Wärmepumpen: Top oder Flopp?
Die Edelenergie Strom verheizen? Umweltfreunden graust es bei diesem Gedanken. Auch wenn das Vierfache an Wärme wieder der Umwelt entzogen werden kann. Wenn allerdings statt mit Strom mit Gas gepumpt wird? Wie gross sind die Arbeitszahlen nun wirklich? Und wie teuer ist der Wärmepumpenstrom?
Wärmepumpen als Kosten- und Klimafalle
Bei der Gebäudebeheizung ist ein fataler Trend zu beobachten: Getrieben durch Handwerker, die Aufträge für Heizungsmodernisierungen schnell und bequem erledigen wollen, sowie Bauunternehmer, die ohne Rücksicht auf die Folgekosten möglichst billige Heizungen auswählen, steigt der Absatz ineffizienter Wärmepumpen.
Elektrische Wärmepumpen haben in der Tat Vorteile: Sie erzeugen am Installationsort keine Abgase und benötigen folglich auch keinen Schornstein. Außerdem benötigen Wärmepumpen durch die Nutzung der Umweltwärmen aus dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft deutlich weniger elektrische Energie als sie an thermischer Nutzwärme für die Raumheizung und die Warmwasserbereitung abgeben.
Verwirrende Begrifflichkeiten
Die oftmals traumhaften Datenblatt-Leistungsangaben von Wärmepumpen werden jedoch in der Praxis fast nie erreicht. Für den Hausbesitzer bedeutet dies: Es wird deutlich mehr teurer Strom verbraucht, als von Herstellern, Installateuren und Bauträgern prognostiziert. Zudem werden häufig verschiedene Leistungswerte miteinander verwechselt: Viele Angaben beziehen sich auf die „Leistungszahl“, auch „Coefficient of Performance“ (COP) genannt, anstelle der „Jahresarbeitszahl“ (JAZ). Beide Kenngrößen stellen das Verhältnis von Nutzwärme am Ausgang einer Wärmepumpe zum notwendigen Strom an deren Eingang dar. Je höher der Wert, desto energieeffizienter arbeiten Wärmepumpen.
COP und JAZ verhalten sich aber so ähnlich wie die Labortests bei Dieselfahrzeugen zu deren tatsächlichen Abgaswerten im Straßenverkehr: Der COP wird unter Idealbedingungen gemessen sowie im Datenblatt beworben und hat mit der Realität kaum etwas zu tun. Die JAZ wird dagegen im realen Betrieb gemessen und gibt deshalb auch Auskunft über den tatsächlichen elektrischen Verbrauch einer Wärmepumpe. Falls Sie von diesem kleinen, aber feinen Unterschied nie etwas gehört haben, brauchen Sie sich nicht schämen: Selbst das für die Auszahlung von Fördergeldern für den Einbau von Wärmepumpen zuständige Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bezieht sich in seinen Förderbedingungen auf den Begriff „JAZ“, meint damit aber eigentlich den vom Hersteller angegebenen theoretischen Datenblattwert „COP“.
Labor vs. Realität
Während Anbieter – und häufig sogar auch Wissenschaftler bei der Betrachtung von Wärmepumpen als Baustein für die Energiewende – einen COP bis zu 5,7 (Sole/Erde) beziehungsweise 4,9 (Luft) propagieren, zeigen Feldtests JAZ-Werte für Luft-Wärmepumpen von typischerweise 2,3 bis 2,9. Von einem „energieeffizienten“ Wärmepumpensystem kann aber erst gesprochen werden, wenn die JAZ mindestens 4 beträgt und dieser Wert auch im Dauerbetrieb aufrechterhalten werden kann.
Energieineffiziente Hybridsysteme?
Diesen Wert werden Luft-Wärmepumpen auch in Zukunft nicht erreichen, selbst wenn sie – ganz innovativ – mit Erdgas-Brennwertkesseln kombiniert und bei großer Kälte abgeschaltet werden. Erdreich-Wärmepumpen weisen zwar wesentlich höhere JAZ auf, es ist aber kaum vorstellbar, dass sich, zumal in dicht besiedelten Gebieten, eine größere Zahl von Hauseigentümern für die aufwendige (und kostenträchtige) Installation einer Erdreich-Wärmepumpe im Bestandsgebäude entscheiden wird.
Häufige Einbaufehler
Doch nicht nur an der Effizienzfront gibt es Probleme: Elektro-Wärmepumpen sind bereits seit über 40 Jahren auf dem Markt. Umso mehr muss es verwundern, wenn es bei der Planung und dem Einbau immer noch zu gravierenden Fehlern kommt, die die erwartete Energieeinsparung weiter schmälern oder gar ins Gegenteil verkehren. Eine Umfrage zur Fehlerhäufigkeit bei der Planung und Ausführung von Wärmepumpen bei Sachverständigen kam zu dem Ergebnis, dass sich fast ein Drittel der geprüften Anlagen als irreparabel erwiesen, die Hälfte der Probleme bereits in den ersten beiden Jahren auftauchten und die Kosten der Mängelbeseitigung im Durchschnitt 13.000 Euro betrugen.
Politisch gewollte Technik
Studien, zum Beispiel der Agora Energiewende, fordern für das Jahr 2030, dass sich die Zahl der Elektro-Wärmepumpen auf mindestens 5 bis 8 Millionen steigert und für 2050 sollen es 15,6 Millionen sein – etwa drei Viertel aller Heizungsanlagen. Dies wird für notwendig erachtet, damit die Klimaschutzziele der Bundesregierung für 2030 beziehungsweise 2050 erreicht werden können. Bei diesen Szenarien, in denen die Wärmepumpen völlig unreflektiert als in jeder Hinsicht überlegene Technik dargestellt werden, wird jedoch eine Reihe von ernsten Problemen übergangen.
Fragliche Flexibilität
So wird Wärmepumpen stets die Flexibilität zugeschrieben, dass sie, versehen mit einer Leistungsregelung und einem Pufferspeicher, unabhängig vom aktuellen Wärmebedarf, stromgeführt betrieben werden könnten. Wärmepumpen sollten also jederzeit in der Lage sein, Überschüsse aus der Stromproduktion erneuerbarer Energien in Wärme umzuwandeln und diese in Pufferspeichern zu lagern. Ist die Stromnachfrage dagegen höher als die Stromproduktion, dann könne man alle Wärmepumpen abschalten und entnimmt die Wärme den Pufferspeichern. Diese Betrachtung lässt aber außer Acht, dass der Betrieb des Pufferspeichers die Energieeffizienz der Wärmepumpe weiter absenkt, nur wenige Wärmepumpen mit großen Pufferspeichern gebaut werden und bei tiefen Außentemperaturen zwangsweise die volle Heizleistung der Wärmepumpen erforderlich wird.
Anteil der erneuerbaren Energien
Bei allen Prognosen und Szenarien unterstellen die Autoren zudem, dass der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung kontinuierlich steigt. Derzeit stagniert der Anteil jedoch bei knapp 40 Prozent und die Politik installiert immer neue Hemmnisse und „Deckel“, statt den Ausbau der Erneuerbaren zu beschleunigen. Wie ein Anstieg auf fast das Doppelte in gut zehn Jahren erreicht werden soll, ist eine offene Frage.
Selbst wenn die Umstellung der Stromproduktion auf erneuerbare Energien in dem gewünschten Maß erfolgen würde, so passen die zeitlichen Strukturen der Wärmepumpennachfrage und der Erzeugung von Photovoltaik- und zeitweise auch Windstrom nicht zusammen. Es ist deshalb davon auszugehen, dass der Strombedarf der Wärmepumpen aktuell und noch auf Jahrzehnte durch Kohlekraftwerke gedeckt wird. Zusätzlich ist zu bedenken, dass der Strombedarf von Wärmepumpen in einer Kälteperiode auf Grund der schlechten Jahresarbeitszahlen besonders hoch ist. So wird mit Wärmepumpen ein zukünftiger ‚Sachzwang‘ für den Betrieb von Kohlekraftwerken geschaffen, statt die Energiewende zu fördern.
Keine Schlüsseltechnologie
Somit wird der Stromverbrauch durch die gewünschte Zahl der Wärmepumpen mitnichten „nur einen geringen Zuwachs“ erfahren. Die Bundesregierung hat sich unter anderem zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2050 den Stromverbrauch um 25 Prozent zu vermindern. Wie dies zu erreichen ist, wenn nicht nur der Verkehrssektor, sondern auch noch der Wärmebereich elektrifiziert werden soll, wie es viele Studien fordern, bleibt rätselhaft.
Wärmepumpen sind keine „Schlüsseltechnologie“ und keine Leittechnik in der Energiewende, wenngleich sie durchaus einen Beitrag zur Energiewende leisten können. Zum Beispiel als erdgekoppelte Wärmepumpen, gekoppelt mit Solarkollektoren, als Groß-Wärmepumpen in Wärmenetzen oder wenn Abwärme genutzt wird.
Es ist deshalb dringend geboten, von der Überhöhung dieser Technologie Abstand zu gewinnen und insbesondere die ineffizienten Luft-Wärmepumpen auf das Abstellgleis zu verbannen.
Folgende Maßnahmen sind notwendig:
- Wirksame Maßnahmen zur Beschleunigung der energetischen Gebäudesanierung, um die Grundvoraussetzung für die Anwendung effizienter Technologien zu schaffen.
- Eindeutige Effizienzvorgaben für Wärmepumpen in Form einer JAZ von mindestens 4,0 gemäß VDI 4650, ab 2025 von 4,5 und bei Förderungen das Verlangen von Nachweisen der Einhaltung dieser JAZ durch die installierten Anlagen.
- Verbindlicher Einbau von geeichten Wärmemengenzählern, damit Hausbesitzer die reale JAZ kontrollieren können.
- Verstärktes Angebot von unabhängigen Schulungen sowie Fort- und Weiterbildungen für Planer und Handwerker.
- Forcierung von umwelt- und sozialverträglichen Quartierskonzepten mit flexibler Kraft-Wärme-Kopplung sowie Weiterentwicklung der Power-to-Gas-Technologie.
