Photovoltaik und Wärmepumpe im Winter: Wie viel Heizstrom liefert das Dach?

Selbst genutzter Solarstrom reduziert den Netzbezug. Bei einer Wärmepumpe lässt sich darüber hinaus der Zeitpunkt des Verbrauchs beeinflussen: Das Haus braucht abends Wärme, doch ein Teil davon kann schon mittags erzeugt werden. Ein Wasserpufferspeicher macht diese zeitliche Verschiebung möglich. Die Wärmepumpe muss dann nicht genau in dem Moment laufen, in dem der Heizkreis Wärme entnimmt.

Deshalb vergleichen wir vier Varianten: Betrieb ohne gezielte Verschiebung, Nutzung eines Wasserpuffers, Nutzung einer Batterie und die Kombination beider Speicher. Die gelieferte Raumwärme bleibt in allen Varianten gleich. Was sich verändert, sind der Zeitpunkt der Stromaufnahme und die Verluste.

Wann Solarstrom verfügbar ist

Am 7. Dezember liefert das gewählte PVGIS-Profil 21,4 kWh Solarstrom. Das ist in dieser Datenreihe der ertragsreichste Dezembertag, kein typischer Wintertag. Aus der Außentemperatur ergibt unser vereinfachtes Heizmodell einen Bedarf von 79,2 kWh Raumwärme. Bei einer angenommenen Leistungszahl von 3,0 benötigt die Wärmepumpe dafür 26,4 kWh Strom. Dazu kommen 9,6 kWh modellierter Haushaltsstrom.

Ohne gezielte Speicherung treffen nur 8,1 kWh Solarstrom unmittelbar auf Verbrauch. 13,3 kWh werden eingespeist, während morgens und abends Netzstrom nötig ist. Insgesamt bleiben 27,9 kWh Netzbezug. Das Dach erzeugt zwar mehr als die Hälfte des elektrischen Tagesbedarfs, deckt aber ohne Verschiebung nur etwa 23 Prozent des Tagesstrombedarfs direkt.

Bei einer Batterie wird der Überschuss als Strom aufbewahrt. Beim Wasserpuffer verbraucht die Wärmepumpe den Strom schon mittags und speichert das Ergebnis als Wärme. Das senkt ihren späteren Strombedarf. Diese beiden Wege müssen getrennt gerechnet werden.

Wie viel Wärme in einen Wasserpuffer passt

Für Wasser lässt sich die gespeicherte Wärme gut überschlagen: Ein Liter speichert pro Grad Temperaturerhöhung ungefähr 1,163 Wh. Ein 500-Liter-Puffer mit 10 Grad nutzbarem Temperaturhub nimmt damit rund 5,8 kWh zusätzliche Wärme auf. Das entspricht beispielsweise einer Anhebung von 35 auf 45 °C, sofern der Heizkreis die Wärme bis hinunter zu 35 °C noch nutzen kann. Das Speicherprinzip und die Bedeutung des nutzbaren Temperaturhubs beschreibt auch der BDH. [4]

Gemeint ist hier Heizungswasser, nicht Trinkwarmwasser. Der Temperaturbereich ist eine Modellannahme für den Heizkreis und keine Empfehlung für einen Trinkwasserspeicher. Benötigen Heizkörper schon 45 °C, ist Wärme unterhalb dieses Niveaus nicht auf dieselbe Weise nutzbar. Entscheidend ist daher die tatsächlich verfügbare Temperaturspanne, nicht allein die Literzahl. Der gezeigte Betrieb setzt ein Heizsystem voraus, das mit 35 °C auskommt. Bei höheren benötigten Temperaturen müssen nutzbarer Temperaturhub und Leistungszahl neu angesetzt werden.

Die höhere Ladetemperatur ist außerdem nicht kostenlos: Die Wärmepumpe muss gegen einen größeren Temperaturunterschied arbeiten. [2] In unserem Vergleich setzen wir deshalb beim Laden und Warmhalten des angehobenen Puffers eine niedrigere Leistungszahl von 2,7 an, gegenüber 3,0 im normalen Heizbetrieb. Zusätzlich verliert die gespeicherte Zusatzwärme Energie an die Umgebung.

Mittags steigt die Stromaufnahme, weil die Wärmepumpe gleichzeitig heizt und den Puffer lädt. Am späten Nachmittag kann sie dafür knapp zwei Stunden weitgehend pausieren. Der Heizkreis bekommt weiter Wärme, nun aus dem Speicher. Der Bundesverband Wärmepumpe nennt diese gezielte Pufferladung neben dem Vorziehen von Heizzyklen und der Nutzung der Gebäudemasse als Möglichkeit, Solarüberschüsse zu nutzen. [5]

Wasserpuffer und Batterie im Tagesvergleich

Der solar beladene 500-Liter-Puffer senkt den Netzbezug im Beispiel von 27,9 auf 26,0 kWh. Zugleich steigt der Strombedarf der Wärmepumpe von 26,4 auf 27,3 kWh. Das ist kein Widerspruch: Sie benötigt wegen der höheren Temperatur und der Verluste mehr Strom, nimmt diesen aber in Solarstunden auf. Später ersetzt die gespeicherte Wärme einen Teil des netzgespeisten Heizbetriebs. In der ungerundeten Bilanz stehen 1,93 kWh weniger Netzbezug einer um 2,77 kWh geringeren Einspeisung gegenüber. Die Differenz von 0,84 kWh ist der zusätzliche Stromverbrauch.

Die Batterie ist mit 10 kWh nutzbarem internem Energieinhalt, 3 kW Lade- und Entladeleistung und 90 Prozent Gesamtwirkungsgrad angesetzt. Nach den Entladeverlusten stehen aus einem vollen Speicher rund 9,5 kWh Strom zur Verfügung. Sie kann sowohl Haushaltsgeräte als auch die Wärmepumpe versorgen. Der Wasserpuffer kann das nicht: Er versorgt ausschließlich den Heizkreis. Die unterschiedlich großen Speicher sind deshalb kein gleichwertiger Kostenvergleich.

Die Wirkungen lassen sich nicht einfach addieren. Ohne Batterie spart der Puffer hier rund 1,9 kWh Netzbezug. Zusätzlich zur Batterie beträgt sein Vorteil nur noch etwa 0,6 kWh. Beide Speicher konkurrieren um denselben Mittagsüberschuss. Ein Teil des Stroms, den die Wärmepumpe für die Pufferladung verbraucht, steht der Batterie nicht mehr zur Verfügung.

Mehr Eigenverbrauch allein ist daher kein ausreichendes Ziel. Wird unnötig heiß geladen, kann die Anlage zusätzlichen Solarstrom verbrauchen, ohne entsprechend viel späteren Netzbezug einzusparen. Für die Bewertung müssen gelieferte Nutzwärme, Verluste, verbleibender Netzbezug und Kosten gemeinsam betrachtet werden.

Ein Tag ohne Überschuss

Am direkt folgenden 8. Dezember liefert dasselbe öffentliche PVGIS-Modell nur 1,0 kWh Solarstrom. Der temperaturabhängige Wärmebedarf ist mit 79,0 kWh nahezu gleich hoch wie am Vortag. Trotz ähnlicher Außentemperaturen steht also deutlich weniger Solarstrom zum Heizen bereit.

Jede erzeugte Kilowattstunde wird genutzt und ersetzt Netzstrom. Der Netzbezug beträgt dennoch in allen vier Varianten rund 34,9 kWh. Weder Puffer noch Batterie werden zusätzlich geladen, weil kein Überschuss vorhanden ist. Für diesen Vergleich starten beide ohne nutzbare Zusatzenergie. Das ist eine klar gesetzte Anfangsbedingung, keine Behauptung, dass Speicher morgens grundsätzlich leer wären.

Die beiden Tage zeigen unterschiedliche Aufgaben: Am ersten Tag fehlt Solarstrom vor allem zur passenden Uhrzeit. Am zweiten fehlt schon die Energiemenge. Ein Speicher hilft beim ersten Problem. Mehr leere Kapazität löst das zweite nicht. Für eine Aussage über den ganzen Winter müssen auch die übrigen Wintertage und die Energieüberträge über Mitternacht berücksichtigt werden.

Was daraus für die Planung folgt

Prüfe zuerst den vorhandenen Wärmespeicher. Welche Wassermenge lässt sich tatsächlich nutzen, welche Temperatur braucht der Heizkreis und welche Anhebung erlaubt die Regelung? Ein hydraulischer Pufferspeicher ist nicht automatisch ein gut nutzbarer Solar-Wärmespeicher. Auch eine Fußbodenheizung beziehungsweise die Gebäudemasse kann Wärme zeitlich verschieben. Nicht jede Wärmepumpenanlage braucht dafür einen zusätzlichen großen Tank. [4]

Begrenze Temperatur und Laufzeit sinnvoll. Die thermische Nennleistung der Wärmepumpe muss zusätzlich zum aktuellen Heizbedarf noch Ladeleistung bereitstellen können. Zu hohe Temperaturen verschlechtern die Effizienz; häufiges Ein- und Ausschalten ist ebenfalls zu vermeiden. Die konkrete Regelung sollte zum Gerät und zum Heizsystem passen. [1] [5]

Vergleiche die Speicher gemeinsam. Eine Batterie und ein Wasserpuffer ergänzen sich, nutzen aber dieselbe Solarenergie. Die beste Reihenfolge hängt unter anderem von Temperaturniveau, Ladezuständen, späterem Wärmebedarf und übrigen Verbrauchern ab. Aus einem einzelnen Tagesvergleich folgt weder eine optimale Speichergröße noch eine garantierte Ersparnis.

Der Solarplaner hilft beim ersten Vergleich deiner Dachbelegung und deiner Verbraucher. Die konkrete Hydraulik, Pufferregelung und Heizungsdimensionierung gehören anschließend in die technische Planung. Zur Einordnung passen unsere Beiträge über Heimspeicher und den Vergleich von Wärmepumpe und Gasheizung.

Daten und Modellannahmen

Öffentliche Eingangsdaten: PVGIS 5.3, Strahlungsdatenbank SARAH3, Wetterdaten ERA5; Kassel (51,31° N, 9,49° O), 10 kWp kristallines Silizium, Süd, 35° Neigung, freistehende beziehungsweise hinterlüftete Montage, 14 Prozent Systemverluste. Verwendet werden die PV-Leistung und Außentemperatur für den 7. und 8. Dezember 2023. Die beiden Tage sind bewusst kontrastierend ausgewählt und kein statistischer Durchschnitt. Die UTC-Zeitstempel werden in MEZ umgerechnet und der jeweiligen vollen lokalen Stunde zugeordnet: Ein Wert für 12:10 Uhr gilt im Modell von 12:00 bis 13:00 Uhr. [3]

Angenommener Bedarf: Die Raumheizlast beträgt 0,2 kW je Grad unter einer Heizgrenztemperatur von 17 °C, mindestens null. Das ist ein vereinfachtes Heizlastmodell mit der öffentlichen Außentemperatur als Eingang, kein gemessenes Gebäude und keine Norm-Heizlastberechnung. Der Haushalt benötigt konstant 0,4 kW. Trinkwarmwasser, Elektroauto, Gebäudeträgheit und ein Heizstab sind nicht enthalten.

Wärmepumpe und Puffer: Maximal 8 kW thermische Leistung. Die Leistungszahl ist zur Trennung der Effekte pauschal auf 3,0 im normalen Heizbetrieb und 2,7 beim Laden und Warmhalten des angehobenen Puffers gesetzt; sie bildet kein reales Gerätekennfeld ab. Beim Laden und beim Nachladen von Wärmeverlusten gilt die niedrigere Leistungszahl für die gesamte erzeugte Wärme, einschließlich des gleichzeitig gedeckten Heizbedarfs. Der 500-Liter-Puffer speichert zusätzliche Wärme zwischen angenommenen 35 und 45 °C. Für den zusätzlichen Wärmeverlust oberhalb des normalen Temperaturniveaus wird ein Wärmeverlustkoeffizient von 2 W/K angesetzt. Das ergibt am ersten Tag rund 0,1 kWh zusätzliche Wärmeverluste. Grundverluste des Heizsystems, Hilfsstrom für Umwälzpumpen, Abtauphasen, Schichtung und Mindestlaufzeiten werden nicht abgebildet. Eine Kontrollrechnung mit einer niedrigeren Lade-Leistungszahl von 2,4 erhöht den Wärmepumpenstrom am ersten Tag auf 28,3 kWh. Der Netzbezug bleibt hier bei 26,0 kWh, weil mittags noch genug Solarüberschuss zum vollständigen Laden vorhanden ist. Bei knapperem Überschuss muss das nicht so sein.

Regelung und Batterie: Zuerst werden Haushalt und aktueller Heizbedarf versorgt. Bei genügend PV-Leistung wird zusätzliche Wärme in den Puffer geladen, bei verbleibendem Überschuss die Batterie. Bei fehlender PV wird zunächst die Wärmereserve genutzt; die Batterie deckt danach elektrischen Restbedarf. Die Batterie hat 10 kWh nutzbaren internen Energieinhalt, 3 kW Lade- und Entladeleistung und je Richtung rund 94,9 Prozent Wirkungsgrad, zusammen 90 Prozent. Zusätzliche Standbyverluste, Alterung und Netzladung sind nicht enthalten. Diese Regelung ist nicht auf maximale Ersparnis optimiert.

Berechnung: Die öffentlichen Stundenwerte werden innerhalb ihrer Stunde konstant gehalten. Die Speicherbilanz läuft in Fünf-Minuten-Schritten; dadurch entsteht keine zusätzliche Genauigkeit der Wetterdaten. Elektrische und thermische Energieerhaltung werden in jedem Schritt geprüft. Beide Tage werden separat ohne anfängliche Zusatzwärme oder Batterieladung berechnet. Am Tagesende sind die nutzbaren Zusatzreserven in allen gezeigten Varianten wieder null. Alle Varianten erfüllen denselben Raumwärmebedarf vollständig.

Quellen

Stand: 20. September 2026. Die Grafiken kombinieren öffentliche PVGIS-Daten mit den hier genannten Modellannahmen. Die weiteren Quellen erläutern die technischen Zusammenhänge; die Ergebnisse sind eigene Berechnungen.

1. HTW Berlin: Solarstromoptimiertes Energiemanagement von Wärmepumpen
2. Umweltbundesamt: Umweltfreundliches Heizen dank effizienter Wärmepumpe
3. Europäische Kommission, JRC: PVGIS 5.3, öffentliche Stundenreihen und API-Dokumentation
4. BDH: Planung von PV-Anlage, Wärmepumpe und Speicherung, Abschnitt Thermischer Speicher (PDF, Seiten 9 bis 10)
5. Bundesverband Wärmepumpe: Wärmepumpe sinnvoll auf PV-Überschuss abstimmen, Juli 2026