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Wärmepumpe
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Allgemein
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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
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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
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1834 baute der Amerikaner Jacob Perkins die erste Kompressionskältemaschine mit dem Arbeitsmittel Diethylether.
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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.
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1855 errichtete nach einem Entwurf von Peter Ritter von Rittinger und betrieb die Saline Ebensee,
Oberösterreich, eine wirtschaftliche Soleverdampfung nach dem Funktionsprinzip eines Kühlschranks.
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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.
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Nach dem Ersten Weltkrieg begann der Siegeszug des Kühlschrankes in Privathaushalten vorwiegend in den
vom Krieg verschonten USA.
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1938 Weltwirtschaftskrise. Es wurde versucht, wirtschaftlich sehr rentable Anlagen zu errichten.
Es gingen größere Wärmepumpenanlagen zur Beheizung von Gebäuden der Stadt Zürich in Betrieb.
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1945 Die erste erdgekoppelte Wärmepumpe ging in den USA in Betrieb.
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Wirkungsgrad / Leistungszahl COP
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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Die Umweltverträglichkeit einer Elektro-Kompressions-Wärmepumpe wird durch folgende Faktoren beeinflusst:
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Art der Stromerzeugung (CO2-Bilanz, Schadstoffemission, Kraftwerkswirkungsgrad).
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Die direkten und indirekten Investitionen für das Gesamtsystem Wärmepumpe,
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Verluste bei der Leitung des elektrischen Stroms,
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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
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Direkte Investition
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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
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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
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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
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Erdwärme-Wärmepumpe: 375 € für Energie, 72 € für Nebenkosten; in Summe 447 €.
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Öl-Zentralheizung: 767 € für Energie, 355 € für Nebenkosten; in Summe 1.122 €
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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.
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Quelle: Wikipedia,
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