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Die Wärmepumpe

Sinnvolle Energietechnik oder Kuckucksei der Stromversorger?


Was ist eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen für Heizzwecke nutzen die Umgebungs-luft oder in Boden, Wasser, teilweise auch in massiven Bauteilen gespeicherte Wärme. Sie funktionieren dabei nach dem umgekehrten Prinzip des Kühlschranks. Wäh-rend dieser sein Inneres kühlt und die Wärme nach au-ßen abgibt, kühlt die Wärmepumpe außen ab und trans-portiert die Wärme nach innen und gibt sie an das Hei-zungs- oder Brauchwasser weiter.

Arten von Wärmepumpen:

Die einfachste und preiswerteste Form ist die Außen-luft-Wärmepumpe. Wegen des geringen Wärmeinhalts der Luft ist der Umsatz sehr großer Luftmengen erfor-derlich, was zu einer nicht unerheblichen Geräuschent-wicklung führt. Besonders im (kalten) Winter arbeitet diese Wärmepumpe nicht sehr effektiv. Diese Technik wird daher manchmal als Ergänzung zu einer vorhande-nen Heizung verwendet oder es muss ein Elektroheizstab eingesetzt werden. Der Vorteil ist ein gemäßigter Preis im Vergleich zu den nachfolgend beschriebenen Wär-mepumpen.

Bei der Erdreich-Wärmepumpe wird über großflächig verlegte Kunststoffrohre (Garten) der Erde Wärme ent-zogen. Etwa das Doppelte der beheizten Wohnfläche muss an Bodenfläche belegt werden. Eine Verlegung im frostfreien Bereich (unter 1,00 m) ist sinnvoll.

Ist eine großflächige Verlegung nicht möglich, können auch in mehreren Bohrungen so genannte Erdsonden in 50 bis 100 m Tiefe installiert werden, die die gleichmä-ßige Temperatur in dieser Tiefe nutzen.
Eine Grundwasser-Wärmepumpe erfordert den Bau eines Förderbrunnens und eines Versickerschachts und ist daher technisch sehr aufwändig. Das Grundwasser ist als Wärmequelle wegen seiner übers Jahr konstanten Temperatur gut geeignet. Eine wasserrechtliche Geneh-migung ist meist erforderlich.
Letztlich gibt es noch den Energieabsorber, bei dem großflächige Wärmetauscher auf Dächern und Fassaden der Umgebungsluft Wärme entziehen und gleichzeitig eventuelle Sonneneinstrahlung nutzen. Energieabsorber sind nur als Ergänzung einer vorhandenen Heizung sinn-voll.

Strom und der Wirkungsgrad

Unter Umweltschützern hat die elektrisch betriebene Wärmepumpe keinen guten Ruf. Dies begründet sich im Einsatz von Strom für diese Technik. Strom hat den grundsätzlichen Nachteil, nicht als Primärenergie irgendwo in den Tiefen der Erde vorzuliegen, sondern erst mit großen Verlusten erzeugt werden zu müssen.

Auch wenn moderne Kraftwerke heute Wirkungsgrade von über 40 % erreichen, Gas- und Dampfkraftwerke sogar über 50 % liegen und bereits ein Drittel des Stroms mit erneuerbaren Quellen stammt, so ändert dies nichts am grundsätzlichen Problem. Viele ältere Kraftwerke haben zudem einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad, so dass der Gesamtwirkungsgrad der deutschen Kraftwerke nur bei etwa 35 % liegt. Werden noch die Leitungsverluste mit einkalkuliert, kann man getrost behaupten, dass aus drei Einheiten Kohle, Uran, Öl nur eine Einheit Strom wird.
 
Für den BUND ist der Einsatz elektrischer Energie im Wärmemarkt (elektrische Direktheizung, Nachtstrom-speicheröfen etc.) daher untragbar, sowohl aus Gründen der rationellen Energieverwendung als auch der sich ergebenden Schadstoffbelastung (inkl. CO2). Unsere Forderung lautet: Verbot dieser Energie verschwendenden Techniken!

Und die Wärmepumpe?

Beim Einsatz elektrisch betriebener Wärmepumpen ist dementsprechend zu fordern, dass die Anlage deutlich mehr Energie aus Luft, Wasser oder Erdreich gewinnt, als für die Produktion des Stromes eingesetzt werden musste.

Die entsprechende technische Angabe ist die Arbeitszahl, die angibt, wie viel Einheiten Wärme die Wärmepumpe aus einer Einheit Strom im Jahresdurchschnitt holt. Die Arbeitszahl muss mindestens 3 sein, um die Verluste bei der Stromerzeugung wieder hereinzuholen.

Der BUND geht in seiner Forderung aber noch einen Schritt weiter: Um die Edelenergie Strom sinnvoll einzusetzen, sind Arbeitszahlen unter 4 für uns nicht akzeptabel. Möglichst sollte eine elektrisch betriebene Wärmepumpenanlage sogar eine Arbeitszahl von 5 oder mehr erreichen. Erst dann rechtfertigt der anlagentechnische und finanzielle Aufwand die Installation dieser Heizungsalternative.

Eine Arbeitszahl von mindestens 4 erreichen Außenluft-Wärmepumpen praktisch nie, weswegen der BUND sie zurzeit nicht empfehlen kann. Aber auch Wärmepumpen, die das Erdreich oder Wasser in Form von Grund- oder Flusswasser nutzen haben mit Arbeitszahlen von 4 und mehr ihre Probleme. Nur mühsam fanden wir bei unseren Recherchen positive Beispiele. Nachmessungen neutraler Institute zeigen leider immer wieder und in vielen Fällen schlechte Arbeitszahlen auf (vgl. beispielsweise den Feldtest Wärmepumpen der Agenda-21-Gruppe Lahr).

Lohnt sich der Aufwand?

Vergleichen wir dazu eine Wärmepumpe mit einer übli-chen Arbeitszahl von 3 mit einem modernen Gas-Brennwertkessel.

Dann gilt für die Wärmepumpe ...

 

Verlust/Gewinn

verbleiben

Kraftwerk

65 %

35 %

Stromversorgung

2 %

33 %

Wärmepumpe

3fach

99 %

... und für einen guten Gas-Brennwertkessel:

 

Verlust/Gewinn

verbleiben

Brennwertkessel

5 %

95 %

Wie zu sehen ist, kann eine Wärmepumpe mit einer Arbeitszahl von 3 die Verluste im Kraftwerk und bei der Stromverteilung wettmachen und mit hohem techni-schem und finanziellem Aufwand eine eher geringe Einsparung erreichen. Nur wenn die Wärmepumpe wirk-lich eine hohe Arbeitszahl erreicht, wird sie sowohl ökonomisch wie auch ökologisch ein Erfolg sein.

BUND-Meinung

Es gibt effizientere Möglichkeiten für das eingesetzte Kapital, z.B. eine bessere Wärmedämmung, ein Sonnen-kollektor, eine moderne Heizung.

Obiges Beispiel zeigt aber deutlich, dass eine Wärme-pumpe mit einer Arbeitszahl von 4 oder mehr sehr wohl in der Lage ist, deutliche Mengen an Energie einzuspa-ren. Insofern geht unser Appell an die Hersteller und Installateure die technischen Möglichkeiten der Wärme-pumpe besser auszunutzen. Für zukünftige Anwendun-gen in einem elektrisch geprägten Energiesystem (durch einen hohen Anteil erneuerbarer Energieträger) ist die Wärmepumpe die geeignete Technik. Ihre Möglichkeiten hinsichtlich Arbeitszahlen sind aber bei weitem noch nicht ausgereizt. Mannigfaltige Probleme bei der richti-gen Einstellung durch den Installateur sind noch zu beheben.
 
Was tun?

Falls es eine Wärmepumpe sein muss, sollte
•    die Heizung eine Niedertemperaturheizung (z.B. Fußbodenheizung) sein.
•    die Wärmequelle übers Jahr eine konstante, nicht zu niedrige Temperatur aufweisen (z.B. Grundwasser).
•    die schriftlich garantierte Arbeitszahl mindestens 4 , besser 5 sein.
•    keine elektrische Warmwasserbereitung erfolgen.
•    das Haus möglichst gut gedämmt sein.
•    in größeren Gebäuden über eine Gaswärmepumpe nachgedacht werden, da sie deutlich bessere Gesamtwirkungsgrade erzielt.

Stand: 10/2016

Herausgeber:
Bund für Umwelt und Naturschutz (BUND)
Landesverband Rheinland-Pfalz e.V.
Hindenburgplatz 3
55118 Mainz
Tel.: 06131 62706-0
Fax.: 06131 62706-66
e-mail: info@bund-rlp.de
www.bund-rlp.de

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Weitere Tipps und Tricks zum effizienten Energiesparen finden Sie in unserer Strompsarsektion der Ökotipps

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