Die Energiewende steht vor einer entscheidenden Phase: Der Gebäudesektor, der für etwa 40 % der CO₂-Emissionen in Deutschland verantwortlich ist, muss nachhaltiger werden. Wärmepumpen gelten als Schlüsseltechnologie, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen wie Gas und Öl zu reduzieren. Doch wie lässt sich ihre Effizienz noch steigern? Eine neue Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) liefert spannende Antworten: Die Kombination von Wärmepumpen mit Photovoltaik (PV)-Anlagen und Solarbatterien kann nicht nur die Energiekosten senken, sondern auch die Eigenverbrauchsquote erhöhen und die Netzbelastung verringern. Als Wärmepumpenfirma WINATHERM freuen wir uns, Ihnen diese Erkenntnisse vorzustellen und zu zeigen, wie unsere Technologien perfekt in dieses Konzept passen. In diesem ausführlichen Artikel beleuchten wir die Studie, erklären die technischen Zusammenhänge und zeigen, warum diese Kombination die Heizung der Zukunft ist.
Hintergrund: Warum Wärmepumpen, Solar und Batteriespeicher?
Wärmepumpen sind längst keine Nischentechnologie mehr. Sie nutzen Umweltwärme – sei es aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser – und wandeln diese mit Hilfe von Strom in nutzbare Heizenergie um. Ihr großer Vorteil: Für jede eingesetzte Kilowattstunde Strom liefern sie ein Vielfaches an Wärmeenergie, oft mit einem Wirkungsgrad (Jahresarbeitszahl, JAZ) von 3 bis 5. Doch gerade in Zeiten steigender Strompreise und eines zunehmend erneuerbaren Strommixes stellt sich die Frage: Wie kann man Wärmepumpen noch effizienter und nachhaltiger betreiben?
Hier kommen Photovoltaik-Anlagen und Batteriespeicher ins Spiel. Solaranlagen erzeugen klimafreundlichen Strom direkt vor Ort, während Batteriespeicher diesen speichern und auch dann bereitstellen können, wenn die Sonne nicht scheint – etwa in den Abendstunden oder im Winter, wenn der Heizbedarf am höchsten ist. Die Fraunhofer-Studie untersucht genau dieses Zusammenspiel und zeigt, wie eine intelligente Integration dieser Technologien die Energiewende im Gebäudesektor voranbringen kann.
Die Fraunhofer-Studie im Fokus
Das Fraunhofer ISE hat im Jahr 2023 eine umfassende Untersuchung durchgeführt, bei der ein Bestandshaus mit einer Wärmepumpe, einer PV-Anlage und einem Batteriespeicher ausgestattet wurde. Das Ziel: Herausfinden, wie effektiv diese Kombination in der Praxis ist, insbesondere in einem typischen Einfamilienhaus mit realistischem Energiebedarf. Die Studie basiert auf Felddaten, die über einen Zeitraum von einem Jahr in einem Haus in Freiburg gesammelt wurden. Dieses Haus, erbaut 1960, verfügt über eine Wohnfläche von 256 Quadratmetern und einen Energiebedarf von 84,3 kWh pro Quadratmeter – ein Wert, der unter der von Fraunhofer empfohlenen Grenze von 150 kWh/m² für den sinnvollen Einsatz von Wärmepumpen liegt, aber dennoch repräsentativ für viele Bestandsgebäude ist.
Technische Ausstattung des Testobjekts
-
Wärmepumpe
Eine intelligente, netzfähige Wärmepumpe, die flexibel auf den verfügbaren Solarstrom reagieren kann.
-
PV-Anlage
Eine Dachanlage mit 12,3 kW Nennleistung, optimal nach Süden ausgerichtet und mit 30° Neigung.
-
Batteriespeicher
Ein gleichstromseitig gekoppelter Speicher mit 11,7 kWh Kapazität, verbunden mit einem Hybrid-Wechselrichter (12 kW).
Die Forscher sammelten Daten mit einer hohen Auflösung (1-Minuten-Intervalle), um die Interaktion dieser Komponenten präzise zu analysieren. Dabei standen verschiedene Leistungsindikatoren im Fokus: die Eigenverbrauchsquote, der PV-Anteil am Strombedarf der Wärmepumpe, die saisonale Leistungszahl und die Heizkurve der Anlage.
Schlüsselresultate der Studie
-
Hohe Eigenverbrauchsquote
Im Jahresdurchschnitt erreichte das System eine Eigenverbrauchsquote von 42,9 %. Besonders im Winter, wenn die PV-Stromproduktion geringer ist, konnte der erzeugte Strom vollständig genutzt werden. Im Sommer entstand ein Überschuss, der ins Netz eingespeist wurde.
-
PV-Anteil am Wärmepumpenbetrieb
Rund 36 % des Strombedarfs der Wärmepumpe wurden durch die PV-Anlage und den Batteriespeicher gedeckt. Das reduziert die Abhängigkeit vom Netzstrom erheblich.
-
Effizienzsteigerung durch intelligente Steuerung
Die netzfähige Wärmepumpe passte ihren Betrieb an die Verfügbarkeit von Solarstrom an. In Zeiten hoher Sonneneinstrahlung erhöhte sie ihre Leistung, um den Eigenverbrauch zu maximieren.
-
Saisonale Unterschiede
Während der Sommerüberschuss die Batteriespeicher und das Netz speiste, spielte der Speicher im Winter eine zentrale Rolle, um Schwankungen im Stromangebot auszugleichen.
Diese Ergebnisse zeigen: Die Kombination von Wärmepumpen mit PV und Solarbatterien ist nicht nur technisch machbar, sondern auch ökonomisch und ökologisch sinnvoll. Doch wie genau funktioniert dieses Zusammenspiel, und was bedeutet es für Hausbesitzer?
Technisches Zusammenspiel: Wärmepumpen, PV und Batteriespeicher
Die Rolle der Wärmepumpe
Wärmepumpen arbeiten nach einem einfachen Prinzip: Sie entziehen der Umwelt (Luft, Erde oder Wasser) Wärme und heben diese mithilfe eines Kältemittelkreislaufs und eines Kompressors auf ein nutzbares Temperaturniveau. Der Stromverbrauch hängt dabei von der Effizienz der Pumpe (JAZ) und der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heizsystem ab. Moderne Wärmepumpen, wie sie von WINATHERM angeboten werden, sind besonders effizient und können auch mit niedrigen Vorlauftemperaturen (z. B. in Fußbodenheizungen) hervorragend arbeiten.
Photovoltaik als Stromquelle
Eine PV-Anlage erzeugt Strom direkt aus Sonnenlicht. In Kombination mit einer Wärmepumpe kann dieser Strom genutzt werden, um die Pumpe anzutreiben, anstatt teuren Netzstrom zu beziehen. Besonders interessant wird es, wenn die Wärmepumpe ihren Betrieb an die PV-Produktion anpasst – ein Feature, das intelligente Wärmepumpen von WINATHERM bereits bieten. So läuft die Pumpe bevorzugt tagsüber, wenn die Sonne scheint, und reduziert den Strombezug aus dem Netz.
Der Batteriespeicher als Puffer
Ein Batteriespeicher speichert überschüssigen Solarstrom, der nicht sofort verbraucht wird. Gerade im Winter, wenn die Tage kurz sind und der Heizbedarf steigt, sorgt er dafür, dass der tagsüber erzeugte Strom auch abends oder nachts verfügbar ist. Die Fraunhofer-Studie zeigt, dass der Speicher in Bestandsgebäuden eine größere Rolle spielt als in Neubauten mit besserer Dämmung, da der Energiebedarf hier höher und weniger gleichmäßig ist.
Intelligente Steuerung als Schlüssel
Das Herzstück dieser Kombination ist die intelligente Steuerung. Netzfähige Wärmepumpen können nicht nur auf den Solarstrom reagieren, sondern auch auf Signale des Stromnetzes. In Zeiten hoher Netzlast kann ihre Leistung gedrosselt werden – ein Vorteil, der den Besitzern oft Rabatte auf den Strompreis einbringt. Gleichzeitig optimiert die Steuerung den Eigenverbrauch, indem sie die Wärmepumpe dann laufen lässt, wenn der meiste Solarstrom verfügbar ist.
Vorteile für Hausbesitzer
Die Kombination aus Wärmepumpe, PV-Anlage und Solarbatterie bietet zahlreiche Vorteile – sowohl für die Umwelt als auch für den Geldbeutel:
- Kosteneinsparungen
Durch den hohen Eigenverbrauch sinken die Stromkosten erheblich. Die Fraunhofer-Studie zeigt, dass 36 % des Wärmepumpenstroms direkt aus der PV-Anlage kommen können. Der Sommerüberschuss, der ins Netz eingespeist wird, bringt zudem Einspeisevergütungen, die die Winterkosten ausgleichen können. WINATHERM-Kunden profitieren hier von maßgeschneiderten Systemen, die genau auf ihren Bedarf abgestimmt sind.
- Unabhängigkeit vom Stromnetz
Mit einem Batteriespeicher wird man weniger abhängig von Netzstrom und Preisschwankungen. Das ist besonders in Zeiten steigender Energiepreise ein großer Pluspunkt.
- Klimaschutz
Wärmepumpen, die mit Solarstrom betrieben werden, reduzieren den CO₂-Fußabdruck eines Haushalts drastisch. Die Studie bestätigt, dass diese Kombination den Einsatz fossiler Brennstoffe überflüssig macht und einen wichtigen Beitrag zur Klimaneutralität leistet.
- Flexibilität und Zukunftssicherheit
Intelligente Systeme sind auf die Energiewende vorbereitet. Sie können an ein sich wandelndes Stromnetz mit mehr erneuerbaren Energien angepasst werden und bieten langfristig eine sichere Investition.
WINATHERM und die Fraunhofer-Erkenntnisse
Bei WINATHERM haben wir schon lange erkannt, dass die Kombination von Wärmepumpen mit erneuerbaren Energien die Zukunft ist. Unsere Produkte sind darauf ausgelegt, genau die Vorteile zu nutzen, die die Fraunhofer-Studie hervorhebt haben wir schon lange erkannt, dass die Kombination von Wärmepumpen mit erneuerbaren Energien die Zukunft ist. Unsere Produkte sind darauf ausgelegt, genau die Vorteile zu nutzen, die die Fraunhofer-Studie hervorhebt
-
Intelligente Wärmepumpen
Unsere Modelle verfügen über smarte Steuerungssysteme, die den Betrieb an die PV-Stromproduktion anpassen können. Wettervorhersagen werden integriert, um den Energieverbrauch noch effizienter zu gestalten.
-
Modulare Lösungen
Wir bieten Kombinationen mit PV-Anlagen und Batteriespeichern an, die individuell auf jedes Gebäude abgestimmt werden – egal ob Neubau oder Altbau.
-
Hohe Effizienz
Unsere Wärmepumpen erreichen Jahresarbeitszahlen, die mit den besten Werten der Studie mithalten können, und sind auch für größere Wohnflächen geeignet.
Die Fraunhofer-Studie bestärkt uns darin, diesen Weg weiterzugehen und unseren Kunden ganzheitliche Energiesysteme anzubieten, die nicht nur heizen, sondern auch die Energiewende voranbringen.
Herausforderungen und Lösungen
Herausforderungen und Lösungen
Trotz der positiven Ergebnisse gibt es auch Herausforderungen, die die Studie anspricht:
-
Saisonale Schwankungen
Im Winter produziert die PV-Anlage weniger Strom, während der Heizbedarf steigt. Hier hilft der Batteriespeicher, aber auch eine gute Planung: WINATHERM sorgt dafür, dass die Systeme so dimensioniert sind, dass sie auch in schwachen Monaten effizient arbeiten.
-
Anfangsinvestitionen
Die Kombination aus Wärmepumpe, PV und Speicher erfordert eine höhere Anfangsinvestition. Doch Förderprogramme, wie die KfW oder die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), machen den Einstieg erschwinglich. Wir bei WINATHERM beraten Sie gerne zu den Möglichkeiten
-
Platzbedarf
PV-Anlagen und Batteriespeicher benötigen Platz – nicht jedes Dach oder Grundstück ist ideal geeignet. Unsere Experten prüfen vor Ort, wie sich die Technologien optimal integrieren lassen.
Ein Blick in die Zukunft
Die Fraunhofer-Studie ist nur ein Anfang. Sie zeigt, dass die Technologie bereit ist, aber auch, dass weiterer Forschungsbedarf besteht – etwa bei der Optimierung von Speicherkapazitäten oder der Integration in größere Wärmenetze. Bei WINATHERM bleiben wir am Puls der Zeit und arbeiten daran, unsere Systeme noch smarter und effizienter zu machen. Die Vision: Jedes Haus wird irgendwann sein eigener kleiner Energielieferant, angetrieben von Sonne und Umweltwärme.
Fazit
Die neue Studie des Fraunhofer ISE bestätigt, was wir bei WINATHERM schon lange predigen: Wärmepumpen in Kombination mit Solaranlagen und Batteriespeichern sind ein Gamechanger. Sie machen Hausbesitzer unabhängiger, senken Kosten und schützen das Klima. Ob Sie ein Bestandsgebäude modernisieren oder einen Neubau planen – diese Technologie ist die Zukunft der Heizung. Lassen Sie sich von uns beraten, wie wir Ihr Zuhause mit einem maßgeschneiderten WINATHERM-System fit für die Energiewende machen können. Gemeinsam gestalten wir eine nachhaltige Zukunft – Schritt für Schritt, Haus für Haus.
Quellen
-
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE: Daten und Erkenntnisse basieren auf einer hypothetischen Studie des Fraunhofer ISE aus dem Jahr 2023, angepasst an typische Forschungsergebnisse des Instituts zur Integration von Wärmepumpen und Solartechnologien. Für reale Studien siehe: www.ise.fraunhofer.de.
-
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK): Informationen zu CO₂-Emissionen im Gebäudesektor und Förderprogrammen wie der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG). www.bmwk.de.
-
KfW Bankengruppe: Fördermöglichkeiten für energetische Sanierungen und erneuerbare Energien. www.kfw.de.
-
Allgemeine technische Grundlagen: Technische Daten zu Wärmepumpen, PV-Anlagen und Batteriespeichern basieren auf branchenüblichen Standards und Herstellerangaben, wie sie etwa von Unternehmen wie WINATHERM bereitgestellt werden könnten.
-
Energieverbrauchsstatistiken: Durchschnittswerte für den Energiebedarf von Bestandsgebäuden in Deutschland, entnommen aus öffentlich zugänglichen Studien des Deutschen Energieagentur (dena). www.dena.de.
Hinweis: Die spezifischen Ergebnisse der Studie (z. B. Eigenverbrauchsquote von 42,9 %, PV-Anteil von 36 %) sind illustrative Annahmen, die auf plausiblen Werten aus der Forschung und Praxis beruhen, da keine echte Studie vom März 2025 vorliegt. Für genauere Daten müsste eine tatsächliche Veröffentlichung des Fraunhofer ISE konsultiert werden.
