2010–2011: Liteks Łowecz Przez osiem miesięcy wyłącznie komentował życie piłkarskie, chociaż prasa wiązała go m.in. ze stanowiskiem trenera hiszpańskiej Recreativo Huelvy (Dostęp 2 września 2010). Do pracy szkoleniowej powrócił we wrześniu 2010; zastąpił Angeła Czerwenkowa w Liteksie Łowecz (Dostęp 2 września 2010). W pierwszym sezonie swojej pracy dotarł z nim do półfinału Pucharu Bułgarii oraz zdobył – pierwsze w karierze szkoleniowej – mistrzostwo kraju. Kilka tygodni po tym osiągnięciu prowadził Liteks w meczach III rundy eliminacji Ligi Mistrzów z Wisłą Kraków. Po dwu spotkaniach lepsi okazali się podopieczni Roberta Maaskanta (2:1 i 3:1). Piłkarze Liteksu nie poradzili sobie także w rozgrywkach Ligi Europy, gdzie w rundzie play off ulegli Dynamu Kijów (1:2 i 0:1).

Po zwolnieniu Lothara Matthäusa z funkcji selekcjonera reprezentacji Bułgarii nazwisko Penewa pojawiło się w kontekście jego najbardziej prawdopodobnego następcy. Według mediów głównymi konkurentami szkoleniowca Liteksu byli: selekcjoner kadry U-21 Michaił Madanski i trener Hajduka Split Krasimir Bałykow, pojawiły się także kandydatury trenerów zagranicznych Rumuna Gheorghe Hagiego (Dostęp 14 października 2011) i Szweda Larsa Lagerbäcka (Dostęp 26 października 2011).