucherbefragung zum Thema Wärmepumpen ergab, dass bereits 32 % der Wärmepumpenbesitzer den Vorteil der eigenen Stromerzeugung erkannt haben und eine Photovoltaik-Anlage besitzen. Gleichzeitig bedeutet dies, dass bei mehr als 2/3 (mehr als 300.000 Haushalten) noch Optimierungspotential besteht.
Quelle: BWP/BWH
Der Betrieb einer eigenen Photovoltaik-Anlage ist umso effizienter, je mehr erzeugter Solarstrom selbst verbraucht wird. Solarstrom auf dem eigenen Dach zu erzeugen und im Haus zu verbrauchen, ist mittlerweile wirtschaftlicher, als den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Solarstrom kann heute günstiger denn je mit einer Photovoltaik-Anlage produziert werden.
Deshalb ist es sinnvoll die Energie für den größten Energiebedarf im Haus, die Bereitstellung von Wärme für das Gebäude und das Trinkwarmwasser, mit einer Photovoltaikanlage selbst zu erzeugen. Die damit einhergehende Steigerung des Eigenverbrauchs erhöht gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik-Anlage. Eine elektrisch betriebene Wärmepumpe kann aus diesem sauberen Strom effektiv Wärme erzeugen. Die Wärmepumpe mit dem eigenen Photovoltaik-Strom zu betreiben, bedeutet daher CO2 neutral zu heizen, die Energiekosten zu senken und sich vom Energieversorger unabhängiger zu machen. Wärmepumpe und Photovoltaik ergänzen sich optimal.
In der Nacht oder an sonnenschwachen Tagen reicht die Leistung der Photovoltaik-Anlage oft nicht aus, um neben dem normalen Haushaltsstrom auch noch die Wärmepumpe zu speisen. Abhilfe kann hier ein Stromspeicher und eine intelligente Wärmepumpenansteuerung schaffen. Batteriespeicher dienen als Energiezwischenspeicher und nehmen überschüssige Sonnenenergie am Tage auf, um diese zeitverzögert am Abend zu nutzen. Intelligente Wärmepumpenansteuerungen nutzen zum Beispiel überschüssige Sonnenenergie, um diese in Trinkwarmwasserspeichern, Pufferspeichern oder in der Gebäudemasse zu speichern. Je nach Ansteuerung wird die Temperatur in dem jeweiligen Speicher oder der Fußbodenheizung erhöht, um die gespeicherte Wärme später zu nutzen. So lässt sich der Eigenverbrauch steigern und die Effizienz beider Systeme optimieren.
Da es derzeit noch keinen wirtschaftlich darstellbaren Langzeitspeicher gibt, ist es nicht möglich die Wärmepumpe zu 100 % mit Solarstrom zu betreiben. In den warmen Monaten arbeiten Wärmepumpen jedoch besonders wirkungsvoll, sodass der Brauchwasserbedarf (Trink- und Duschwasser) nahezu vollständig mit Solarstrom aus der eigenen Photovoltaikanlage und der Wärmepumpe erzeugt werden kann.
Bis zu 45 % der Energie für den Betrieb der Wärmepumpe kann mit Solarstrom abgedeckt werden. Beim Heizen mit Solarstrom gibt es verschiedene Möglichkeiten für die intelligente Ansteuerung.
Moderne Wärmepumpen verfügen meist über einen SG-Ready-Eingang (Smart Grid). Dieser wurde geschaffen, um die Einbindung von Wärmepumpen in ein intelligentes Stromnetz zu ermöglichen. SG-Ready-fähige Wärmepumpen besitzen 2 Schalteingänge (jeweils an oder aus) und so 4 verschiedene Betriebszustände abbilden. Ist die SG-Ready Funktion nicht durch den Stromnetzbetreiber belegt, ist es möglich die Wärmepumpe hierüber anzusteuern um den Photovoltaiküberschuss in Wärme zu speichern. Mit einem Energiemanagementsystem, welches die Stromflüsse im Haus auswertet, ist es möglich verschiedene Stromverbraucher automatisiert ein- und auszuschalten. Bei der Wärmepumpe kann hierfür die SG-Ready Funktion genutzt werden (wenn diese nicht vom Netzbetreiber in Anspruch genommen wird). Viele Wärmepumpenhersteller bieten zusätzlich zu SG-Ready eine weitere Möglichkeit in ihrer Regelung an. Die Wärmepumpe wird über den Wechselrichter eingeschaltet und so der Stromüberschuss aus der Photovoltaikanlage in Wärme umgewandelt. Mit dem Überschuss kann beispielsweise bevorzugt der Warmwasserbedarf angepasst oder die Temperatur im Pufferspeicher erhöht werden. Die Vorgaben der SG-Ready-Schnittstelle spielen hierbei keine Rolle.
Einige Wechselrichterhersteller haben sich auf das Einschalten von Wärmepumpen spezialisiert und bieten eine direkte Verbindung über eine Bus-Schnittstelle an. Damit können Wärmepumpen dann sogar leistungsgeregelt, je nach zur Verfügung stehendem Photovoltaikstromüberschuss, angesteuert werden. Hierzu ist jedoch eine genaue Abstimmung zwischen Wärmepumpenhersteller und Wechselrichterhersteller erforderlich.
Das Zusammenspiel von Wärmepumpe und Photovoltaik hat noch einen weiteren Vorteil. Neben dem Sparpotential kannst du beim Einsatz einer Photovoltaik-Anlage, Stromspeicher und Wärmepumpe dein Haus zu einem KfW-Effizienzhaus EEH40Plus aufwerten. So steigerst du den Wert deiner Immobilie deutlich. Damit kannst du ebenfalls eine KfW- oder BAfA-Förderung in Anspruch nehmen. Das Beste daran: Du minimierst deinen CO2 Fußabdruck und machst dich unabhängiger von Energieversorgern
Seit dem 01.08.2019 können Anträge für die neue Stromspeicher-Förderung Bayern beantragt werden. Das bayrische Wirtschaftsministerium stellte vor kurzem das PV-Speicher- Programm vor. Dies ist Teil des 10.000-Häuser-Programms und beinhaltet den PV Speicher- Bonus. Damit können Ein- und Zweifamilienhäuser bis zu 3.200 € Förderung für eine neue Solaranlage erhalten. Darüber hinaus gibt es für eine Ladestation für ein Elektroauto 200 € zusätzlich.
Bayern klimaneutral machen mit 2040 plus
Hintergrund der Speicherförderung ist die neue Klimastrategie des bayrischen Ministerpräsidenten Markus Söder. Für einen besseren Klimaschutz hat er das Klimaziel „2040 plus“ ausgerufen. Dieses sieht vor, dass Bayern bis 2040 klimaneutral wird – 10 Jahre früher als der Bund. Das bayrische Kabinett hat dazu mehrere Vorschläge erarbeitet. Unter anderem im Bereich der Windkraft und der Sonnenenergie. Die Speicherförderung zielt auf einen stärkeren dezentralen Photovoltaik-Ausbau in Bayern ab. Wenn der eigene Solarstrom vom Dach kommt, genutzt und in einem Batteriespeicher gespeichert wird und damit auch noch das Elektroauto geladen wird, kann ein teurer Netzausbau reduziert werden.
Gefördert werden neu montierte Solaranlagen, die einen Speicher besitzen, der mindestes eine nutzbare Kapazität von 3 kWh aufweist. Des Weiteren besagen die Richtlinien, dass eine Schnittstelle an der Batterie zur Kommunikation und Fernsteuerung vorhanden sein muss. Auch ein intelligentes Energiemanagementsystem ist Pflicht. Ebenfalls notwendig ist, dass das Speichersystem eine Zeitwertersatzgarantie von über 10 Jahren vorweisen kann.
Solaranlagen die lediglich mit einem Stromspeicher nachgerüstet werden sind nicht förderfähig
. Die Förderung gilt nur für Neuanlagen oder Bestandsanlagen, die sowohl um Solarmodule als auch um einen Stromspeicher erweitert werden.
Die Förderung ist nach der Kapazität des Batteriespeichers gestaffelt. Für den kleinsten förderfähigen Speicher (3 kWh) gibt es bereits 500 Euro. Überdies gibt es für jede weitere volle Kilowattstunde Kapazität 100 € oben drauf. Jedoch beläuft sich der maximale Betrag auf 3200 Euro. Dies entspricht einer PV-Anlage mit mindestens 30 kWh Speicher sowie 30 kWp Solarmodul-Leistung. Das Verhältnis zwischen Speicherkapazität und Solarmodul- Leistung muss dabei gleich sein. Ist dies nicht der Fall, wird der jeweils kleinere Betrag als Berechnungsgrundlage verwendet. Folgendes Beispiel: Hat der Speicher 3 kWh und die Module 4 kWp, werden die 3 kWh des Speichers angesetzt und du erhältst nur 500 Euro.
Hätte der Speicher ebenfalls 4 kWh, würdest du 600 € Förderung erhalten. Am besten schaust du dir dazu die Förder-Tabelle weiter unten an.
Das PV-Speicher-Programm läuft offiziell bis zum 31. Juli 2022 und ist abhängig von den verfügbaren Haushaltsmitteln. Das heißt, schnell sein kann sich lohnen. Die Fördergelder in Baden-Würtemberg wurden zum Beispiel bereits vor dem offiziellen Ende aufgebraucht. Den aktuellen Stand der noch verfügbaren Förderfälle kannst du dem Antragsportal entnehmen.
Zuschuss für eine Ladestation für Elektroautos
Falls du auch eine Ladestation für dein E-Auto planst, kannst du einen zusätzlichen Zuschuss von 200 € beantragen. Dabei ist es wichtig, dass die Ladestationen an das intelligente Energiemanagementsystem des Batteriespeichers angeschlossen ist, fähig für die Ladebetriebsarten 3 oder 4 sind und eine AC Ladeleistung von min. 11 kW (dreiphasig) bzw. min. 3,7 kW (Dauerleistung, einphasig). Für die DC Ladeleistung gibt es keine Vorgaben.
Auf der Webseite „Energieatlas Bayern“ des bayrischen Wirtschaftsministeriums kann die Förderung online beantragt werden. Dazu ist der Fragebogen auf der Webseite auszufüllen. Für die Eingabe der Daten hat man 60 Minuten Zeit.
Der eingetragene Verein C.A.R.M.E.N. e.V. hat für das 10.000 Häuser Förderprogramm eine ausführliche Liste mit förderfähigen Batteriespeichern erstellt. In dem Dokument werden alle wichtigen Kennzahlen wie Nutzkapazität, Entladeleistung, Zeitwertersatzgarantie, Schnittstellen, und Angaben zum intelligenten Energielademanagement für Stromspeicher aufgelistet. Stand: 22. August 2019
Markt-was? Genau! Wie die Bundesnetzagentur mitteilt, kommt es nun tatsächlich: Das Marktstammdatenregister. Das neue Webportal MaStR startet am 31.01.2019. Damit lassen sich unter anderem Photovoltaikanlagen bei der Bundesnetzagentur anmelden. Neben der seit Mitte Dezember 2018 geltenden Pflicht für den Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten, der neuen Normen für den Anschluss von PV-Anlagen und Batteriespeichern an das Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz, kommt damit schon die nächste Neuerung.
So ganz neu ist das Marktstammdatenregister tatsächlich gar nicht. Die Grundlage für das Marktstammdatenregister, welches die bisherigen Plattformen des PV-Meldeportals und des Anlagenregisters ablöst, stammt vom April 2017. Diese heißt kurz und bündig Marktstammdatenregisterverordnung. Eigentlich sollte das neue Webportal MaStR schon im Juli 2017 verfügbar sein. Jedoch wurde der Start bisher mehrfach verschoben.
Laut Bundesnetzagentur wird es nun Ende Januar 2019 scharf geschalten. Damit ändert sich für Anlagenbetreiber, aber auch für Stromlieferanten und andere Teilnehmer des Energiemarktes (Strom- und Gasmarkt) einiges.
Konzentrieren wir uns auf Betreiber von Photovoltaikanlagen und klären die wichtigsten Punkte.
Jede neue, mit dem öffentlichen Netz gekoppelte, Photovoltaikanlage muss ab dem 31.01.2019 im neuen Marktstammdatenregister gemeldet werden. Als Installateur sollte beim Beratungstermin, spätestens aber nach Inbetriebnahme auf diese Meldepflicht hingewiesen werden. Als Meldefrist gilt 1 Monat nach Inbetriebnahme. Wenn der Betreiber die Anlage verspätet oder gar nicht meldet, drohen Bußgelder. Auch Balkonanlagen sind meldepflichtig – selbst wenn es sich nur um ein einzelnes Modul handelt.
Jeder netzgekoppelte Batteriespeicher muss ebenso im Marktstammdatenregister angemeldet werden. Ein Stromspeicher muss separat zu einer neu installierten Solaranlage gemeldet werden. Es gelten hier die gleichen Fristen (1 Monat nach Inbetriebnahme).
Hier schlägt der deutsche bzw. europäische Datenschutz zu. Es ist leider nicht möglich, die bereits bei der Bundesnetzagentur gemeldeten Bestandsanlagen aus dem PV-Meldeportal bzw. aus dem Anlagenregister in das neue Marktstammdatenregister zu übertragen. Daher gilt für Bestandsanlagen auch eine Nachmeldefrist von 24 Monaten ab Start des neuen Webportals MaStR (das heißt Stand heute bis Ende Januar 2021). Jeder Anlagenbetreiber ist also in der Pflicht seine Photovoltaikanlage und Stromspeicher nochmals im Marktsstammdatenregister zu melden!
Stromspeicher die ab dem 1. August 2014 in Betrieb genommen worden sind, können bereites heute über ein separates Meldeformular „Batteriespeicher“ (verfügbar seit 1. Januar 2017) registriert werden. Ab dem Startzeitpunkt des Marktstammdatenregisters gilt für bestehende Stromspeicher die gleiche Nachmeldepflicht von 24 Monaten, wie für Photovoltaikanlagen.
Auch geplante Anlagen lassen sich bereits im Marktstammdatenregister erfassen. Hier sind einige Felder dann nicht auszufüllen. Anders verhält es sich bei Genehmigungen von geplanten Freiflächenanlagen. Diese bereits heute meldepflichtig und muss der Betreiber auch zukünftig melden.
Interessant ist auch: Das Marktstammdatenregister fordert nicht nur die Meldung von Solaranlagen. Ebenso müssen sich Strom- und Gaslieferanten, Netzbetreiber und viele andere melden. Darüber hinaus sind Mittel- oder unmittelbar Netzgekoppelte BKHWs und auch Notstromaggregate meldepflichtig.
Die Registrierung im Webportal MaStR erfolgt mit Hilfe eines Online- Einrichtungsassistenten. Neben der Anmeldung von Marktakteuren, Einheiten und EEG- Anlagen können Benutzer angelegt und verantwortliche Benutzer für Marktakteure festgelegt werden. Die Registrierung erfolgt in 4 Schritten:
Anlagenbetreiber müssen nach Erstellung eines MaStR-Kontos und der Registrierung als Marktakteur zusätzlich ihre Anlage registrieren. Hierbei werden hauptsächlich technische Daten der Anlage abgefragt. Das neue Webportal MaStR basiert auf „Einheiten“. Eine Einheit stellt beispielsweise ein einzelnes Solarmodul oder auch ein BHKW dar. Der Anlagenbegriff ist für Akteure des PV-Marktes juristisch vorbelastet. Wir wollen hier deshalb damit schließen, dass laut der offiziellen Hilfeseite des MaStR im Falle von PV-Anlagen eine Einheit aus der Summe mehrerer PV-Module besteht.
Der Einbau eines Überspannungsschutzes in PV-Anlagen ist seit 01.10.2016 durch die VDE Normen 0100-443 und 0100-534 gefordert. Neu: Zum 14.12.2018 endet nun die Übergangsfrist und die Normen sind verpflichtend. Dies gilt bei PV-Neuanlagen ebenso wie bei Umbauten und Erweiterungen von Solaranlagen.
Überspannungsschutz = Schutz der Solaranlage vor Überspannung
Überspannungsschutz für eine Solaranlage samt Batteriespeicher bedeutet in erster Linie Sicherheit für die Investition. Damit sind nicht die oft verwechselten Fangstangen eines äußeren Blitzschutzes gemeint, die manche Häuser verunstalten. Wir sprechen von aktiven Bauteilen, die alle elektrischen Geräte im Haus inklusive der Photovoltaikanlage vor schädlichen Überspannungen schützen. Auch wenn ein Blitz nicht direkt einschlägt können sich durch dessen Magnetfeld sehr hohe Spannungsspitzen einkoppeln. Die Elektronik in vielen Geräten inklusive den Wechselrichtern reagiert hier sehr empfindlich. Darum werden Schutzgeräte in alle Leitungen, die ins Gebäude kommen, eingesetzt. Dazu zählen vor allem die Solarkabel von den PV-Modulen und der reguläre Anschluss vom Stromnetz. In Zeiten von Klimaerwärmung und zunehmenden Unwettern keine schlechte Idee für elektronische Geräte.
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