Erdreich-Wärmepumpen mit positiver Ökobilanz. Kritische Bewertung von Luft-Wärmepumpen.
In einem zweijährigen “Feldtest Elektro-Wärmepumpen” untersuchte die Lokale Agenda 21 - Gruppe Energie Lahr (Schwarzwald) in Kooperation mit der Ortenauer Energieagentur in Offenburg den Stand heutiger Wärmepumpen- technik, deren Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit am Oberrhein zwischen Freiburg und Baden-Baden. Dazu ermittelte die Agenda-Gruppe 33 Betreiber mit Luft-, Erdreich- und Grundwasser - Heiz-Wärmepumpen und fünf mit Warmwasser-Wärmepumpen in Ein- und Zweifamilienhäusern. Ziel war es, nicht nur den Teilnehmern am Projekt, sondern auch den Planern, Energieberatern und Handwerkern verlässliche Daten über die energieeffizientesten Wärmepumpensysteme an die Hand zu geben. Die Praxisuntersuchung begleitete ein fachkundiger Arbeitskreis, und die Energieversorger badenova und E-Werk Mittelbaden förderten diese mit je 25%.
Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen den Leistungsmessungen auf den Testständen und der Werbung auf der einen Seite und der Ermittlung von Arbeitszahlen unter realistischen Betriebsbedingungen auf der anderen Seite. Die Jahresarbeitszahl JAZ ist definiert als das Verhältnis von jährlich erzeugter Wärme am Ausgang einer Wärmepumpe zum notwendigen Strom an deren Eingang. Je höher die Arbeitszahl, desto energieeffizienter die Wärmepumpe. Die dena (Deutsche Energie-Agentur) in Berlin und das RWE (Rheinisch-Westfälische Elektrizitäts- werk) in Essen bezeichnen Elektro-Wärmepumpen als “energieeffizient”, wenn die Jahresarbeitszahl über 3,0 liegt und als “nennenswert energieeffizient”, wenn sie über 3,5 liegt.
Energieeffizienz
Auf der Kaltquellenseite sind Erdreich-Wärmepumpen mit Fußbodenheizungen der Spitzenreiter. Im Mittel errei- chen sie eine Jahresarbeitszahl JAZ =3,4 (günstigere Erzeuger-Jahresarbeitszahl, gemessen direkt hinter der Wär- mepumpe), unter Berücksichtigung der Verluste von Heizungspufferspeichern und der Brauchwassererwärmung eine JAZ = 3,1 (System-Jahresarbeitszahl). Zwei Wärmepumpen übertreffen mit System-Jahresarbeitszahlen von 4,3 und 4,4 sogar deutlich die Werbe-Arbeitszahl von JAZ = 4.
Die Grundwasser-Wärmepumpen schneiden im Mittel mit Erzeuger- und System-Jahresarbeitszahlen von 3,2 bzw. 2,9 etwas schlechter ab. Die Gründe dafür sind zu kleine Bohrlöcher, eine zu hohe Nennleistung der Grund- wasser-Förderpumpe und verstopfte Wasserfilter. Ein Spitzenwert mit einer System-Jahresarbeitszahl von JAZ = 3,8 ist aber möglich.
Schlusslicht bilden die Luft-Wärmepumpen. Bei einer Fußbodenheizung beträgt die Erzeuger-Jahresarbeitszahl im Mittel JAZ = 2,8, die System-Jahresarbeitszahl aber nur JAZ = 2,4; und bei Heizkörpern sind es nur noch JAZ = 2,2. Das bedeutet: Fast die Hälfte des Wärmebedarfes eines Hauses für Heizung und Warmwasser muss der hochwerti- ge und teure Strom decken. Die beste der zwölf untersuchten Luft-Wärmepumpen kommt auf eine System-Jahres- arbeitszahl von JAZ = 3,0 und erreicht damit nicht das in der Einführung erwähnte Energieeffizienzziel der dena und des RWE.
Deutlich abgeschlagen sind die ebenfalls mit Luft betriebenen kleinen Warmwasser-Wärmepumpen mit einer mittleren Jahresarbeitszahl von nur noch JAZ = 2,0. Die niedrigeren Einzelwerte mit einer JAZ = 1,5 betreffen einen geringen, und die hohen Einzelwerte mit JAZ = 2,4 einen hohen Warmwasserverbrauch.
Ökologie und Gesamtkosten
Unter Berücksichtigung ökologischer Aspekte, wie Jahresarbeitszahlen und Ausstoß des schädlichen Treibhausga- ses Kohlendioxid, und ökonomischer Aspekte, also der Betrachtung nicht nur der Investitions-, sondern auch der Betriebskosten, zeigt sich, dass die Erdreich-Wärmepumpen auch im Vergleich zu anderen Wärmeerzeugern am besten abschneiden. Sie verfügen über das beste Preis-Klima - Verhältnis. Erdreich-Wärmepumpen erfordern anfangs zwar höhere Investitionen als Luft-Wärmepumpen, sie kompensieren diese aber durch eine hohe Energie- effizienz und damit verbunden deutlich geringeren Stromkosten.
Empfehlungen
Sollte nach einer energetischen Altbausanierung und beim Neubau kein Brennwertkessel oder Biomasse-/Holzpelletkessel (geringste CO2-Emission) in Frage kommen, dann empfiehlt die Lokale Agenda 21 – Gruppe Energie Lahr den Einbau von Erdreich-Wärmepumpen, weil sie auch in der Praxis eine ausreichend hohe Energieeffizienz aufweisen. Das Mittel der System-Jahresarbeitszahl beträgt zwar nur SJAZ = 3,1, zwei von dreizehn Erdreich-Wärmepumpen kommen aber auf Spitzenwerte von 4,3- 4,4. Im Mittel ersparen sie der Umwelt knapp 30% des schädlichen Treibhausgases Kohlendioxid gegenüber einem Erdgas -Brennwertkessel; bei den Spitzenwerten sind es sogar 50%. Luft-Wärmepumpen erreichen dagegen im Mittel das Klimaschutzziel bei weitem nicht. Im zentralen Teil Deutsch- lands und in einem Normaljahr beträgt die System-Jahresarbeitszahl nur etwa SJAZ =2. Auch die beste Luft-Wärme- pumpe -eine von zwölf- kommt mit einer SJAZ = 3,0 nur knapp dem Wert nahe, ab dem die Deutsche Energieagen- tur und das Rheinisch-Westfälische Elektrizitätswerk Wärmepumpen als “energieeffizient” bezeichnen. Frühere und zur Zeit laufende Feldtests sind vergleichbar mit den vorliegenden Ergebnissen. Mit solchen Arbeitszahlen lassen sich die Klimaschutzziele der Bundesregierung und der Europäischen Union, bis zum Jahre 2020 20 bis 40 % Koh- lendioxid einzusparen, nicht erreichen. Die Agenda-Gruppe rät deshalb davon ab, Luft-Wärmepumpen zu bewer- ben, staatlich zu fördern und einzusetzen. Wie die Sonderfälle 1, 3 und 4 zeigen, gilt dieser Rat bedingt auch für Wärmepumpen in Verbindung mit der Wohnraumlüftung und der Abwärmenutzung.
Hersteller und Handwerker sind jedoch bei den Grundwasser- und Erdreich-Wärmepumpen dazu aufgefordert, mehr als bisher die Optimierung der Wärmepumpensysteme im Auge zu behalten und die Komponenten fachgerecht zu planen und einzubauen. Es sind nämlich auch bei den System-Jahresarbeitszahlen Spitzenwerte von über 4 möglich! Das würde einem beachtlichen Teil der Grund- und Erdreich-Wärmepumpen erst einen “nennenswerten” Umweltvorteil gegenüber konventionellen Heizwärmerzeugern verschaffen.
(Quellen: Franz Alt - www.sonnenseite.com; Dr. Falk Auer 2009, Lokale Agenda-Gruppe 21 Energie Lahr (Schwarzwald); März 09.)
In einem zweijährigen “Feldtest Elektro-Wärmepumpen” untersuchte die Lokale Agenda 21 - Gruppe Energie Lahr (Schwarzwald) in Kooperation mit der Ortenauer Energieagentur in Offenburg den Stand heutiger Wärmepumpen- technik, deren Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit am Oberrhein zwischen Freiburg und Baden-Baden. Dazu ermittelte die Agenda-Gruppe 33 Betreiber mit Luft-, Erdreich- und Grundwasser - Heiz-Wärmepumpen und fünf mit Warmwasser-Wärmepumpen in Ein- und Zweifamilienhäusern. Ziel war es, nicht nur den Teilnehmern am Projekt, sondern auch den Planern, Energieberatern und Handwerkern verlässliche Daten über die energieeffizientesten Wärmepumpensysteme an die Hand zu geben. Die Praxisuntersuchung begleitete ein fachkundiger Arbeitskreis, und die Energieversorger badenova und E-Werk Mittelbaden förderten diese mit je 25%.
Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen den Leistungsmessungen auf den Testständen und der Werbung auf der einen Seite und der Ermittlung von Arbeitszahlen unter realistischen Betriebsbedingungen auf der anderen Seite. Die Jahresarbeitszahl JAZ ist definiert als das Verhältnis von jährlich erzeugter Wärme am Ausgang einer Wärmepumpe zum notwendigen Strom an deren Eingang. Je höher die Arbeitszahl, desto energieeffizienter die Wärmepumpe. Die dena (Deutsche Energie-Agentur) in Berlin und das RWE (Rheinisch-Westfälische Elektrizitäts- werk) in Essen bezeichnen Elektro-Wärmepumpen als “energieeffizient”, wenn die Jahresarbeitszahl über 3,0 liegt und als “nennenswert energieeffizient”, wenn sie über 3,5 liegt.
Energieeffizienz
Auf der Kaltquellenseite sind Erdreich-Wärmepumpen mit Fußbodenheizungen der Spitzenreiter. Im Mittel errei- chen sie eine Jahresarbeitszahl JAZ =3,4 (günstigere Erzeuger-Jahresarbeitszahl, gemessen direkt hinter der Wär- mepumpe), unter Berücksichtigung der Verluste von Heizungspufferspeichern und der Brauchwassererwärmung eine JAZ = 3,1 (System-Jahresarbeitszahl). Zwei Wärmepumpen übertreffen mit System-Jahresarbeitszahlen von 4,3 und 4,4 sogar deutlich die Werbe-Arbeitszahl von JAZ = 4.
Die Grundwasser-Wärmepumpen schneiden im Mittel mit Erzeuger- und System-Jahresarbeitszahlen von 3,2 bzw. 2,9 etwas schlechter ab. Die Gründe dafür sind zu kleine Bohrlöcher, eine zu hohe Nennleistung der Grund- wasser-Förderpumpe und verstopfte Wasserfilter. Ein Spitzenwert mit einer System-Jahresarbeitszahl von JAZ = 3,8 ist aber möglich.
Schlusslicht bilden die Luft-Wärmepumpen. Bei einer Fußbodenheizung beträgt die Erzeuger-Jahresarbeitszahl im Mittel JAZ = 2,8, die System-Jahresarbeitszahl aber nur JAZ = 2,4; und bei Heizkörpern sind es nur noch JAZ = 2,2. Das bedeutet: Fast die Hälfte des Wärmebedarfes eines Hauses für Heizung und Warmwasser muss der hochwerti- ge und teure Strom decken. Die beste der zwölf untersuchten Luft-Wärmepumpen kommt auf eine System-Jahres- arbeitszahl von JAZ = 3,0 und erreicht damit nicht das in der Einführung erwähnte Energieeffizienzziel der dena und des RWE.
Deutlich abgeschlagen sind die ebenfalls mit Luft betriebenen kleinen Warmwasser-Wärmepumpen mit einer mittleren Jahresarbeitszahl von nur noch JAZ = 2,0. Die niedrigeren Einzelwerte mit einer JAZ = 1,5 betreffen einen geringen, und die hohen Einzelwerte mit JAZ = 2,4 einen hohen Warmwasserverbrauch.
Ökologie und Gesamtkosten
Unter Berücksichtigung ökologischer Aspekte, wie Jahresarbeitszahlen und Ausstoß des schädlichen Treibhausga- ses Kohlendioxid, und ökonomischer Aspekte, also der Betrachtung nicht nur der Investitions-, sondern auch der Betriebskosten, zeigt sich, dass die Erdreich-Wärmepumpen auch im Vergleich zu anderen Wärmeerzeugern am besten abschneiden. Sie verfügen über das beste Preis-Klima - Verhältnis. Erdreich-Wärmepumpen erfordern anfangs zwar höhere Investitionen als Luft-Wärmepumpen, sie kompensieren diese aber durch eine hohe Energie- effizienz und damit verbunden deutlich geringeren Stromkosten.
Empfehlungen
Sollte nach einer energetischen Altbausanierung und beim Neubau kein Brennwertkessel oder Biomasse-/Holzpelletkessel (geringste CO2-Emission) in Frage kommen, dann empfiehlt die Lokale Agenda 21 – Gruppe Energie Lahr den Einbau von Erdreich-Wärmepumpen, weil sie auch in der Praxis eine ausreichend hohe Energieeffizienz aufweisen. Das Mittel der System-Jahresarbeitszahl beträgt zwar nur SJAZ = 3,1, zwei von dreizehn Erdreich-Wärmepumpen kommen aber auf Spitzenwerte von 4,3- 4,4. Im Mittel ersparen sie der Umwelt knapp 30% des schädlichen Treibhausgases Kohlendioxid gegenüber einem Erdgas -Brennwertkessel; bei den Spitzenwerten sind es sogar 50%. Luft-Wärmepumpen erreichen dagegen im Mittel das Klimaschutzziel bei weitem nicht. Im zentralen Teil Deutsch- lands und in einem Normaljahr beträgt die System-Jahresarbeitszahl nur etwa SJAZ =2. Auch die beste Luft-Wärme- pumpe -eine von zwölf- kommt mit einer SJAZ = 3,0 nur knapp dem Wert nahe, ab dem die Deutsche Energieagen- tur und das Rheinisch-Westfälische Elektrizitätswerk Wärmepumpen als “energieeffizient” bezeichnen. Frühere und zur Zeit laufende Feldtests sind vergleichbar mit den vorliegenden Ergebnissen. Mit solchen Arbeitszahlen lassen sich die Klimaschutzziele der Bundesregierung und der Europäischen Union, bis zum Jahre 2020 20 bis 40 % Koh- lendioxid einzusparen, nicht erreichen. Die Agenda-Gruppe rät deshalb davon ab, Luft-Wärmepumpen zu bewer- ben, staatlich zu fördern und einzusetzen. Wie die Sonderfälle 1, 3 und 4 zeigen, gilt dieser Rat bedingt auch für Wärmepumpen in Verbindung mit der Wohnraumlüftung und der Abwärmenutzung.
Hersteller und Handwerker sind jedoch bei den Grundwasser- und Erdreich-Wärmepumpen dazu aufgefordert, mehr als bisher die Optimierung der Wärmepumpensysteme im Auge zu behalten und die Komponenten fachgerecht zu planen und einzubauen. Es sind nämlich auch bei den System-Jahresarbeitszahlen Spitzenwerte von über 4 möglich! Das würde einem beachtlichen Teil der Grund- und Erdreich-Wärmepumpen erst einen “nennenswerten” Umweltvorteil gegenüber konventionellen Heizwärmerzeugern verschaffen.
(Quellen: Franz Alt - www.sonnenseite.com; Dr. Falk Auer 2009, Lokale Agenda-Gruppe 21 Energie Lahr (Schwarzwald); März 09.)
