Wärmepumpen

 
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Wärmepumpe
Allgemein
Die Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Zufuhr von technischer Arbeit Wärme von einem niedrigeren zu einem höheren Temperaturniveau pumpt. Bei der Wärmepumpe wird die auf dem hohen Temperaturniveau anfallende Verflüssigungswärme z. B. zum Heizen genutzt. Dagegen wird bei der Kältemaschine die Abkühlung eines Kältemittels beim Entspannen und Verdampfen genutzt, um ein Fluid abzukühlen. Die Wärmepumpe und die Kältemaschine stellen die technische Anwendung des selben thermodynamischen Kreisprozesses, der Umkehrung der Wärmekraftmaschine, dar. Der Wärmepumpenprozess wird auch als Kraftwärmemaschine bezeichnet. Der Grenzfall einer reversibel arbeitenden Kraftwärmemaschine ist der linksläufige Carnotprozess.
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Kurzbeschreibung
Bei der direkten elektrischen Beheizung, z. B. mit Heizstäben, entspricht die erzeugte Wärmeenergie genau der eingesetzten elektrischen Energie. Die elektrische Energie ist aber wesentlich hochwertiger als Wärmeenergie, und so kann einer Wärmequelle wie der Luft, dem Boden, einem Gewässer oder dem Grundwasser Wärme durch Einsatz einer Wärmepumpe entzogen werden. Mit einem Watt elektrischer Energie können so etwa 3 bis 5 Watt Wärme bei Temperaturen um 60 °C erzeugt werden. Dieses Verhältnis wird als Leistungszahl (COP 'Coeffizient of Performance') bezeichnet. Die Leistungszahl hat aber einen oberen Wert, der nicht überschritten werden kann (Carnotfaktor). Die Bezeichnung Wärmepumpe beruht darauf, dass Wärme aus der Umgebung auf ein höheres nutzbares Temperaturniveau angehoben wird. Die Wärmepumpe hat einen elektrisch angetriebenen Verdichter, der ein Kältemittel verdichtet. Das Kältemittel entzieht beim Verdampfen der Umgebung Wärme, sogenannte Anergie. Die eingesetzte elektrische Energie und die Anergie bilden die nutzbare Wärmeenergie.
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Geschichte
  • 1834 baute der Amerikaner Jacob Perkins die erste Kompressionskältemaschine mit dem Arbeitsmittel Diethylether.
  • 1852 konnte Lord Kelvin nachweisen, dass Kältemaschinen auch zum Heizen verwendet werden können. Außerdem konnte er zeigen, dass zum Heizen mittels Wärmepumpe weniger Primärenergie benötigt wird als zum direkten Heizen, weil die von der Wärmepumpe aufgenommene Wärmeenergie aus der Umgebung (Luft, Wasser oder Erde) stammte und daher einen Energiegewinn brachte.
  • 1855 errichtete nach einem Entwurf von Peter Ritter von Rittinger und betrieb die Saline Ebensee, Oberösterreich, eine wirtschaftliche Soleverdampfung nach dem Funktionsprinzip eines Kühlschranks.
  • 1860–1870 wurden Kompressionskältemaschinen und Absorptionskältemaschinen intensiv erforscht. Zunächst dienten die gebauten Kältemaschinen der Eisherstellung. Erst später wurde mit den Kältemaschinen auch direkt gekühlt. Verwendung fanden die Kältemaschinen vor allem in Bier-Brauereien und anderen Lebensmittel-Industrien.
  • Nach dem Ersten Weltkrieg begann der Siegeszug des Kühlschrankes in Privathaushalten vorwiegend in den vom Krieg verschonten USA.
  • 1938 Weltwirtschaftskrise. Es wurde versucht, wirtschaftlich sehr rentable Anlagen zu errichten. Es gingen größere Wärmepumpenanlagen zur Beheizung von Gebäuden der Stadt Zürich in Betrieb.
  • 1945 Die erste erdgekoppelte Wärmepumpe ging in den USA in Betrieb.
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Wirkungsgrad / Leistungszahl COP
Bei Wärmepumpen wird der Wirkungsgrad in Form der Leistungszahl Epsilon oder neuerdings auch mit COP angegeben. Elektro-Kompressions-Wärmepumpen für die Gebäudeheizung erreichen im Dauerbetrieb unter festgelegten Norm-Betriebsbedingungen Leistungszahlen von rund 50 % der vom zweiten Hauptsatz der Thermodynamik vorgegebenen Wirkungsgradgrenze, bezogen auf den eingesetzten Strom. Dieser Wert dient hauptsächlich zur Beurteilung der Qualität der Wärmepumpe selbst. Er berücksichtigt nicht den Rest des Heizungssystems.

(Alle Temperaturen in Kelvin.)
Für eine Wärmepumpe mit Erdwärmesonde (Verdampfungstemperatur Tkalt = 273K, etwa 0 °C) und Fußbodenheizung (Twarm = 308K, etwa 35 °C Vorlauftemperatur) errechnet man beispielsweise:

Wenn an dem gleichen Wärmepumpenkreislauf eine Radiatorenheizung mit 55 °C (Twarm = 328K) Vorlauftemperatur (Verdampfungstemperatur -0 °C) angeschlossen wird, ergibt sich eine deutlich niedrigere Leistungszahl:

Beim Einsatz einer Erdwärmesonde als Wärmequelle ist die Verdampfungstemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur. Eine Wärmepumpe, die als Wärmequelle die Umgebungsluft nutzt, hat eine deutlich niedrigere Verdampfungstemperatur als die Anlage mit einer Erdwärmesonde. Mit steigendem Wärmebedarf sinkt die Umgebungstemperatur und damit auch die Leistungszahl. Zudem ist die Wärmeübergangszahl von Luft zu den Verdampferflächen niedrig. Es finden daher möglichst großflächige, verrippte Rohre im Verdampfer Anwendung. Es ist ein Lüfter oder Ventilator notwendig, der die Luft durch die Verdampferflächen drückt. Zudem wird im Verdampfer häufig der Taupunkt unterschritten, das sich bildende Kondensat (Wasser) muss abgeführt werden. Wird zudem im Verdampfer der Gefrierpunkt des Kondensats unterschritten, sinkt der Ertragsfaktor wegen der isolierenden Wirkung des Eismantels auf null. Enteisungseinrichtungen sind energetisch unsinnig, es wird die gleiche Menge an Energie zugeführt, die zuvor dem geforenen Kondensat entzogen wurde. In der folgenden Berechnung der Leistungszahl wird eine Außentemperatur von ca. 7 °C unterstellt bei einer Temperaturdifferenz von 12 °C zwischen Lufteintrittstemperatur und Verdampfungstemperatur des Kältemittels, so dass für kalte Seite (Tkalt = 263K, etwa -5 °C) angesetzt wird:

Es wird deutlich, dass die Leistungszahl einer Wärmepumpe durch die Bauart der Wärmeübertrager, Verflüssiger und Verdampfer stark beeinflusst wird. Unbetrachtet bleibt die stattfindende Vereisung des Kondensators. Die Anlage der Beispielrechnung ist nur sinnvoll bei Außentemperaturen größer als +12 °C einsetzbar. Mit der Erdwärmesonde steht unabhängig von der herrschenden Außentemperatur eine Wärmequelle mit relativ hoher Temperatur zur Verfügung, während die Außenluft eine ungünstige Wärmequelle darstellt. Auf der Seite der Wärmesenke sollte mit einer möglichst großen Fläche eine kleine Temperaturdifferenz zwischen Raumtemperatur und Wärmeträgervorlauftemperatur angestrebt werden. In den dargestellten Beispielen variiert die Leistungszahl um den Faktor 1,8 zwischen der Erdwärmesonde/Fußbodenheizungswärmepumpe und der Außenluft/Radiatorwärmepumpe.
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Bauformen der Wärmepumpe
  • Die Kompressions-Wärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme. In ihr zirkuliert ein Kältemittel in einem Kreislauf, das, angetrieben durch einen Kompressor, die Aggregatzustände flüssig und gasförmig abwechselnd annimmt.
  • Die Absorptions-Wärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten bzw. Gase. Sie verfügt über einen Lösungsmittelkreis und einen Kältemittelkreis. Das Lösungsmittel wird im Kältemittel wiederholt gelöst bzw. ausgetrieben.
  • Die Adsorptions-Wärmepumpe arbeitet mit einem festen Lösungsmittel, dem „Adsorbens“, an dem das Kältemittel ad- bzw. desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Adsorption entnommen. Da das Adsorbens nicht in einem Kreislauf umgewälzt werden kann, kann der Prozess nur diskontinuierlich ablaufen, indem zwischen Ad- und Desorption zyklisch gewechselt wird.
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Elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe
Die elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe stellt den Hauptanwendungsfall von Wärmepumpen dar. Das Kältemittel wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt. Es wird von einem Verdichter angesaugt, verdichtet und dem Verflüssiger zugeführt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeübertrager in dem die Verflüssigungswärme an ein Fluid – z. B. ein Warmwasserkreis oder die Raumluft – abgegeben wird. Das verflüssigte Kältemittel wird dann zu einer Entspannungseinrichtung geführt (Kapillarrohr oder thermisches Expansionsventil). Durch die adiabate Entspannung wird das Kältemittel abgekühlt. Der Saugdruck wird durch die Regelung des Verdichters in der Wärmepumpe so eingestellt, dass die Sattdampftemperatur des Kältemittels unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. In dem Verdampfer wird somit Wärme von der Umgebung an das Kältemittel übertragen und führt zum Verdampfen des Kältemittels. Als Wärmequelle kann die Umgebungsluft oder ein Solekreis genutzt werden, der die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt. Das verdampfte Kältemittel wird dann von dem Verdichter angesaugt. Aus dem oben beschriebenen Beispiel ist ersichtlich, dass durch Einsatz der elektrisch betriebenen Wärmepumpe bei dem vorausgesetzten Temperaturniveau kein wesentlich höherer thermischer Wirkungsgrad gegenüber der konventionellen Direktbeheizung möglich ist. Das Verhältnis verbessert sich zugunsten der elektrisch angetriebenen Wärmepumpe, wenn Abwärme auf hohem Temperaturniveau als untere Wärmequelle genutzt werden kann oder die Geothermie auf hohem Temperaturniveau unter Verwendung geeigneter Erdwärmeübertrager genutzt werden kann.
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Wärmepumpe mit Öl- oder Gasmotorantrieb
Ein deutlich höherer thermischer Wirkungsgrad kann erreicht werden, wenn die Primärenergie als Gas oder Öl in einem Motor zur Erzeugung technischer Arbeit zum direkten Antrieb des Wärmepumpenverdichters genutzt werden kann. Bei einem exergetischen Wirkungsgrad des Motors von 35 % und einer Nutzung der Motorabwärme zu 90 % kann ein gesamtthermischer Wirkungsgrad von 1,8 erzielt werden. Allerdings muss der erhebliche Mehraufwand gegenüber der direkten Beheizung berücksichtigt werden, der durch wesentlich höhere Investitionen und Wartungsaufwand begründet ist.
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Detaillierte Beschreibung von Wärmepumpen zur Gebäudebeheizung
Zur Beheizung von Gebäuden werden meist Elektro-Kompressions-Wärmepumpen verwendet. Es finden jedoch auch Absorptions- bzw. Adsorptions-Wärmepumpen Verwendung. Das Funktionsprinzip lässt sich gut mit einem Kühlschrank vergleichen, der innen kühlt und außen heizt. Viele dieser Systeme können im Umkehrbetrieb auch zur Kühlung eingesetzt werden. Da Wärmepumpen zum Teil erhebliche Anlaufströme haben, die zu Netzrückwirkungen (Spannungseinbrüchen) führen können, muss der Anschluss vom Energieversorgungsunternehmen genehmigt werden. Die Genehmigung wird im Regelfall mit bestimmten Auflagen (Anlaufstrombegrenzung, Anläufe/Stunde beschränkt) erteilt. Das verdichtete Kältemittel kondensiert im Verflüssiger. Dies ist ein Wärmeübertrager, der auf der Gegenseite mit einem Wärmeträger, in der Regel Wasser oder einem Wasser-Sole-Gemisch (Frostschutz), beaufschlagt wird. Die bei der Verflüssigung des Kältemittels frei werdende Wärme wird vom Wärmeträger aufgenommen und auf die Heizkörper oder Heizflächen übertragen. Die Wärmeleistung, die, bezogen auf die eingesetzte elektrische Leistung des Verdichtermotors, am Verflüssiger genutzt werden kann, steigt mit abnehmender Differenz zwischen der Verdampfungs- und der Verflüssigungstemperatur im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe. Das Verhältnis der Wärmeleistung zur elektrischen Leistung wird als Leistungszahl einer Wärmepumpe (COP) bezeichnet. Eine niedrige Wärmeträgertemperatur (Vorlauftemperatur) wird insbesondere mit Fußbodenheizungen erreicht, da eine große Wärmeübertragungsfläche genutzt werden kann. Es sollte eine gute Wärmedämmung für das zu beheizende Gebäude angestrebt werden, um bei geringem Wärmebedarf eine geringe Vorlauftemperatur des Wärmeträgers fahren zu können. Das Verhältnis von Heizfläche zu der mittleren Übertemperatur von Heizkörper oder einer Fußbodenheizung verändert sich exponentiell. Dies ist mit der veränderten Leistungsabgabe von Boilern bei steigenden Primärtemperaturen zu vergleichen. Diese Problematik verursacht zudem, dass mittels Wärmepumpe die Speichertemperatur nur auf eine bestimmte Temperatur angehoben werden kann. Die zu erzeugende Warmwassertemperatur ist von dem maximalen Verdichter-Hochdruck abhängig. Bei der Beheizung von Boilern mittels Erdsonden muss darauf geachtet werden, dass die Erdsonde nicht mit mehr als 100 W(therm.)/m Sonde belastet wird.
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Ökologische Bilanz
Die Umweltverträglichkeit einer Elektro-Kompressions-Wärmepumpe wird durch folgende Faktoren beeinflusst:
  • Art der Stromerzeugung (CO2-Bilanz, Schadstoffemission, Kraftwerkswirkungsgrad).
  • Die direkten und indirekten Investitionen für das Gesamtsystem Wärmepumpe,
  • Verluste bei der Leitung des elektrischen Stroms,
  • Leistungszahl der Wärmepumpe (Bauart des Verlüssigers, Temperaturniveau).
Unter Berücksichtigung der Verluste bei der Stromerzeugung und -leitung beträgt der Gesamtwirkungsgrad etwa 30%. Das liegt im wesentlichen an überalterten Kraftwerken aber auch an den Leitungsverlusten auf dem Weg zum Endverbraucher. Bei einem Wirkungsgrad von 30% benötigt man 3,3 Teile Primärenergie um einen Teil Strom zu erzeugen. Eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 3 erzeugt - bezogen auf die Aufnahme elektrischer Energie - die dreifache Wärmeenergie. Unter Berücksichtigung des oben genannten Wirkungsgrades der Stromerzeugung steht 90% der in dem Kraftwerk eingesetzten Primärenergie für die Beheizung zur Verfügung. Dies entspricht etwa dem feuerungstechnischen Wirkungsgrad eines Heizöl- oder Gasheizungskessels, dabei ist die Primärenergiebilanz der Wärmepumpe im Vergleich zur direkten Verbrennung ausgeglichen. Ein ökölogischer Vorteil besteht hier, dass im Kraftwerk emissionsreiche Brennstoffe verbrannt werden können, die für die Verbrennung in häuslichen Feuerstätten nicht zulässig sind. Allerdings ist in Ländern mit hohem hydroelektrischen Anteil an der Stromerzeugung (z.B. Schweiz, Österreich, Norwegen) oder Ländern mit hohem Anteil an anderen erneuerbaren Energien (z.B. Dänemark) der Einsatz einer Wärmepumpe ökologisch vorteilhafter, da die Emissionen bei der Stromerzeugung im Mittelwert geringer ausfallen. Da neuerdings die EVU per Gesetz verpflichtet sind, die Herkunft ihres Stromes anzugeben, muss jeder für sich selbst entscheiden, ob die Umweltverträglichkeit für den Betrieb einer Wärmepumpe ausreicht. Allerdings kann heute jeder selbst Einfluss darauf nehmen, wie umweltverträglich sein Strom ist. Derzeit sind die Preise z. B. für Strom ausschließlich aus Wasserkraft aber teurer als die „normalen“ Strompreise, was sich jedoch bei weiter steigenden Primärenergiepreisen relativieren wird. Trotzdem wird gerade dieser Punkt in Deutschland dauernd und z. T. kontrovers diskutiert. Wärmepumpen können in der Gesamtbetrachtung Brennstoff bzw. Primärenergie einsparen, da sie den Großteil der Wärmeenergie vor Ort, der Umgebung (siehe Absatz Wärmequellen) entnehmen. Brennstoffe für Heizzwecke machen den Großteil des deutschen Primärenergiebedarfs aus. Wärmepumpen bieten an dieser Stelle Potential zur CO2-Einsparung. Zur Umweltverträglichkeit eines Systems gehört neben dem Wirkungsgrad und der CO2-Bilanz auch die Möglichkeit in großtechnischen Kraftwerksanlagen die Rauchgasreinigung zentral und optimal zu kontrollieren. Aus Umweltgesichtspunkten muss auch das Kältemittel berücksichtigt werden, das in der Wärmepumpe verwendet wird. Im direkten Vergleich zu einer Ölheizung muss angemerkt werden, dass Öl mittlerweile auf extrem umweltschädliche Art und Weise aus Teersanden (in Kanada) oder aus Steinkohle (Südafrika) produziert wird. Würde sich diese Art der Ölproduktion weiter ausbreiten, so würden erhebliche Mengen an klimaschädlichem CO2 schon bei der Erzeugung des Heizöles freigesetzt.
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Kosten
Direkte Investition
Gute Wärmepumpenheizungen auf Erdkollektor- bzw. Erdsonden-Basis kosten im Neubau kaum mehr als eine Ölheizung. Gasheizungen sind jedoch kostengünstiger in der Anschaffung, nicht so sehr im Betrieb. Eine Wärmepumpenheizung mit Erdsonde und Fußbodenheizung, evtl. auch teilweise Wandheizung, erspart Tankraum, Kamin, Ölbehälter, Jahresservice, Rauchfangkehrer, Stromkosten für Brenner etc.
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Indirekte Investition
Die Anschlussleistung einer installierten Elektro-Wärmepumpe muss zusätzlich zum allgemeinen Bedarf im Stromnetz bereitgestellt werden. Die Investitionen für diese neue Kraftwerksleistung ist zu den Investitionen der Wärmepumpe hinzuzurechnen, da sie ohne diese nicht notwendig wäre. Für eine Wärmepumpe mit 5 kW ergeben sich dabei, je nach verwendeter Technik und Primärenergieträger, Investitionen von ca. 2.500 € bis 15.000 €, welche auf alle Stromkunden umgelegt werden. Würden alle Heizungen in Deutschland (ca. 20 Millionen) mit dieser Wärmepumpe ersetzt, wäre dafür der Neubau von 100 Großkraftwerken (je 1 GW) nötig. Dieses Vorhaben ist mit 50 bis 300 Mrd. € Kosten weder finanziell noch logistisch zu bewerkstelligen. Auch wenn diese zusätzliche Leistung nur an wenigen, sehr kalten Tagen im Jahr, selbst nur für einige Stunden vollständig abgerufen wird, muss sie trotzdem vorgehalten werden. Im Sommerhalbjahr hingegen ist diese Leistung nicht nutzbar, da kein Heizbedarf besteht und der Strombedarf insgesamt niedriger ist. Daraus ergibt sich eine aus betriebswirtschaftlicher Sicht sehr ungünstige Situation: Der Investitionskostenanteil am Strompreis steigt durch die niedrige Auslastung um ein mehrfaches und muss wieder auf den allgemeinen Strompreis umgelegt werden. Der Strom für Wärmepumpen wird trotzdem deutlich unter dem Normaltarif abgegeben, dies stellt die dritte Subvention der allgemeinen Stromkunden für die Betreiber einer Elektro-Wärmepumpe dar. Wegen der Halbierung der erforderlichen Primärenergien spart der Staat Devisen und schafft deshalb Anreize für eine Umstellung. Das Tempo der Umstellung auf klimafreundliche Heizsysteme wird uns die Entwicklung des Weltklimas diktieren, bzw. die CO2-Steuer und der Öl/Gas- Preis die heutigen Kostenüberlegungen bald zugunsten eines Wärmepumpenheizsystemes verändern lässt. Wärmepumpen sind zwar in der Regel mit Abschaltmöglichkeiten (Schaltuhr bzw. Rundsteuerung) versehen, um im Falle der Netzhöchstlast keinen Beitrag zu liefern. Diese Abschaltmöglichkeit ändert aber nichts am beschriebenen Problem der Lasterhöhung im Netz. Moderne, normal ausgelegte Heizgeräte sind an den kältesten Tagen annähernd rund um die Uhr in Betrieb, gelegentliche Abschaltung zu Spitzenlastzeiten sind dabei zwar möglich, eine nötige Vollverschiebung vom Tag in die nächtliche Schwachlastzeit aber nicht. Zum einen würde dies einen großen Wärmespeicher erfordern, zweitens müsste dabei die Leistung der Wärmepumpe verdoppelt werden, was zum beschriebenen Problem wiederum kontraproduktiv ist. Der Transportaufwand als Produkt aus Wegstrecke x Volumen der jeweiligen Energieträger vom Abbauort zum Verbrennungsort verursacht bei der Wärmepumpenheizung nur die Hälfte an Transportkosten und Transportrisiken, als dies bei der privaten konventionellen Heizung der Fall ist, es addieren sich allerdings die Leitungsverluste im Stromnetz. Dafür ist der technische Standard hinsichtlich Luftschadstoffbehandlung im Kraftwerk weitaus besser, als bei der Verfeuerung im privaten Bereich. Zusammenfassend ist festzustellen, dass eine Elektro-Wärmepumpe, im Gegensatz zur konventionellen Heizung, außerhalb ihres Einsatzortes im Kraftwerk indirekte Kosten in mehrfacher Höhe verursacht, welche durch den allgemeinen Stromtarif gestützt werden müssen. Den indirekten Kosten muss der langjährig eingesparte Primärenergieaufwand (Devisen) gegengerechnet und klimatechnisch (CO2-Emissionsrechte) bewertet werden.
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Betriebskosten
Bei einem derzeitigen Brutto-Strompreis von 20 Cent/kWh (Haushalts-Tarif, Stand 06/2006, inkl. aller Steuern und Abgaben) und einer Jahresarbeitszahl JAZ der Wärmepumpenheizung von im besten Fall 4,0 kostet die Erzeugung der Niedertemperatur-Nutzwärme aus Erdwärme 5 Cent/kWh (brutto). Außerdem können die Kosten für den Schornsteinfeger entfallen, wenn kein zusätzlicher Kachelofen o.ä. vorhanden ist. Der Liter Heizöl kostet derzeit (Stand 06/2006) ca. 0,62 € und beinhaltet etwa 10 kWh thermisch nutzbare Energie. Somit ergibt sich ein Preis von etwa 6,2 EuroCent/kWh für Öl. Sehr moderne Öl-Brennwertthermen weisen im realen Betrieb Wirkungsgrade von mehr als 90 % auf. Damit ergibt sich ungünstigstenfalls für die Erzeugung der Nutzwärme ein Preis von 6,8 Cent/kWh Wärme. Gas-Brennwertheizungen mit auf den Heizwert bezogenen Wirkungsgraden von über 100 % benötigen laut der Öko-Institut-Studie „Gas-Brennwertheizkessel als EcoTopTen-Produkt“ dennoch 1,114 kWh Primärenergie pro kWh Nutzenergie. Inbegriffen ist dann ebenfalls der Strom, der für die Umwälzpumpe etc. benötigt wird. Sie verursachen daher ebenfalls Kosten in Höhe von ca. 6,8 Cent pro kWh Nutzwärme. Ein eventuell vom lokalen Stromversorger angebotener Wärmepumpentarif ist bzw. kann erheblich billiger sein als der verwendete Haushaltstarif. Der reine kWh-Preis liegt jedoch immer höher als der von fossilen Energieträgern. Daher ist der nur sinnvoll in Verbindung mit einer Wärmepumpe einsetzbar, die mehr als 3 Viertel der gesamten Heizenergie der Umwelt entzieht. Bundesweite Wärmepumpen-Tarife werden in Deutschland momentan nicht angeboten, da dies in der Verbände-Vereinbarung zum Stromhandel nicht vorgesehen ist. Die Stadtwerke Schwerin bieten beispielsweise einen extrem günstigen Tarif (2005) von 10,4 Cent/kWh brutto zzgl. einem Grundpreis von 4,15 €/Monat brutto an. Verschiedene Stromkonzerne und Wärmepumpenbetriebe veröffentlichen Werbestatistiken, die sich auf z.Z. (2005) sehr günstige Wärmepumpentarife beziehen. Die EnBW veröffentlicht beispielsweise eine Übersicht der Jahresbetriebskosten für 3 Heizsysteme. Demnach verursacht die
  • Erdwärme-Wärmepumpe: 375 € für Energie, 72 € für Nebenkosten; in Summe 447 €.
  • Öl-Zentralheizung: 767 € für Energie, 355 € für Nebenkosten; in Summe 1.122 €
  • Erdgas-Zentralheizung: 609 € für Energie, 364 € für Nebenkosten; in Summe 973 €
Diese Kosten beinhalten die Mehrwertsteuer für Nebenkosten, beinhaltend Grundpreise, Schornsteinfeger, Wartung, benötigte Versicherungen, TÜV und Strom für Pumpen und Brenner. Als Referenz-Objekt wurde eine Sole/Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonde als Wärmequelle für die Beheizung eines 150 m² Einfamilienwohnhaus mit 90 kWh/m² pro Jahr; die Ölheizung mit Niedertemperatur-Kessel und die Erdgas-Zentralheizung mit einem Brennwertkessel ausgerüstet. Aktuelle Strompreise zum 1. Quartal 2005 für den Wärmepumpenbetrieb (EnBW Wärmepumpentarif) beträgt 9,5 ct/kWh, 40,9 ct/Liter Heizöl und 4,06 ct/kWh (EnBW Gas GmbH) für Erdgas. Da ein Gebäude jedoch auch Wärme für die Trinkwasserbereitung benötigt und diese häufig bei Wärmepumpenheizung mittels elektr. Durchlauferhitzer erfolgt, sind die Gesamtkostendifferenzen oft erheblich ungünstiger für die Wärmepumpe, als zuvor dargestellt. Aus hygienischer Sicht (Legionellenschutz) ist es bei größeren Trinkwasserspeichern (>400l) sinnvoll bzw Pflicht, diese auf 60 °C einzustellen, bei einer so hohen Temperatur ist die Arbeitszahl einer Wärmepumpe meist weit unter 3 und somit nicht sehr wirtschaftlich.
Quelle: Wikipedia, Auszug aus dem Artikel: Wärmepumpenheizung. Eine Liste der Autoren finden Sie hier. Lizenz siehe Seitenende.
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