Die „Todeszone“ für die Wirt­schaft­lichkeit einer Wärme­pumpe

Erzeugt mit Midjourney durch FV / TGA+E

Was hat es mit der „Todeszone“ für die Wirt­schaft­lichkeit einer Wärme­pumpe auf sich? Wo liegt sie? Wie kann man ihr ent­kommen? Und ist sie neu?

Als Todeszonen werden sauerstoffarme oder komplett sauerstofffreie Gebiete in Gewässern bezeichnet, in denen kaum etwas gedeihen kann: keine Fische, Krebse, Muscheln oder Pflanzen. Beim Bergsteigen bezieht sich die Todeszone auf Höhen, in denen der Sauerstoffpartialdruck nicht ausreicht, um menschliches Leben über einen längeren Zeitraum zu erhalten.

Spätestens seit dem 21. Forum Wärmepumpe des Bundesverbands Wärmepumpe (BWP) am 8. und 9. November 2023 ist „Todeszone“ auch ein Begriff in der TGA+E-Branche. In seinem Vortrag „Produktionshochlauf und Industriepolitik“ hatte Dr. Kai Schiefelbein, Geschäftsführer von Stiebel Eltron, eine Grafik aufgelegt, die für 16 europäische Länder das Energiepreisverhältnis „Strom vs. Gas und Öl“ zeigt. Deutschland ist in der Darstellung mit einem Strom-/Gaspreisverhältnis von über 3,25 der „Spitzenreiter“. Der für elektrische Wärmeerzeuger viel günstigere Durchschnitt in dem Ländervergleich beträgt 2,1. Der Bereich oberhalb von 2,5 in dem Balkendiagramm ist mit „Verlust des betrieblichen Wettbewerbsvorteils [für Wärmepumpen]“ gekennzeichnet. Das Diagramm mit der Kennzeichnung wurde von PwC erstellt.

Schiefelbein: „Wir Wärmepumpenleute sagen das eigentlich ein bisschen einfacher: Aktuell ist man bei über 3 in der Todeszone für Wärmepumpen im Bestand. Deutschland hat 3,3. Ganz klar: Eine Amortisation der zusätzlichen Investition in die Wärmepumpe findet bei dem aktuellen Verhältnis von Strom- zu Gaspreisen in Deutschland nicht statt. Und das heißt: Ohne zusätzliche Anreize, z.B. über Förderungen, wird auch normalerweise bei kurzfristig denkenden Endkunden die Investition in die Wärmepumpe nicht stattfinden.“

Fakt ist: Das Strom-/Gaspreisverhältnis ist in Europa sehr unterschiedlich und in Deutschland am höchsten, was für die Wettbewerbsfähigkeit der Wärmepumpe gegenüber Öl- und Gas-Heizungen ungünstig ist.

Die schlechte Nachricht: Es gibt tatsächlich eine „Todeszone“ für die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe.

Die guten Nachrichten (für die Wärmepumpenbranche): Gibt es eine „Todeszone“ für die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe, folgt daraus zwangsläufig, dass es eine „Todeszone“ für Gas- und Öl-Heizungen gibt. Zudem gibt es neben dem Strom-/Gaspreisverhältnis weitere Optionen, die „Todeszone“ für die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe zu verschieben. Und: Für Wärmepumpe existiert noch Optimierungspotenzial, für die Gas-Heizung eher nicht.

Vergleicht man die Wirtschaftlichkeit über Lebenszykluskosten von zwei realisierbaren Systemen, gibt es bei der Variation nicht eindeutig vorhersehbarer Randbedingungen – beispielsweise die Energiepreise – typischerweise drei Bereiche: In einem Bereich hat System A klare Vorteile, in einem Bereich hat System B klare Vorteile und dazwischen liegt ein Bereich, in dem keines der Systeme einen eindeutigen Vorteil aufweist. Als „Todeszone“ könnte man somit etwas erweitert definieren: Ein Bereiche in dem ein System einen so klaren Nachteil bei den harten Faktoren (Lebenszykluskosten) hat, dass weiche Faktoren dies nicht mehr kompensieren können.

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Wirtschaftlichkeit Wärmepumpe vs. Öl- und Gas-Heizung

Dass mit Wärmepumpen nahezu alle Gebäude (etwa 70 bis 80 %) vollständig oder zu sehr großen Anteilen über eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe beheizt werden können, sollte sich inzwischen auch außerhalb der Fachkreise herumgesprochen haben. Dies gilt auch für Luft/Wasser-Wärmepumpen.

Bei einer optimierten Wärmepumpenauslegung bei der Heizungsmodernisierung im Bestand wird die Heizlast bei kleinen Gebäuden monoenergetisch mit einem Bivalenzpunkt zwischen etwa + 2 und − 7 °C Außentemperatur abgedeckt, der Heizstab als zweite Heizstufe deckt dann trotz eines erheblichen Leistungsanteils nur einen kleinen Teil des Jahreswärmebedarfs ab. Bei modulierenden Wärmepumpen ist der Einfluss auf die reale Jahresarbeitszahl (JAZ) jedoch gering, weil die Wärmepumpe in der relevanten Heizzeit mit höheren Außenlufttemperaturen länger ohne Takten arbeiten kann.

Die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe im Sinne „geringere Gesamtkosten als eine alternative Heizungslösung“ hängt aber nicht nur von der im realen Betrieb erreichten Jahresarbeitszahl ab. Weitere Abhängigkeiten sind die Investitionskosten beider Systeme inklusive Anschlusskosten und Kosten für ein eventuell erforderliches Brennstofflager, ihre Wartungs-, Instandhaltungs- und Überprüfungskosten, der Jahresnutzungsgrad des Vergleichssystems, die bereitzustellende Wärmemenge, die Heizkurve, der Hilfsenergiebedarf und die Kosten für die Bereitstellung der Hauptenergien und die spezifischen Energiepreise für die Hauptenergie.

Beim Vergleichen von Wärmepumpen mit Öl- und Gas-Heizungen sind insbesondere die Investitionskosten, bzw. bei einer Förderung der Eigenanteil an den Investitionskosten sowie die Brennstoffpreise und der Preis für Wärmepumpenstrom maßgeblich.

Gleichungen für systemische Vergleichsrechnungen

Mit den Gesamtkosten G für den Investor, den Kapitalkosten K, den zusammengefassten Kosten für Wartung Instandhaltung, Schornsteinfeger und Hilfsenergie C, der Wärmebereitstellung Q_B, dem Jahresnutzungsgrad η, den spezifischen Energiepreisen e, der Förderquote BEG und den Indizes W für Wärmepumpe und G für Gas-Heizung sowie dem Verhältnis von Strompreis zu Gaspreis f_n ergibt sich für systemische Vergleichsrechnungen mit hinreichender Genauigkeit:

Gleichung 1:
G_W = (1-BEG_W) ∙ K_W + Q_B ∙ e_w / JAZ + C_W

Gleichung 2:
G_G = K_G + Q_B ∙ e_G / η_G + C_G

Gleichung 3:
f_n = e_W / e_G

Der Gleichungssatz gilt nur, wenn für beide Systeme Q_B gleich ist und nur über das jeweilige System gedeckt wird. Für die Kombination nur eines Systems mit Solarthermie müsste ein leicht erweiterter Ansatz, beispielsweise für die Gas-Heizung mit K_W+S und einem den Deckungsgrad berücksichtigenden Faktor für Q_B verwendet werden. Eine zweite Bedingung ist, dass bei Inanspruchnahme einer Förderung K_W nicht größer als die maximal anrechenbaren Kosten sein darf.

Setzt man G_W = G_G für die Kostengleichheit und e_W = e_G ∙ f_n erhält man:

Gleichung 4:
f_n = JAZ ∙ [1 / η_G – ((1-BEG_W) ∙ K_W + C_W – K_G − C_G) / (Q_B ∙ e_G)]

Ersetzt man mit ((1-BEG_W) ∙ K_W + C_W – K_G − C_G) / (Q_B ∙ e_G) = z wird Gleichung 4 übersichtlicher:

Gleichung 4a:
f_n = JAZ ∙ [1 / η_G – z]

„Abgespecktes“ Strom-/Gaspreisverhältnis

Gleichung 4/4a verdeutlicht: Das für gleiche Gesamtkosten zu erreichende Verhältnis von Strompreis zu Gaspreis hängt nicht nur von den Kosten für die Energieträger, sondern auch von den Investitionskosten, den weiteren Unterhaltungskosten, der zu liefernden Wärmemenge, dem Energiepreisniveau und den Wirkungsgraden der Wärmeerzeuger ab. Will man sich nur auf die Kosten für die Hauptenergien beziehen, ergibt sich mit z = 0 das „abgespeckte“ Strom-/Gaspreisverhältnis f_a:

Gleichung 5:
f_a = JAZ / η_G

Das entspricht dann der Aussage von Schiefelbein: „Eine Amortisation der zusätzlichen Investition in die Wärmepumpe findet bei dem aktuellen Verhältnis von Strom- zu Gaspreisen in Deutschland nicht statt.“

Grafik 1 stellt für eine Wärmebereitstellung im Einfamilienhaus zwischen 14 000 und 30 000 kWh/a und einen Gaspreis von 0,09 Ct/kWh_Hs und einen Jahresnutzungsrad der Gas-Heizung von 0,94 bezogen auf den Brennwert (H_S) für jeweils vier Jahresarbeitszahlen und zwei BEG-Fördersätze das „abgespeckte“ Strom-/Gaspreisverhältnis f_a. Grafik 2 multipliziert f_a aus und zeigt die Strompreise, bei den Gas- und Stromkosten gleich hoch sind.

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Es zeigt sich für f_a eine große Bandbreite von 2,44 bis 3,51: Es gibt also in dieser vereinfachten Darstellung kein markantes f_a, mit dem man im Markt steuern könnte und das Energiepreisniveau hat keinen Einfluss. Durch die Fokussierung auf die Energiekosten spielt auch die Förderung keine Rolle, sodass sich die Kurven für die unterschiedlichen BEG-Fördersätze bei gleicher JAZ überlagern.

Bei dem angenommenen Gaspreis von 9 Ct/kWh liegt der Strompreis, bis zu dem eine Amortisation der Mehrkosten für die Investition in eine Wärmepumpe stattfindet, bei minimal 24,74 Ct/kWh und maximal 34,90 Ct/kWh. Wird der Gaspreis mit 19 % MwSt. statt zurzeit 7 % berechnet, steigen die Grenz-Strompreise auf 27,32 Ct/kWh bzw. 38,44 Ct/kWh. Wärmepumpenstrom wird zurzeit für rund 26 Ct/kWh angeboten. Es ist allerdings auch möglich, dass aufgrund der aktuellen Preistendenz die Gaspreise beim Rückfall auf 19 % MwSt. bei Neuverträgen kaum höher als 9 Ct/kWh sind.

Die Grafiken 1 und 2 haben allerdings auch eine klare Botschaft: Einen wesentlichen Einflussfaktor auf das notwendige Strom-/Gaspreisverhältnis hat die Wärmepumpenbranche über die in der Praxis erreichte Jahresarbeitszahl selbst in der Hand. Eine Qualitätssicherung bei der Auslegung, Hydraulikplanung, Inbetriebnahme und Betrieb ermöglicht eine Verbesserung der JAZ um 0,3 bis 0,6 Punkte.

Das lässt sich auch an den Gleichungen zeigen: Wird Gleichung 3 in Gleichung 5 eingesetzt, ergibt sich mit den vorgenannten Vereinfachungen („abgespecktes“ Strom-/Gaspreisverhältnis) der maximale Strompreis, bei dem eine Wärmepumpe geringere Hauptenergiekosten als eine Gas-Heizung aufweist.

Gleichung 6:
e_W,max,a = e_G ∙ JAZ /  η_G

Dabei ist wichtig, dass e_G und η_G den gleichen Bezug (Brennwert oder Heizwert) haben. Nach der getätigten Installation ist der wirtschaftliche Strompreis also im Wesentlichen nur noch politisch (e_G) und über die Optimierung des Wärmepumpenbetriebs und des Nutzerverhaltens (JAZ) beeinflussbar.

Die Aussagen zur Qualitätssicherung gelten auch für die Gas-Heizung. Die oben genannten Grenz-Strompreise von minimal 24,74 Ct/kWh und maximal 34,90 Ct/kWh mit einem optimistischen Jahresnutzungsrad von 0,94 erhöhen sich bei einem Jahresnutzungsrad von 0,88 (ohne Qualitätssicherung) auf minimal 26,31 Ct/kWh und maximal 37,05 Ct/kWh.

Vollständiges Strom-/Gaspreisverhältnis

e_W,max,a ist bei einer vollständigen Betrachtung allerdings nicht zwangsläufig der maximale Strompreis bei dem die Gesamtkosten einer Wärmepumpe gegenüber den Gesamtkosten einer Gas-Heizung gleich sind. Der Nenner von z zeigt, dass z mit einer hohen Zuschussförderung kleiner als Null werden kann.

z = ((1-BEG_W) ∙ K_W + C_W – K_G − C_G) / (Q_B ∙ e_G)

Mit einem Fördersatz BEG_W von 0,55 und 25 000 Euro Einbaukosten für eine Wärmepumpe beträgt der Eigenanteil für den Heizungseigentümer 0,45 ∙ 25 000 Euro = 11 250 Euro, was nur noch geringfügig mehr als die Einbaukosten für eine neuen Gasheizung ist. Für Haushalte mit geringem Einkommen soll künftig ein Fördersatz von bis zu 75 % gelten. Der Eigenanteil für den Heizungseigentümer würde dann auch bei Einbaukosten für eine Wärmepumpe von 30 000 Euro nur noch 7500 Euro betragen, weniger als für eine Gas-Heizung zu veranschlagen ist.

Zu erkennen ist auch, dass Q_B im Nenner einen Einfluss auf das Strom-/Gaspreisverhältnis hat, sich also in Abhängigkeit der notwendigen Wärmebereitstellung unterschiedliche Verhältnisse ergeben. Wie groß dieser Einfluss ist, zeigen die Grafiken 3 und 4. Viel geringer ist der Einfluss des Gaspreisniveaus.

Um die Grafiken erstellen zu können, sind Annahmen für K und C und e_G sowie ein Zinssatz für die Kapitalfinanzierung erforderlich. Um zusätzlich unterschiedliche Kosten mit steigendem Q_B zu berücksichtigen, wurden folgende Annahmen getroffen:

● K_G: Die Einbaukosten für die Gas-Heizung betragen 8400 Euro bei Q_B = 14 000 kWh/a und steigen linear um 100 Euro / 1000 kWh/a auf 10 000 Euro bei einer Q_B von 30 000 kWh/a.

● η_G wird optimistisch mit 0,94 (H_s) für eine qualitätsgesicherte Ausführung angenommen.

● K_W: Die Einbaukosten für die (Luft/Wasser-)Wärmepumpe betragen 20 000 Euro bei Q_B = 14 000 kWh/a und steigen linear um 500 Euro / 1000 kWh/a auf 28 000 Euro bei einer Q_B von 30 000 kWh/a.
(Die Grafik 5 und 6 basieren auf einer pessimistischeren Kostengerade mit höheren Realisierungskosten.)

● C_G und C_W: Die Summe aus Unterhaltungskosten und den Kosten für Hilfsenergie fallen typischerweise zugunsten einer Wärmepumpe aus. Es wird deshalb für C_G − C_W eine Kostengerade mit einem Fußpunkt von 140 Euro bei Q_B = 14 000 kWh/a und eine lineare Steigung von 5 Euro / 1000 kWh/a auf 220 Euro bei einer Q_B von 30 000 kWh/a angenommen. Andere Wirtschaftlichkeitsvergleiche setzten als Kostendifferenz auch 0 Euro an. Der BDEW-Heizkostenvergleich weist einen Vorteil für die Wärmepumpe aus.

● Für die Kapitalfinanzierung wurde ein Zinssatz von 4 % und ein vereinfachtes Modell mit einer jährlichen Ratenzahlung jeweils am 31. Dezember angenommen. Die Laufzeit wurde mit der Nutzungsdauer für beide Systeme von 20 Jahren angenommen.

Die angenommenen Einbaukosten sind auch unter den Grafiken 3 und 4 skaliert.

Mit diesen Annahmen kann man in guter Näherung statt der Lebenszykluskosten als Gesamtkosten-Maßstab auch die Gesamtkosten im ersten Jahr als Vergleichsgröße annehmen. Dies impliziert, dass das Strom-/Gaspreisverhältnis über die Nutzungsdauer gewichtet gleich bleibt, bzw. beide Energieträger über die Nutzungsdauer gewichtet gleiche Preissteigerungsraten auf weisen. Bei realen Investitionsentscheidungen haben die aktuellen Energiepreise in der Regel ein höheres Gewicht als Energiepreisprognosen. Die Näherung kommt somit auch dem Marktverhalten entgegen.

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Die Grafiken 5 und 6 basieren gegenüber den Grafiken 3 und 4 auf einem pessimistischeren Kostenverlauf mit höheren Realisierungskosten, beispielsweise zur Optimierung der Wärmeübergabe oder zur Aufstellung der Wärmepumpe. Die Kostengerade beginnt bei 25 000 Euro (+ 5000 Euro) und steigt linear steiler um 700 Euro / 1000 kWh/a auf 36 200 Euro (+ 8200 Euro) bei einer Q_B von 30 000 kWh/a. Die Berechnung berücksichtigt eine Deckelung der anrechenbaren Kosten bei 30 000 Euro über die BEG EM.

Es zeigt sich, welchen erheblichen Einfluss der Abstand bei den Einbaukosten auf die Lage der „Todeszonen“ hat. Ohne Förderung müsste bei niedrigem Energieverbrauch eine Kilowattstunde Strom sogar günstiger als eine Kilowattstunde Erdgas sein. Zu erkennen ist auch die Auswirkung des Förderdeckels bei 30 000 Euro. Dadurch steigt der Eigenanteil an den Einbaukosten steiler und das Strom-/Gaspreisverhältnis sinkt mit steigendem Q_B schneller. Bei den 55-%-BEG-Kurven ist der Effekt ausgeprägt. Bei den 30-%-BEG-Kurven sieht es auf den ersten Blick so aus, als gäbe es keinen Effekt, jedoch wird das steigende Strom-/Gaspreisverhältnis ins Gegenteil verkehrt.

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Diskussion der Ergebnisse

Generell ist zu erkennen, dass kein von anderen Einflüssen unabhängiges fixes Strom-/Gaspreisverhältnis existiert, das die „Todeszonen“ für die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen (in den Grafiken 1 bis 6 jeweils über den Kurven) und der „Todeszone“ für die Wirtschaftlichkeit einer Gas-Heizung trennt. Die JAZ der Wärmepumpe und die Förderung über die BEG EM haben einen wesentlichen Einfluss (Grafiken 3 bis 6).

An den Grafiken 3 bis 6 ist zu erkennen, dass bei einer Grundförderung von 30 % noch ein deutlicher Einfluss der Wärmebereitstellung auf den erforderlichen Strom-/Gaspreisverhältnis existiert. Bei einem Förderzuschuss von 55 % verschwindet dieser bis zur Deckelung der anrechenbaren Kosten fast vollständig (Grafiken 5 und 6). Oberhalb der Deckelung sinkt das erforderliche Strom-/Gaspreisverhältnis erwartungsgemäß.

Die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe am Strom-/Gaspreisverhältnis festzumachen, ist für den laufenden Betrieb (Einsatzplanung in Hybridsystemen) maßgeblich, bei Investitionsentscheidungen jedoch nur für eine erste grobe Einordnung tauglich.

Das Kriterium „kleines Strom-/Gaspreisverhältnis“ als günstige Voraussetzungen für einen steilen Wärmepumpen-Hochlauf greift in Ländervergleichen ohne die Berücksichtigung erreichbarer Jahresarbeitszahlen (typische Wärmeübergabesysteme und Klimazone), Förderprogrammen, gesetzlichen Beschränkungen (Ausstieg aus der Gas-Heizung im Neubau und bei Erneuerungen) und der regionalen Verfügbarkeit der Energieträger (Erdgasnetzdichte) zu kurz. Das gilt auch beim „abgespeckten“ Strom-/Gaspreisverhältnis, in das die JAZ und der Jahresnutzungsrad der Gas-Heizung einfließen. Es ist auch nicht davon auszugehen, dass in anderen Ländern die Gas-Heizungen effizienter laufen.

Die JAZ und der Eigenanteil der Einbaukosten (indirekt über die BEG-EM) zeigen, dass die gesamte Liefer-Einbau-Kette einer Wärmepumpe durch Optimierungen und Qualitätssicherung einen erheblichen Einfluss auf die Lage der die Todeszonen trennenden Systemkurven nehmen kann.

Aus Sicht der Gas-Heizung ist die Situation deutlich schlechter: Über die steigende CO₂-Bepreisung bzw. Erneuerbare-Energien-Pflichtanteile oder eine Zwangsumstellung auf Wasserstoff sind schnellere Preissteigerungen beim Energieträger leitungsgebundenes Gas zu erwarten. Zudem gilt der Nutzungsrad einer Gas-Heizung als ausgereizt und bei den Einbaukosten existiert kein offensichtliches Optimierungspotenzial.

Die Lage realer Strom-/Gaspreisverhältnisse zu den Grenzkurven mit definierten Randbedingungen und gleichen Gesamtkosten kann einen übertriebenen Eindruck erwecken. Nimmt man beispielsweise in Bild 5 für die Kurve JAZ=3,0_BEG=30% bei einer Wärmebereitstellung in 16 000 kWh/a bei dem Grenz-Strompreis von 23,12 Ct/kWh an, dass der Strompreis tatsächlich bei 26 Ct/kWh liegt, sind die Kosten der Wärmepumpe in diesem Jahr um 153,6 Euro und damit 6,6 % höher als bei der Gas-Heizung. Steigt der Gaspreis von 9,0 auf 9,9 Ct/kWh, wären die Mehrkosten wieder ausgeglichen. Ein Preisanstieg um 0,9 Ct/kWh entspricht einer Erhöhung des CO₂-Preises um 42 Euro/t.

Welchen Einfluss hat die Kombination mit einer PV-Anlage?

Es ist zu erwarten, dass den Standard repräsentierende Gebäude künftig eine eigene Photovoltaik-Anlage mit Eigenstromnutzung haben. Im Normalfall hat die Eigenstromnutzung einen wirtschaftlichen Vorteil, da die Einspeisevergütung erheblich geringer als die Strombezugskosten ist. Für aktuell bis zum 31. Dezember 2023 neu in Betrieb gehende Photovoltaik-Anlagen bis 10 kW_p beträgt die Einspeisevergütung 8,2 Ct/kWh.

Um das sich aus der Kombination mit einer bereits vorhandenen Photovoltaik-Anlage ergebende Eigenstromnutzungspotenzial zu ermitteln, sind zahlreiche Annahmen zum Strombedarf und Wärmebedarf, zur Konfiguration der Photovoltaik-Anlage, zum Aufbau der Heizungsanlage inklusive der Trinkwassererwärmung, einer Ladung für Elektroautos über den Hausanschluss etc. erforderlich. Um trotzdem eine Tendenz auf den wichtigen Trend der Solarisierung auf die Lage der „Todeszonen“ aufzuzeigen, wurden für die Grafiken 7 und 8 konservative Annahmen für durchschnittliche Anlagen gewählt.

Gas-Heizung mit PV kombinieren: Da die Einspeisevergütung geringer als der hier angenommene Gaspreis von 9 Ct/kWh ist, könnte es sich lohnen, Stromüberschüsse zur Wärmeerzeugung einzusetzen. Allerdings muss die Heizungsanlage dazu technisch erweitert werden. Hierfür werden Zusatzkosten von 850 Euro zur direktelektrischen Wärmeerzeugung angenommen.

Die Einspeisevergütung bleibt für 20 Jahre konstant, beim Gaspreis ist eine Preissteigerung anzunehmen. Es wird deshalb für die Investitionsentscheidung nicht die geringe Preisdifferenz von 0,8 Ct/kWh im ersten Jahr, sondern eine optimistischere Preisdifferenz angenommen. Ohne diese Annahme wäre die Ergänzung der direktelektrischen Wärmeerzeugung nicht wirtschaftlich. Beim geringsten Wärmebedarf liegt der Umschlagpunkt bei einem Preisabstand von 2,6 Ct/kWh.

Abhängig von Q_B wird eine Überschussstrommenge zwischen 2380 und 3340 kWh/a zur direktelektrischen Wärmeerzeugung mit einem Nutzungsgrad von 100 % verwertet. Der Deckungsanteil bezogen auf Q_B startet dann mit 17 % und sinkt bis zum höchsten Wärmebedarf auf 11,1 %.

Wärmepumpe mit PV kombinieren: Auch bei der Wärmepumpe steht abhängig von Q_B eine Überschussstrommenge zwischen 2380 und 3340 kWh/a zur Wärmeerzeugung zur Verfügung. Es wird angenommen, dass diese zu 40 % nur über einen feingeregelten Heizstab zu verwerten sind und dafür Zusatzkosten von 850 Euro entstehen. Die Teilmaßnahme ist aufgrund des großen Abstands zwischen Einspeisevergütung und dem Netzbezug in der Regel wirtschaftlich, weil Betriebsphasen mit geringem COP vermieden werden und die Abnutzung der Wärmepumpe verringert wird. Die Zusatzkosten wurden in dem Berechnungsmodell nicht über die BEG-2024 gefördert (zum Redaktionsschluss standen hierzu keine Informationen zur Verfügung).

60 % der zur Verfügung stehenden Überschussstrommenge können im Verdichterbetrieb eingesetzt werden. Es wird zur Vereinfachung angenommen, dass sich die unterschiedlichen Einflüsse aus der Kombination mit dem Heizstab gegenseitig aufheben und sich die Jahresarbeitszahl bei der der verringerten Wärmebereitstellung über die Wärmepumpe nicht ändert. Tendenziell würde sich die Jahresarbeitszahl verbessern, wenn der „Photovoltaik-Heizstab“ wie bei der Gas-Heizung außerhalb der Bilanzgrenze liegt.

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Es ist zu beachten, dass sich bei dem erweiterten Ansatz mit gleicher nutzbarer Strommenge und gleichen Zusatzkosten die zusätzlichen Kapitalkosten und die Kosten für die verringerte Netzeinspeisung herauskürzen. Bei einer kurzfristigen Sichtweise für die Gas-Heizung hätte man nicht in die Solarstromnutzung investiert. Der Vorteil für die Wärmepumpe wäre dadurch höher.

Was bedeutet eine Veränderung des Gaspreises?

Die Grafiken 9 und 10 stellen aus den Grafiken 3/4 und 7/8 die Kurven für eine JAZ von 2,7 und Förderquoten von 0 %, 30 % und 55 % jeweils mit und ohne Eigenstromnutzung über eine bereits vorhandene Photovoltaik-Anlage zur Verfügung. Mit dem zugrunde liegenden Gaspreis von 9 Ct/kWh und allen oben getroffenen Annahmen liegen nur die beiden Varianten mit 55%igem Förderzuschuss in der Zone am Markt erzielbarer Wärmepumpenstrompreise.

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Das Strom-/Gaspreisverhältnis wird nur in sehr geringem Umfang von Gaspreisniveau beeinflusst. Allerdings beeinflusst das Gaspreisniveau sehr deutlich den Strompreis für Kostengleichheit. Ein Gaspreis von 9 Ct/kWh ist aktuell für Neuverträge außerhalb der Grundversorgung üblich, auf das letzte Jahr zurückblickend wirkt er viel zu optimistisch. Auch bezogen auf die Preisprognose, die die Bundesregierung für die Ausgestaltung des Regierungsentwurfs für das GEG 2024 verwendet hat. Sie setzt für den Zeitraum 2024 bis 2035 einen gemittelten Gaspreis von 12,96 Ct/kWh und einen mittleren Preis für Wärmepumpenstrom von 30,70 Ct/kWh an.

Grafik 11 verwendet unterschiedliche Gaspreise und für die Wärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von 2,7 bei einer Förderung von 30 % und 55 %.

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Grafik 11 zeigt, dass mit den bisherigen Randbedingungen auch ein zunächst nicht wirtschaftlich erscheinender Heizungsaustausch gegen eine Wärmepumpe günstiger als eine Gas-Heizung ist, wenn die Gaspreise schneller als die Strompreise steigen. Ein Sprung beim Gaspreis um 2 Ct/kWh bedeutet einen um 5,74 Ct/kWh höheren Strompreis für gleiche Gesamtkosten (schwarze Pfeile). Zum Vergleich: Ein CO₂-Zertifikat-Preis von 93,7 Euro/t bedeutet inkl. 19 % MwSt. bei Erdgas einen Preisanteil von 2 Ct/kWh. Für 2024 beträgt der Festpreis 40 Euro/t, der Zertifikatpreis müsste somit für einen Preissprung um 2 C//kWh auf 133,7 Euro/t klettern.

Prinzipiell sind aber auch Preissprünge oder Entwicklungen nach unten möglich. Im Jahr 2021 kostete Erdgas für Haushaltskunden bei einem Gasverbrauch von 20 000 kWh/a laut BDEW-Gaspreisanalyse durchschnittlich 7,06 Ct/kWh.

Grafik 10 hat jedoch gezeigt, dass die Wirtschaftlichkeit über die Eigenstromnutzung aus einer Photovoltaik-Anlage erheblich gesteigert werden kann, insbesondere wenn die PV-Anlage sich auch so schon selbst trägt. Bei hohen Strompreisen ist davon auszugehen, sodass die Option Eigenstromnutzung aus einer Photovoltaik-Anlage auch nachträglich wirkt. Zudem sollte man im Hinterkopf haben: Wärmepumpen bieten ganz andere Möglichkeiten

Um noch einmal an die Qualitätssicherung zu erinnern, wurde in Grafik 11 auch eine Kurve mit einer um 0,3 Punkte höheren Jahresarbeitszahl ergänzt und mit dem blauen Pfeil gekennzeichnet, wie weit eine nach üblichen Werkverträgen geschuldete Leistung die „Todeszone“ verschiebt: Um rund 3 Ct/kWh. Zum Vergleich oder als Ergänzung: Eine Absenkung der Stromsteuer auf das europarechtliche Minimum würde den Strompreis für Endverbraucher (zusätzlich) um 2,32 Ct/kWh verringern. ■
Quellen: Forum Wärmepumpe 2023, eigene Berechnungen / jv

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