„Wärmepumpen sind bereit fürs Smart Grid“
Wärmepumpen sind in den vergangenen Jahren effizienter geworden. Über die Forschungsergebnisse und künftige Entwicklungspotenziale spricht Marek Miara, Leiter der Gruppe Wärmepumpen am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE, im Interview mit dem BINE Informationsdienst*. Sein Team führte drei große Monitoringprojekte in Alt- und Neubauten durch. Einen Überblick zur Wärmepumpentechnik geben Marek Miara und sein Team im neu erschienenen BINE-Fachbuch „Wärmepumpen“.
Marek Miara ist Autor des neuen BINE-Fachbuchs „Wärmepumpen“. Im Interview spricht er über die Forschungsergebnisse und künftige Entwicklungspotenziale. Bild: Fraunhofer ISE
Wärmepumpenteststand des Fraunhofer ISE. Bild: Fraunhofer ISE
Das neue BINE-Fachbuch „Wärmepumpen“ setzt den Schwerpunkt bei der Anlagentechnik und den Monitoring-Erfahrungen. Das Fachbuch kann unter www.bine.info/publikationen/bestellen/buch-publikationen/waermepumpen/ bestellt werden.
BINE Informationsdienst: Was hat in den vergangenen drei Jahren die Entwicklung auf dem Wärmepumpenmarkt geprägt?
Miara: Es sind drei große Themen, die ich an dieser Stelle nennen möchte: Bei den Luft/Wasser-Wärmepumpen gab es große Fortschritte – sowohl bei der Effizienz als auch bei der Schallreduktion. Systeme, die Eisspeicher als Wärmequelle und CO2-Sonden nutzen, wurden als Alternative zu klassischen Erdreich-Wärmepumpen interessanter. Deren Hersteller haben große Anstrengungen unternommen, ihre Produkte für Smart Grids vorzubereiten.
BINE Informationsdienst: Warum erfolgte dieser Entwicklungsschub gerade bei den Luft/Wasser-Wärmepumpen und nicht bei den erdgekoppelten?
Miara: Die Erdreich-Wärmepumpen verfügten bereits über ein hohe Effizienz. Die Luft/Wasser-Wärmepumpen haben in den letzten Jahren in puncto Effizienz auch deutlich aufgeholt. Viele europäische und asiatische Anbieter haben sich in den vergangenen Jahren auf die Weiterentwicklung dieser Systeme konzentriert. Auch beim Schallschutz gab es entscheidende Fortschritte. Dank beispielsweise verbesserter Luftkanäle und Dämmstrategien ist das frühere Lärmproblem heute minimiert.
BINE Informationsdienst: Welche Motivation steckt hinter der Suche nach Alternativen zu den klassischen erdgekoppelten Systemen?
Miara: In einigen Regionen gab es einige, wenige Zwischenfälle beim Bohren. Das war aber eher ein mediales als ein tatsächliches Problem. Die Suche nach Alternativen wird durch den Wunsch geprägt, Systeme ohne aufwendige Bohrungen, aber mit unverändert hoher Effizienz auf dem Markt anbieten zu können.
BINE Informationsdienst: Werden sich Wärmepumpen bei der Umstellung auf ein intelligentes Stromnetz behaupten?
Miara: Die Wärmepumpen-Technik bietet sich als gut steuer- und regelbares Heizsystem für ein zukünftiges Smart Grid an. Viele Geräte sind heute bereits „Smart Grid ready“. Mein Eindruck ist, die Wärmepumpe ist derzeit bereits intelligent genug, aber das Netz hinkt etwas hinterher.
Auch für den Eigenverbrauch von Solarstrom in Wärmepumpen-Anlagen ist der hohe Standard der Steuerung und Regelung ein Pluspunkt.
BINE Informationsdienst: Wärmepumpen werden als Heizung bei der Altbausanierung immer beliebter. Wie beurteilen Sie dabei die Effizienz und Umweltbilanz?
Miara: Das Einsparpotenzial bei der Altbausanierung ist groß. An einer effizienten Sanierung dieser Gebäude führt kein Weg vorbei. Dazu gehört auch, die alten Heizkessel mit ihren hohen Energieverlusten auszutauschen. Wenn die bauliche Sanierung und das künftige Heizsystem gut aufeinander abgestimmt sind, können Wärmepumpen auch im Altbau sehr effizient eingesetzt werden. Auch hier ist dann die Umweltbilanz positiv. Ich will aber auch nicht verschweigen, dass es Altbauten gibt, wo eine Wärmepumpe nicht die beste Lösung wäre. Etwa, wenn die Vorlauftemperatur der Heizung deutlich über 55 °C liegt. Dies würde die Effizienz der Anlagen beeinträchtigen. Bei einzelnen Sanierungsprojekten können auch eine schwierige Erschließung der Wärmequelle Erdreich oder zu wenig Platz für ein Luftgerät entscheidende Hindernisse sein.
BINE Informationsdienst: … und bei Neubauten?
Miara: Eine gut geplante und sorgfältig installierte Wärmepumpen-Anlage in einem Neubau ist im Vergleich zu konventionellen Erdöl- oder Erdgasheizungen in Bezug auf die Energieeffizienz unschlagbar. Voraussetzung dafür ist, dass das Wärmeverteilsystem des Gebäudes auf eine Wärmepumpe abgestimmt ist.
BINE Informationsdienst: Worauf sollte ein Käufer achten, der eine effiziente und wirtschaftliche Wärmepumpe einbauen möchte?
Miara: Bei der Effizienz muss ein Interessent nur die Herstellerangaben zur Leistungszahl (COP-Wert) und zur errechneten Jahresarbeitszahl vergleichen. Je höher diese ausfallen, desto besser ist die Effizienz. Eine hohe Effizienz kommt der Wirtschaftlichkeit zugute. In diesem Zusammenhang spielt die Frage, welche Summe ein Bauherr investieren will, eine wichtige Rolle. Eine Erdreichanlage benötigt vergleichsweise hohe Investitionskosten, verspricht aber dafür niedrige Betriebskosten. Bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe fallen die Investitionskosten erheblich niedriger aus, dafür sind die Betriebskosten höher. Auch die Höhe des Heizenergieverbrauchs spielt eine Rolle, wenn ich an Passivhäuser oder 3-Liter-Häuser denke. Bei deren niedrigem Bedarf wird die Frage der Anlageneffizienz weniger wichtig.
BINE Informationsdienst: Lange Zeit war strittig, ob und welche Wärmepumpen zur CO2-Einsparung beitragen. Geben die drei Monitoringprojekte zu Wärmepumpen in Alt- und Neubauten eine Antwort zur Klimabilanz?
Miara: Ja, die Frage betrachte ich als geklärt. Kurz gesagt: Unter dem heutigen Strommix in Deutschland tragen alle von uns vermessenen Erdreich-Wärmepumpen und mehr als 90 Prozent der Luft/Wasser-Wärmepumpen im Vergleich zu Öl- oder Erdgasheizungen zur Klimaentlastung bei. In den nächsten Jahren wird der Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien in Deutschland weiter ansteigen und sich der Strommix entsprechend verändern. Damit wird sich auch kontinuierlich die ökologische Bilanz von elektrischen Wärmepumpen verbessern. Eine detaillierte Betrachtung bietet unser BINE-Fachbuch. In anderen Ländern muss man die Frage des Klimaschutzes angesichts des jeweiligen nationalen Strommixes aber individuell beurteilen.
BINE Informationsdienst: In welchen Bereichen muss sich die Wärmepumpentechnik in den nächsten Jahren noch verbessern?
Miara: Eine höhere Effizienz bleibt uns auch in Zukunft als Thema erhalten. Was dabei noch möglich ist, entscheidet letztendlich der Preis, den der Markt bereit ist zu zahlen. Bereits heute gibt es Luft-Wärmepumpen, die bei der Jahresarbeitszahl über vier liegen. Sie kosten aber etwas mehr. Technisch ist noch vieles erreichbar, aber honoriert das der Markt? Die kommunikativen Fähigkeiten von Wärmepumpen werden weiter ausgebaut werden. Damit meine ich einerseits die bereits erwähnte Entwicklung eines Smart Grids. Zweiter Aspekt ist die Kommunikation mit den Nutzern. Statt in den Keller zu laufen, lässt sich die Heizung über moderne Informationstechnik komfortabler abzulesen. Letzter Punkt ist die Reduktion der eingesetzten Kältemittel beziehungsweise der Wechsel auf natürliche Kältemittel oder solche mit sehr niedrigem Treibhauspotenzial. Beim Umgang mit Kältemitteln haben die Hersteller bereits heute einen hohen Standard erreicht. Aber es gibt aus meiner Sicht noch weitere Verbesserungsmöglichkeiten.
*) Der BINE Informationsdienst ist ein Service von FIZ Karlsruhe und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert. Das Interview erschien im Newsletter vom 4. November 2013.
