Was ist und was bringt die Wärmepumpe? - Energie
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www.energie-fakten.de 27.06.01 __________________________________________________________________________________________ Was ist und was bringt die Wärmepumpe ? von Joachim Grawe (email: [email protected]) Hier die Fakten (vereinfachte Kurzfassung) Mit Hilfe von Wärmepumpen kann Wärme sogar benachteiligt. Dazu kommt die niedriger Temperatur genutzt werden, bes. immer noch anzutreffende „Elektrophobie“ zur Heizung, Warmwasserbereitung und (grundsätzliche Ablehnung von Strom im Klimatisierung bzw. Wärmeregulierung. Wärmemarkt). Deshalb nimmt die Zahl der Die Wärme wird vor allem dem tieferen Wärmepumpen hierzulande nur langsam (Erdwärme) oder bodennahen Erdreich zu. (gespeicherte Solarenergie) entzogen. Aber Schweden, Österreich und der Schweiz auch Grundwasser und Oberflächengewäs- haben sich Wärmepumpen dagegen schon ser sowie Aussenluft eignen sich als voll durchgesetzt. Wärmequelle. Im letzteren Fall muss an kalten Wintertagen eine konventionelle Heizung oder ein elektrischer Heizstab die Wärmepumpe ergänzen oder sogar ersetzen. Mittels eines Kompressors wird die Wärme auf die benötigte Temperatur (bis 65 °C) angehoben. Elektrische Wärmepumpen sind ein ideales Heizsystem für Ein- und Zweifamilienhäuser, insbesondere in nicht mit Fernwärme oder Erdgas In den USA, Japan, Spanien, Mit Wärmepumpen wird viermal so viel (Heiz-) Energie gewonnen, wie für den Kompressor-Strom aufgewendet werden muss. Auch unter voller Berücksichtigung der Verluste bei der Erzeugung, Übertragung und Verteilung von Strom bleibt eine deutliche Energieeinsparung. Gegenüber einer Ölheizung spart die Wärmepumpe rd. 30 % „Primärenergie“ (in der Natur vorkommende Energie, hier Rohöl). versorgten Gebieten. Die Im Vergleich zu Ölheizungen sind Wärmepumpen heute wirtschaftlich. Sie profitieren von steigenden Ölpreisen. In Deutschland werden sie zwar von vielen Versorgungsunternehmen, aber noch unzureichend von der öffentlichen Hand gefördert, infolge des überproportional hohen Ökosteuersatzes für Strom neuerdings Emissionen von Schwefeldioxid, Stickoxiden und des klimaschädlichen Kohlendioxid sind beim Gesamtsystem (also einschliesslich Vor- und Nachstufen) „Elektrische Wärmepumpe“ halb so hoch wie bei dem Gesamtsystem „Ölheizung“. Mit keiner anderen Technik kann so viel Regenerative Energie genutzt werden wie mit der Wärmepumpe. Seite 1 www.energie-fakten.de 27.06.01 __________________________________________________________________________________________ Hier die Fakten (fachspezifische Langfassung): Die Wärmepumpe ist eine Energietechnik, „Arbeitsmittel“, d. h. als Wärmeüberträger, durch die sonst kaum verwertbare Wärme dienen heute an Stelle der früher ver- niedriger Temperatur für Zwecke gewerb- wendeten licher Prozessenergie sowie in Gebäuden (FCKW) klima-unschädliche Substanzen zur Heizung, Warmwasserbereitung, Kälte- wie z. B. Propan. erzeugung, Klimatisierung und (bei Niedrigenergiehäusern) zur effizienten Wohnungsbelüftung (bzw. Wärmeregulierung) genutzt werden kann. Sie arbeitet wie ein Kühlschrank, aber mit genau umgekehrter Funktion. Beim Kühlschrank wird Wärme von innen nach außen abgeleitet. Dagegen entzieht die Wärmepumpe die benötigte Wärme einem „Außen“-Medium (Wärmequelle). Geeignete Wärmequellen sind: Abwärme, das tiefere und das bodennahe Erdreich, Grundwasser, Flüsse, Bäche und Seen sowie die von der Sonne erwärmte Fluorchlorkohlenwasserstoffe Für Ein- und Zweifamilienhäuser mit einem thermischen Leistungsbedarf von 5 bis zu 20 Kilowatt (kW) stellt die elektrische Wärmepumpe ein ideales Heizsystem dar. Sie ersetzt eine Öl- oder Gasheizung vollständig (außer bei Außenluft-Wärmepumpen – siehe unten). Für ihren Einsatz besonders günstig sind Fussboden- heizungen, aber auch andere Heizsysteme mit niedriger Vorlauftemperatur. Warmwasserbereitung und Wohnungslüftung benötigen nur Wärmepumpen sehr kleiner Leistung. Außenluft. Industrielle Abwärme wird meist innerhalb Die gewonnene Wärme wird mit Hilfe eines Kompressors auf die für den jewei- des entsprechenden Betriebes selbst wieder eingesetzt. ligen Zweck benötigte Temperatur angehoben und anschließend über Wärmetau- Im Gebäudebereich haben sich Erdwärme- scher an das Nutzungs-System (z. B. Hei- Wärmepumpen als besonders günstig er- zung) abgegeben. Allerdings geht das nur wiesen. Sie gewinnen die Wärme über bis zu einem Temperaturniveau von etwa vertikale Sonden aus 50 bis 100 m Tiefe. 65 ° Celsius. Für kleinere Leistungen sind Heute werden sie in Deutschland bevor- elektrische Wärmepumpen, bei denen der zugt installiert. Das bodennahe Erdreich Kompressor mit Strom betrieben wird, im (wenige m unter der Oberfläche) wird Vergleich zu anderen (Heiz-) Systemen dagegen von der Sonne erwärmt. Diese wirtschaftlich. Für grössere kommen auch Solarwärme wird mit Hilfe im Garten in Gasmotor-Wärmepumpen in Betracht. Als etwa 1m Tiefe horizontal verlegter Seite 2 www.energie-fakten.de 27.06.01 __________________________________________________________________________________________ Rohrschlangen (Absorber) genutzt. Ebenso Steuersätze wie der tiefere Untergrund bietet das Ökosteuer) für Strom im Verhältnis zu Gas Grundwasser ganzjährig gleichbleibende und Öl wird die Wärmepumpe jedoch Temperaturen. neuerdings benachteiligt. Für die Nutzung von Grund- und Oberflächenwasser bedarf es einer wasserrechtlichen Erlaubnis. der Ökosteuer (siehe Wärmepumpen sind um so effizienter, je geringer die Temperatur-Differenz zwi- Derzeit überwiegen im Bestand noch schen Außenluft-Wärmepumpen. wurden (Heizung) ist. Sie weisen eine günstige zumeist in den 1980er Jahren errichtet und Energiebilanz auf, d. h. es wird wesentlich decken etwa 80 % des Jahres-Heizenergie- mehr Energie gewonnen, als aufgewendet bedarfs. An kalten Wintertagen tritt an ihre werden Stelle (bzw. ergänzt sie) eine konven- Wärmequelle „Jahres-Arbeitszahlen“ von 4 tionelle Heizung („bivalentes“ System). und mehr typisch. Das bedeutet: Das Die doppelten Investitionen in diesem Fall System liefert viermal so viel Heizenergie haben sich als Nachteil erwiesen. Deshalb („Nutzenergie“), werden heute die allermeisten Wärme- regenerativen Quellen, wie der Haus- pumpen "monovalent" (als alleiniges Heiz- besitzer bzw. Mieter an „Endenergie“ (hier system) oder "mono-energetisch" (mit Strom) kaufen und zum Betrieb des Kom- einem elektrischen Heizstab als Zusatz- pressors einsetzen muss. Auch wenn 2/3 heizung) Wärme- der im Kraftwerk eingesetzten Energie für pumpen arbeiten sehr zuverlässig. Sie er- Stromerzeugung und –verteilung verloren- sparen gehen, betrieben. den Platz Sie Moderne für Öltank und Wärmequelle muss. ist das und Heute im Wärmesenke sind je wesentlichen energetisch nach aus günstig. Abgaskamin und benötigen selbst nur Zugrunde gelegt ist dabei der gegenwärtige wenig Raum. Stromerzeugungs-Mix. Je nach Kessel- Wärmepumpen-Heizungen sind heute im Vergleich zu Ölheizungen wirtschaftlich. Einige (bedauerlicherweise nicht alle) Bundesländer fördern sie aufgrund ihrer ökologischen Vorteile. Über Programme des Bundes gibt es zinsgünstige Kredite. Eine große Zahl von Stromversorgern bietet für Wärmepumpen niedrige Sondertarife an. Durch die wesentlich höheren Wirkungsgrad der Ölheizung spart die Wärmepumpe dieser gegenüber rd. 30 % „Primärenergie“ (in der Natur vorkommende Energie) ein. Selbst beim Vergleich zu hoch-effizienten Erdgas-Brennwertkesseln schneiden Wärmepumpen besser ab. Zudem kommen ihnen jede Modernisierung und damit Effizienz-Verbesserung des Kraftwerksparks automatisch zugute. Sie profitieren von der Stromerzeugung Seite 3 www.energie-fakten.de 27.06.01 __________________________________________________________________________________________ (siehe ungen. Sie ist eine klassische „Ökotech- Kraft-Wärme- nik“. Mit keinem anderen Energiesystem Kopplung (siehe Kraft-Wärme-Kopplung) lassen sich in größerem Umfang regenera- und tive Energiequellen (siehe Regenerative aus Regenerativen Regenerative Energien Energien), künftig Brennstoffzellen (siehe Brennstoffzelle). Energie) wirtschaftlich nutzen. Auch die Umweltvorteile der Wärme- In Deutschland gibt es bisher erst 50.000 pumpe sind bestechend. Bei Vergleichen Wärmepumpen, davon fast 95 % in Wohn- zwischen Energiesystemen ist immer die gebäuden. Bislang kommen jährlich nur Summe der Umweltauswirkungen, gebildet wenige Tausend neue dazu. Damit liegt aus den Emissionen auf den einzelnen unser Land international weit zurück. Von Stufen der Umwandlungskette von der den weltweit installierten 50 Millionen Gewinnung der Energieträger und der Wärmepumpen entfallen allein 80 % auf nicht-energetischen Rohstoffe (Materialien Japan und weitere 10 % auf die USA, je- wie Zement, Metalle, Glas, Kunststoffe für weils überwiegend zur Klimatisierung. In den Bau der Anlagen) über den Anlagen- Europa sind Spanien (1 Million Wärme- betrieb bis zur Entsorgung zu betrachten pumpen), Schweden, Österreich und die („Lebensweg-Analyse“ – siehe Lebens- Schweiz führend. Dort wird schon 1/3 aller weg-Analyse). Einen angesichts der Klima- Neubauten mit Wärmepumpen ausgestat- risiken besonders gewichtigen Vorzug der tet. Zu dem "Nachhinken" Deutschlands Wärmepumpe bilden ihre vergleichsweise trägt die teilweise immer noch anzu- niedrigen Emissionen von Kohlendioxid. treffende „Elektrophobie“ (grundsätzliche, Sie betragen im Mittel nur 40 % derjenigen aber sachlich nicht begründete Ablehnung einer Öl- und 60 % derjenigen einer Gas- von Strom im Wärmemarkt) ebenso bei heizung. Auch die Emissionen von Schwe- wie neuerdings die in der Höhe willkürlich feldioxid und Stickoxiden sind nur etwa zu Lasten des Stromes festgesetzte Öko- halb so hoch wie bei der Ölheizung. steuer. Wärmepumpen treten in erster Wiederum gilt: Jede Effienz-Verbesserung Linie in Wettbewerb mit Ölheizungen und Emissionsminderung bei der Stromer- außerhalb der berohrten Gas- und Fern- zeugung erhöht die Umwelt- und Klima- wärme-Versorgungsgebiete. vorteile der Wärmepumpe weiter. Diese ist daher ein gutes Beispiel für die „Ökowatts“ (siehe Ökowatts), d. h. ressourcenund umweltschonende Keine andere Technik kann hier im Gebäudebereich so viel zur Ablösung des Öls leisten. Stromanwend- Seite 4
