Photovoltaik und Wärmepumpe
Oft höre ich die Idee: "ich mach Photovoltaik auf mein Dach und lass eine Wärmepumpe installieren. Dann bin ich autark, denn ich betreibe die Wärmepumpe mit meinem eigenen Strom."
Man muss kein Physiker sein, um zu sehen, dass das nicht funktioniert: Im Sommer gibt es viel Strom, im Winter brauchen wir viel Wärme - von der Wärmepumpe. Theoretisch könnte man natürlich die Photovoltaikanlage so groß machen, dass der wenige Strom, den sie im Januar liefert, zum Heizen reicht, aber so ein großes Dach hat niemand.
Den Vorschlag der Stadtwerke, den Eselsgrund mit einer Freiflächen-Photovoltaikanlage zu versehen und uns die von einer dort installierten Wärmepumpe erzeugte Wärme zu verkaufen, habe ich zum Anlass genommen zu rechnen:
Beispielhaft betrachte ich folgendes Szenario:
20.000m² Photovoltaik Freiflächenanlage mit 900 kW Peak Leistung, Wärmepumpe mit einer
elektrischen Leistungsaufnahme von mindesten 50 kW und maximal 200 kW. (Das ist schon ein
Monster mit 1 MW Wärmeleistung!) Mit diesem Szenario kommen wir auf folgende Betriebswerte (andere Parameter kann man hier eingeben):
Grün und gelb ist die im jeweiligen Monat erzeugte Strommenge, rot die erzeugt Wärmemenge, blau die benötigte Wärmemenge. Grün ist der Anteil des Stroms, welcher in Wärme umgewandelt wurde. Wir erzielen auf der Fläche also knapp 2 GWh Wärme im Jahr. (und speisen 433 MWh Strom ins Netz ein). Oder anders ausgedrückt: um die benötigte Wärme zu erzeugen müssten ca. 70% des Stroms aus anderen Quellen zugekauft werden.
Hier sieht man ganz deutlich an den roten und blauen Balken, dass in Januar nur ein geringer Bruchteil der Wärme aus Strom entsteht, im Juli dagegen massenweise ungenutzte Wärme erzeugt wird. Daraus lernen wir: man muss die Wärme die im Sommer erzeugt wird für den Winter, wo sie benötigt wird, speichern.
Man kann Wärme auch anders - viel einfacher und billiger - erzeugen: mit Solarthermie. Für den Laien sieht das genauso aus, man kann die Module kaum unterscheiden. Aber sie kosten (gegenüber Photovoltaik plus Wärmepumpe) die Hälfte und sie liefern die doppelte Wärmemenge. Sind also um den Faktor 4 billiger.
Das Wasser aus der Solarthermie ist heißer als das aus der Wärmepumpe - vor allem im Sommer. Um unseren Speicher aufzuladen brauchen wir hohe Temperaturen, sonst kann nur langsam geladen werden. Das ist wie beim E-Auto: der Sonnenkollektor mit 90° ist die Schnelladestation, die Wärmepumpe mit 50° lädt nur langsam. Und so würden wir noch viel mehr Bohrungen brauchen, um dem Wasser mit nur 50° die Energie zu entziehen.
