TGA Energietechnik

TGA Ausgabe 06-2009
Studie

Sparen Wärmepumpen CO2?

Abb. 1
Jahresarbeitszahlenvergleich verschiedener Heizsysteme für den Strommix des Jahres 2008 (oben) und einer Prognose für das Jahr 2030 (unten).

Der Absatz von Wärmepumpen boomt: 2008 stieg die Anzahl der in Deutschland verkauften ­Heizungs-Wärmepumpen ­gegenüber dem Vorjahr um mehr als ein Drittel auf rund 62500 Anlagen. Was passiert eigentlich, wenn das so weitergeht, hat sich die Branche gefragt und mit einer Studie gleich selbst beantwortet.

Während die Wärmepumpe für ihre Fürsprecher die „alternativlose Alternative“ ist, muss sich die Branche auch mit provokanten Anklagen wie „Klimaschützer im Schafspelz“ auseinandersetzen. Angriffspunkt ist aber weniger die Wärmepumpe, sondern mehr die deutsche Stromerzeugung, die heute von Kohlekraftwerken mit hohen spezifischen CO2-Emissionen dominiert wird. Allerdings unterliegt der Kraftwerkspark künftig zwangsweise einem Wandel zu insgesamt geringeren Emissionen. Damit stellt sich die Frage, ob durch den Zubau von Wärmepumpen zur Gebäudeheizung Primärenergie und CO2-Emissionen eingespart werden und ob die Technik bezüglich des Umweltschutzes zukunftsweisend ist.

Dies analysiert die Studie „Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung“ von Prof. Dr.-Ing. Ulrich Wagner, Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik (IfE) an der TU München. Dazu wurden der Primärenergieeinsatz und die CO2-Emissionen von Wärmepumpen mit heutigen Gas- und Öl-Brennwertheizkesseln und älteren Ölkesseln, jeweils für den Strommix von 2008 und 2030 auf Basis der Jahresarbeitszahl (JAZ) verglichen.

„Primärenergie ab JAZ 2,2 eingespart“

Nach Wagners Berechnungen spart eine Wärmepumpe mit dem derzeitigen Strommix gegen­über einem Gas-Brennwertheizkessel (befeuert mit Erdgas ohne biogenen Anteil) bereits ab einer JAZ von 2,2 Primärenergie und benötigt bei einer JAZ von 4,5 weniger als die Hälfte der Primärenergie. Und einmal eingebaut verbessert sich die Umweltbilanz einer Wärmepumpe während der Nutzungsdauer quasi von selbst:

Hintergrund sind die zu erwartenden Effizienzsteigerungen im Kraftwerkspark und der steigende Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung. 2030 schneiden Wärmepumpen nach dem in der Studie unterstellten Szenario bereits ab einer JAZ von 1,8 besser ab als mit fossilen Energieträgern befeuerte Brennwertheizkessel. Insgesamt sparen die prognostizierten 1 Mio. zusätzlichen Wärmepumpen (in Einfamilien-Gebäuden) in Deutschland 2030 danach jährlich 9,49 TWh (1 TWh = 1 Mrd. kWh) Primärenergie. Der Primärenergieverbrauch von Deutschland beträgt rund 3900 TWh/a.

„Weniger CO2 ab JAZ 2,0“

2008 verringert eine Wärmepumpe der Studie zufolge gegenüber einem Gas-Brennwertheizkessel (Erdgas ohne biogenen Anteil) ab einer Jahresarbeitszahl von 2,0 die CO2-Emissionen, bei einer Jahresarbeitszahl von 4,0 halbieren sie sich. Obwohl durch den Atomausstieg 2020 zunächst steigende CO2-Emissionen pro kWh bei der Stromerzeugung anzunehmen sind, wirken sich die steigende Kraftwerkseffizienz und der höhere Anteil erneuerbarer Energien auch in den CO2-Emissionen der Wärmepumpen bis 2030 deutlich positiv aus. Die Studie prognostiziert für den Zubau von 1 Mio. Wärmepumpen 2030 im Vergleich zu Gas-Brennwertheizungen eine Einsparung von 2,3 Mio. t CO2.

Weiterhin wurden in der Studie die Auswirkungen eines Zuwachses von 1 Mio. Wärmepumpen bis 2030 auf den Kraftwerkspark untersucht: Für den Betrieb wird danach etwa 3,8 TWh/a elektrische Energie benötigt, was etwa 0,7 % des deutschen Nettostromverbrauchs im Jahr 2006 entspricht. An den kältesten Tagen benötigen diese Wärmepumpen zusammen eine mittlere Leistung von 1,3 GW, was etwa der Leistung von zwei Steinkohle-Kraftwerksblöcken entspricht. DR

http://www.waermepumpe.de

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