Wärmepumpen nachgemessen
In diesem Artikel wird versucht, eine Brücke zu bauen zwischen hartnäckigen Wärmepumpen-Gegnern und nicht weniger hartnäckigen Wärmepumpen-Befürwortern.

Wärmepumpen nachgemessen

Wärmepumpen sind noch immer heftig umstritten. In diesem Artikel wird versucht, eine Brücke zu bauen zwischen hartnäckigen Wärmepumpen-Gegnern und nicht weniger hartnäckigen Wärmepumpen-Befürwortern.
Von Hubert Westkämper

Ein wichtiges Beurteilungskriterium von Wärmepumpen ist die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ): Sie ist das Verhältnis aus jährlich gewonnener Nutzwärme zu jährlich aufgewendetem Strom. Eine Jahresarbeitszahl von vier bedeutet also, dass eine kWh Strom investiert werden muss, um vier kWh Nutzwärme zu produzieren. Drei kWh werden der Umwelt entzogen, z.B. der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser. Gute Wärmepumpenanlagen erreichen JAZ von vier und mehr, schlechte Anlagen schaffen nur drei oder noch weitaus weniger.

Für die Ökobilanz einer Wärmepumpe ist ansonsten noch die Herkunft des Stroms von entscheidender Bedeutung. Um eine kWh Strom zu erzeugen, produziert ein Steinkohlekraftwerk ca. 1.000 g Kohlendioxid.
Wird dieser Strom in einer Wärmepumpe mit einer JAZ von drei eingesetzt, so werden also 333 g CO2 pro kWh Nutzwärme produziert. Bei einer Anlage mit JAZ vier sind es dagegen "nur" 250 g.

Zum Vergleich: Ein Brennwertkessel produziert "nur" ca. 220 g CO2 je kWh. Eine solche Wärmepumpe ist also dem Brennwertkessel unterlegen, was CO2 anbelangt. Würde man Strom aus Wind oder Wasser (Ökostrom) einsetzen, hätte man einen schadstofffreien Wärmeerzeuger.

Für den Vergleich von Wärmepumpen mit anderen Heizsystemen nutzt man am besten die Daten von GEMIS (Gesamt-Emissionsmodell Integrierter Systeme des Öko-Instituts Darmstadt ), das im Juli 2001 aktualisiert wurde. Diese Daten liegen auch dem Diagramm zugrunde.

Die Zeitschrift Ökotest , auf die sich viele Wärmepumpenkritiker beziehen, geht davon aus, dass der Wärmepumpenstrom zu 85 % aus Kohlekraftwerken stammt und rechnet ansonsten mit den Daten von GEMIS . Denn der zusätzliche Stromverbrauch von Wärmepumpen kommt zu einem größeren Teil aus Kohlekraftwerken. Bei diesem Strommix schneiden Wärmepumpen in der Regel schlechter ab als herkömmliche Heizkessel, und Ökotest wertet sie entsprechend ab.

Wärmepumpen-Befürworter rechnen in der Regel mit dem bundesdeutschen Strommix (Kohle, Atom, Wasser, Wind etc.), wo pro kWh Strom etwa 600 g CO2 abgegeben werden. Bei einer JAZ von vier hat die Wärmepumpe dann einen CO2-Ausstoß von 150 g je kWh und ist damit besser als ein Erdgas-Brennwertkessel.

Wärmepumpen nachgemessen

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Wärme, die die Wärmepumpe produziert, natürlich nur so sauber ist wie der Strom, den man in die Maschine hineinsteckt. Steckt man den sogenannten "Egalstrom" in die Maschine, kommt natürlich auch nur "Egalwärme" dabei heraus. Setzt man dagegen teuren Ökostrom ein, ist eine schadstofffreie Wärmeerzeugung möglich.

Die Jahresarbeitszahlen von Wärmepumpen wurden in den letzten Jahren wesentlich verbessert, was auch die GEMIS-Autoren akzeptiert haben: Während in den alten Versionen (bis Version 3.0) nur mit JAZ von 2,4 gerechnet wurde, rechnet die neue Version jetzt mit den in der Tabelle angegebenen deutlich höheren Werten.

In der Tabelle finden sich auch die Jahresarbeitszahlen, die das Informationszentrum für Wärmepumpen und Kältetechnik an vorhandenen Anlagen mit Niedertemperaturheizsystem (Fußboden- oder Wandheizung) gemessen hat. In der Tabelle aufgeführt sind die Werte der neueren ab 1995 gebauten Anlagen. Ältere Anlagen und Anlagen an Mitteltemperaturheizungen haben deutlich geringere JAZ.

Treibhausgasemissionen (CO2-Äquivalente) zur Bereitstellung von 1 kWh Nutzwärme nach GEMIS 4.07

Wichtig zu wissen ist ferner, dass der Stromverbrauch einer Wärmepumpe umso größer ist, je größer der Temperaturunterschied ist, den die Wärmepumpe überbrücken muss. Grundwasser hat in der Regel ganzjährig eine Temperatur von zehn Grad. Ist das Haus mit einer Fußboden- oder Wandheizung ausgestattet, so genügt eine Vorlauftemperatur von 35 °C aus, um das Haus auch an kalten Wintertagen zu beheizen.

Die JAZ mit Wärmequelle Grundwasser dürfte in diesem Fall etwa bei 4,5 liegen, da die Wärmepumpe nur 25 °C überwinden muss.

Ein anderer Extremfall ist eine Luftwärmepumpe, die an konventionellen Heizkörpern betrieben wird: Hier muss die Wärmepumpe an kalten Tagen eine Temperaturdifferenz von 50 °C oder mehr überbrücken, so dass die JAZ weit unter drei absinken kann!

Wärmepumpen doppelt so teuer wie Brennwertkessel

Eine effiziente Wärmepumpenanlage mit Niedertemperaturheizsystem ist beider Anschaffung größenordnungsmäßig doppelt so teuer wie z.B. ein Brennwertkessel an konventionellen Heizkörpern. Es entfallen jedoch Gasgrundgebühren, Schornsteinfegerkosten u.Ä.

Bei den derzeit noch subventionierten Preisen für Wärmepumpenstrom liegen die reinen Verbrauchskosten von Wärmepumpen unter denen einer Öl- oder Gasheizung.

Zusammenfassend kann man Folgendes sagen:
  • Wärmepumpen ziehen bei guter Planung und Ausführung in der Energie-und Emissionbilanz mit Niedertemperatur- Brennwerttechnik gleich.
  • Sie sind in der Anschaffung deutlich teurer, im Verbrauch aufgrund subventionierter Strompreise günstiger als Niedertemperatur-Brennwerttechnik.
  • Eine Wärmepumpe sollte nur an einem Niedertemperaturheizsystem betrieben werden.
  • Eine Wärmequelle mit ganzjährig möglichst hoher Temperatur sollte gewählt werden.
  • Die Warmwasserbereitung sollte in den Sommermonaten über eine Solarkollektoranlage und im Winter über die Heizwärmepumpe erfolgen, wobei die Wassertemperatur nicht höher als 50 ° eingestellt werden sollte.
  • Der Wärmebedarf des Hauses sollte durch Wärmedämmung minimiert werden, um die Wärmepumpenanlage klein zu dimensionieren.
Jahresarbeitszahlen ab 1995 gebauter Wärmepumpen mit Niedertemperaturheizung
  BEI 1998 LBST 1997 IZW 1999 Minimum IZW 1999 Mittel IZW 1999 Maximum GEMIS 4.0 2000
Luft-Wärmepumpe 3,2 3 3,2 3,32 3,5 3,25
Erdreich-Wärmepumpe 4,6 4 3,1 3,82 4,8 3,9
Wasser-Wärmepumpe 4,9 4,5 4,1 4,32 4,7 4,25
BEI = Bremer Energie-Institut; LBST = Ludwig-Bölkow-Systemtechnik; IZW = Informationszentrum Wärmepumpen und Kältetechnik, Anlagen ab 1995 mit Niedertemperaturheizsystem (Fußbodenheizung).
Wird die Temperaturspreizung von 35/30 Grad auf 55/45 Grad erhöht, dann sinkt die Jahresarbeitszahl gegenüber den Werten der Tabelle um 0,5.
Vor 1994 gebaute Anlagen haben eine um 0,3 bis 0,5 geringere Jahresarbeitszahl.

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