Nutzung des Batteriestroms für die Wärmepumpe (400V 3-phasig) möglich?

Liebe PV-Gemeinde,

ich bin neu hier im Forum und würde mich freuen, wenn mir jemand weiterhelfen kann.

Kurz zum Hintergrund:

Im Rahmen einer Kernsanierung an einem Mehrgenerationenhaus (ca. 350 m² Wohnfläche) in dem meine Frau und ich gemeinsam mit meinen meinen Schwiegereltern und meiner Schwiegeroma wohnen, haben wir eine Luft-Wasser-Wärmepumpe installiert (überall Fußbodenheizung, 500l Pufferspeicher, 300l Warmwasserspeicher). In den Wintermonaten wird die Wärmepumpe durch einen wasserführenden Kamin unterstützt, um die Heizspitzen abzufangen.

Der Strombedarf des Heizsystems soll möglichst effizient durch unsere neue PV-Anlage gedeckt werden. Daher haben wir uns gegen einen Wärmepumpenstromtarif entschieden. Wir wollen den selbst produzierten Strom nutzen. Es handelt sich um eine LG Photovoltaikanlage mit 9,86 kWP gepaart mit einem SMA Sunny Tripower 10 kW Wechselrichter. Die insgesamt 29 Module sind auf zwei Strings verteilt.

Dieses System ist bereits installiert und läuft auch soweit rund. Da die Steuerungseinheit noch nicht installiert ist (dies soll wohl mit der Installation des Batteriespeichers geschehen), können wir die Daten der Stromproduktion nur durch das interne W-Lan des Wechselrichters einsehen und natürlich an den Zählerständen ablesen. Das ist fürs erste auch ok. Nun geht es um die Erweiterung des ganzen.

Zum einen ist im Warmwasserspeicher ein Heizstab eingebaut. Dieser wird über 2 Edimax Funksteckdosen für SMA Sunny Homemanager angesteuert. Bevor eine Einspeisung in das Netzt beginnt, soll über diesen Heizstab das Warmwasser aufbereitet werden. Somit dient der Warmwasserspeicher indirekt als Energiespeicher des PV-Stroms. Auch wenn diese Einheit noch nicht installiert ist, sollte das so funktionieren.

Jetzt soll noch die finale Ergänzung eines Batteriespeichersystems erfolgen. Wie Ihr sicher gemerkt habt, ist die Anlage nicht aus einem Guss geplant, sondern hat sich im Laufe der Sanierungsarbeiten entwickelt. Installiert hat das bisherige System unser Haustechniker, der in erster Linie spezialisiert auf Heiztechnik ist. Angeschlossen wurde die Anlage durch einen Elektriker, mit dem er bei solchen Projekten zusammenarbeitet. Es ist als kein Anbieter, der sich ausschließlich um PV-Anlagen kümmert und ein "Rundum-Sorglos-Paket" anbietet. Die Idee zur Anlage ist aus einem Konzept der Heiztechnik entstanden.

Nun ergeben sich jedoch einige Fragen bezüglich des Batteriespeichers und Batteriewechselrichters, bei denen sich Unsicherheiten zeigen und ich daher einfach mal Antworten/Meinungen von externen erfahrenen Experten brauche:

Es sollte nun ein SMA Sunny Boy Storage 5.0 mit einem LG Chem RESU10 oder RESU13 installiert werden. Hier kam aber dann plötzlich die Frage bezüglich der Phasen auf. Batteriespeicher und Batteriewechselrichter laufen 1-phasig. Die Wärmepumpe (sowohl die Außeneinheit als auch die Inneneinheit) laufen 3-Phasig mit einem 400V-Starkstrom-Anschluss.

Nun die Fragen:

1. Kann der Strom aus dem Batteriespeicher dann überhaupt für den Starkstrom der Wärmepumpe verwendet werden? (Die gleiche Frage ergibt sich ja für den Herd-Anschluss in jeder Küche. Im Infoblatt von SMA steht, dass Großabnehmer wie Spülmaschine oder Waschmaschine nachts betrieben werden können. Vom Herd ist aber keine Rede).

2. Falls die erste Frage mit "Ja" beantwortet werden kann, ist alles gut und ich bin beruhigt. Dann scheint das damit nichts zu tun zu haben. Falls die Antwort aber "Nein" lautet: Gibt es Alternativen zu dem System, so dass die Wärmepumpe durch den Batteriestrom betrieben werden kann?

Für Eure Antworten schon im Voraus vielen Dank.

Gern könnt Ihr mir auch Eure Erfahrungen/Einschätzungen/Feedback zu unserem oder Euren vielleicht ähnlichen Energiesystemen mitteilen.

LG

M.

Lieber J4nnik,

erst einmal vielen Dank für Deine schnelle Antwort. Das beruhigt mich schon einmal. Ist für eine solche Nutzung dann auch entscheidend, ob ein 48 V oder 400 V Speicher genommen wird?

Grundsätzlich ist das so, wie Du es sagt: Eigentlich ist System ja kontraproduktiv, da im Winter, in dem Stromverbrauch der Wärmepumpe am größten ist, am wenigsten Strom produziert wird. Mit den richtigen Einstellungen kann man das zumindest optimieren. Der Stromspeicher zu dieser Jahreszeit mach - rein wirtschaftlich betrachtet - keinen Sinn. Allerdings haben wir ja den wasserführenden Kamin mit 22kW-Leistung. Dafür ist auch der 500l Pufferspeicher da. Wenn der Kamin ab nachmittags 15/16 Uhr (ohne Sonne) läuft, heizen wir komplett mit dem Kamin. Entsprechend wird der Stromverbrauch dann deutlich gesenkt, so dass die Situation dann wieder anders aussieht. Wir werden hier im nächsten Jahr einfach mal viele Daten sammeln um die genauen Effekte zu ermitteln. Es geht uns auch nicht ausschließlich um die reine finanzielle Wirtschaftlichkeit, sondern auch um das Erreichen eines möglichst hohen Autarkiegrades. Im Sommer verbraucht die Wärmepumpe dann fast gar nichts. Da sie aber auch eine Kühlfunktion hat, bleiben damit noch Möglichkeiten offen.

Bezüglich des Heizstabes: Auch hier müsste man mal eine Einzelrechnung aufstellen. Den Einwand, den Du nennst, kann ich nachvollziehen. Allerdings kann dann immer zu Sonnenzeiten, wenn der Batteriespeicher voll ist, das Warmwasser mit PV-Strom aufgeheizt werden, so dass die Wärmepumpe dort nicht aktiv werden muss.

Bezüglich den Fragen zur Einzelraumreglung bin ich etwas überfragt. Wir haben insgesamt 4 Heizkreisverteiler und in fast jedem Raum ein eigenes Thermostat mit dem entsprechenden Heizkreis. Meintest Du das?

Wir haben die Anlage zur Privatnutzung angemeldet und nicht als Kleinunternehmer. Daher sollte sich das mit der Umsatzsteuer erledigt haben.

Liebe Grüße

M.

Vielen Dank für Eure Antworten.

Der Kaminofen hat wasserseitig 72% Leistung, d.h. es gehen etwa 15,8 kW in den Pufferspeicher.

Ich höre also heraus, dass durch den hohen Eigenverbrauch der Stromspeicher (im Winter) nicht viel Sinn ergibt. Das ist ja auch nachvollziehbar. Ausgerichtet muss die Dimension der Anlage ja aber für den Frühling/Herbst sein. Hier sollte ein durchschnittlicher Tagesverbrauch von etwa 38kwh erreicht werden (Wärmepumpe und Haushaltstrom zusammen). Mit dem Faktor 1/3 ergibt das eine Speichergröße von 10 - 13 kW. Denke ich hier falsch?

LG

M.

Vielen Dank für Deine Antwort.

Es wurde ein Schichtenspeicher installiert, d.h. die Wärmepumpe ist als Wärmeerzeuger nur für die Fußbodenheizung unteren Bereich zuständig. Die Inneneinheit steuert entweder den Schichtenspeicher oder den Warmwasserspeicher an. Gleichzeitig ist das wohl nicht möglich (Vaillant Aerotherm).

Bezüglich des Faktors 1:4 habe ich mich das auch gefragt. Hier hatte ich mir das ursprünglich so vorgestellt, dass bei hohem PV- Ertrag die Wärmepumpe entgegen der eingestellten Zykel anspringen soll, um das Warmwasser aufzuheizen. Da hier aber immer Heizzyklen vorgegeben (einprogrammiert sind), läuft die Wärmepumpe wohl nicht nach dem Motto. "Viel Sonne, Wärmepumpe" an. Oder ist so etwas technisch machbar?

Die Idee dahinter ist, dass zu Sonnenzeiten, wenn der Batteriespeicher voll ist, ehe der Strom zu 9 ct. eigespeist wird, das Wasser erhitzt wird (60 °C). Bei diesen hohen Temperaturen arbeitet die WP ja nicht so wirtschaftlich wie bei den Temperaturen für die Fußbodenheizung. So müsste die WP dann z.B. später laufen, was auch Strom verbrauchen würde, vielleicht mit dem Faktor 1:3, aber auch mit dem 3-fachen Strompreis. Ob das eine oder andere nun wirtschaftlicher ist, muss man ausrechnen. Ich verstehe aber was Du meinst.

Gerne würde ich Deine kritischen Anmerkungen an den Installateur weitergeben, da es ja darauf ankommt die Abstimmung der einzelnen Einheiten gut zusammen zu bekommen. Auch bezüglich der Worauf beziehst Du Dich denn bei Deiner Abschätzung von 20 oder 30 %? D.h. was wäre Dein Vorschlag bzw. Änderungsideen (Speicher weglassen, Einstellung der Heizung, Heizkurve ...). Hier wäre ich dankbar für konkrete Hinweise.

Berücksichtigen muss man natürlich auch noch, dass wie die PV-Anlage auch ganz normal noch für den Haushaltsstrom nutzen.

LG

M.