Wärmepumpen: Ökologisch sinnvoll oder teuer und umweltfeindlich? / Test / Warentest
Elektrische Wärmepumpen: Kosten & Umwelt - Sind elektrische Wärmepumpen ineffizient?
Was ist eine Wärmepumpe?
Wärmepumpen entziehen Luft, Boden, Wasser oder auch massiven Bauteilen Energie und geben sie an das Heizungs-oder Brauchwassersystem weiter. Sie funktionieren nach dem umgekehrten Prinzip des Kühlschranks.
Arten von Wärmepumpen:
Die einfachste Form ist die Außenluft-Wärmepumpe. Wegen des geringen Energieinhalts der Luft ist der Umsatz großer Luftmengen erforderlich. Mit sinkenden Außentemperaturen steigt der Strombedarf stark am. Um auch im Winter trotzdem den Wärmebedarf des Hauses abdecken zu können, wird sie deshalb durch einen Heizstab im Pufferspeicher ergänzt, der bei Frostgraden die Wärmeversorgung auch allein übernehmen kann.
Bei der Erdkollektor-Wärmepumpe wird über oberflächenah verlegte Rohre der Erde Wärme entzogen. Das 2- bis 3 fache der beheizten Wohnfläche muss an Bodenfläche belegt werden. Um winterliche Frostschäden zu vermeiden, muss das Wasser mit Frostschutzmittel (Sole) versetzt sein. Alternativ zum Erdkollektor können auch eine oder mehrere Erdsonden gebohrt werden, die ebenfalls von Sole durchströmt werden. Sie reichen meist in Tiefen um 100 m (oberflächennahe Geothermie). Die dritte Variante ist die Grundwasser-Wärmepumpe. Sie erfordert den Bau eines Förderbrunnens und eines Versickerschachts, wofür eine wasserrechtliche Genehmigung erforderlich ist. Grundwasser hat übers Jahr eine relativ konstante Temperatur. Weniger genutzt werden Energieabsorber wie Bohrpfähle oder Wärmekörbe; in Erprobung sind Systeme, bei denen Sonnenkollektoren als Absorber eingesetzt werden können.
Strom und Wirkungsgrad
Elektrisch betriebene Wärmepumpen haben einen schlechten Ruf. Dies begründet sich zum einen in den oft sehr schlechten Jahresarbeitszahlen (JAZ) im Realbetrieb und zum anderen im Einsatz von relativ viel Strom für diese Technik. Strom wird bei uns zu rund drei Vierteln in Kraftwerken erzeugt, welche mit Kohle und Atomkraft betrieben werden und die Kühlwasser-Wärme nicht nutzen. Das bedeutet, dass aus drei Einheiten Kohle, Uran, Öl usw. nur eine Einheit Strom gewonnen wird.
Für den BUND ist der Einsatz elektrischer Energie im Wärmemarkt (elektrische Direktheizung, Nachtstromspeicheröfen etc.) deshalb abzulehnen.
Und die Wärmepumpe?
Beim Einsatz elektrisch betriebener Wärmepumpen ist dementsprechend zu fordern, dass die Anlage deutlich mehr Energie aus Luft, Wasser oder Erdreich gewinnt als für die Produktion des Stromes eingesetzt werden musste. Die entsprechende technische Angabe ist die Arbeitszahl, die angibt, wie viel Einheiten Wärme die Wärmepumpe aus einer Einheit Strom im Jahresdurchschnitt gewinnt. Erst ab einer JAZ von 3 werden die Verluste der Stromerzeugung wieder hereingeholt. Um die Edelenergie Strom sinnvoll einzusetzen, sind Wärmepumpen-Systeme mit JAZ unter 4 für den BUND nicht akzeptabel. Möglichst sollte eine elektrisch betriebene Wärmepumpenanlage sogar eine JAZ von 5 oder mehr erreichen.
Entscheidend für die JAZ sind zwei Faktoren: Die Temperatur der Wärmequelle und die Temperatur, mit der die Wärme abgegeben werden. Je höher die Temperaturdifferenz, desto unwirtschaftlicher wird die Wärmepumpe. Deshalb sind auf der Eingangsseite Erdreich und Grundwasser der Luft überlegen. Auf der Ausgangsseite ist eine Fußboden- oder Wandheizung notwendig, damit die Wärmepumpe sinnvoll eingesetzt werden kann. Als Faustregel gilt: 1° mehr Temperaturdifferenz bedeutet 2,5 % mehr Stromverbrauch.
Lohnt sich der Aufwand?
Vergleichen wir dazu eine Wärmepumpe mit einer Arbeitszahl von 3, die jedoch nach Recherche der Agenda-Gruppe aus Lahr eher selten in der Praxis erreicht wird (siehe ), mit einem modernen Gas-Brennwertkessel.
Dann gilt für die Wärmepumpe...
Verlust/Gewinn verbleiben
Kraftwerk 65 % 35 %
Stromverteilung 2 % 33 %
Wärmepumpe 3-fach 99 %
...und für einen guten Gas-Brennwertkessel:
Verlust/Gewinn verbleiben
Brennwertkessel 5 % 95 %
Eine Wärmepumpe mit JAZ 3 kann also gerade einmal die Verluste im Kraftwerk und bei der Stromverteilung wettmachen und mit hohem technischem und finanziellem Aufwand eine eher geringe Einsparung (4 %) erreichen. Erst ab einer JAZ von 4 kann von einer nennenswerten Umweltentlastung gesprochen werden. Wichtig ist es, folgendes zu wissen: Die von den Herstellern angegebenen JAZ für die Wärmepumpe sagen nichts darüber aus, welche JAZ im praktischen Betrieb erreicht wird. Mehrere Untersuchungen haben ergeben, dass die praktisch erreichten Werte deutlich unter den Teststandwerten der Hersteller liegen.
Und die übrigen Umweltaspekte
Zwei Gesichtspunkte sind noch zu bedenken: Erdsonden werden nach menschlichem Ermessen im Boden bleiben, auch wenn sie nicht mehr zum Heizen genutzt werden sollten. Sie können für folgende Generationen zu Altlasten werden. Zudem kommen in Wärmepumpen oft Substanzen vor, die zur Klimaerwärmung beitragen können, wenn sie an die Atmosphäre gelangen (z. B. H-FKW).
Alternativen:
Eine bessere Lösung als die Wärmpumpe dürfte in den meisten Fällen eine große Solaranlage in Kombination mit einer Holz(pellet-)heizung sein. Auch wer sich für eine Wärmepumpe entscheidet, sollte diese auf alle Fälle mit einer Solaranlage koppeln. Zur Warmwasserbereitung sind hohe Temperaturen erforderlich – und die werden bei der Wärmepumpe mit schlechtem Wirkungsgrad erkauft.
Wasserschutz adieu?
Quelle: badenova "Meine Energie" Dezember 2008
Unkontrollierter Wildwuchs beim Erdsondenbau gefährdet die Wasserversorgung, die Wärmepumpen von heute drohen, die Altlasten von morgen zu werden. Was Wasserexperten beim 22. badenova-Wasserkolloquium als Zukunftsszenario entwarfen, drückt eine große Sorge der Wasserwirtschaft aus.
Erdwärmepumpen boomen, sind sie doch eine ökologisch interessante Alternative zu anderen, "klassischen" Heizanlagen. Damit verbunden ist allerdings ein immer mehr um sich greifender "Wildwuchs" beim Bohren von Erdwärmesonden, der erhebliche Gefahren für die Qualität des Grundwassers und mittelbar auch des Trinkwassers mit sich bringt. Als regionaler Wasserversorger trägt badenova die Sorgen der Wasserwirtschaft mit. Die Kritik der Wasserwirtschaft richtet sich dabei an die staatlichen Instanzen: Sie hätten es bislang versäumt, für ausreichend Spielregeln zu sorgen.
Dass die Gefahren nicht theoretisch sind, zeigt sich in Freiburg - in zwei Schadensfällen wird über Haftungsfragen gestritten. Zum einen wurde im Freiburger Stadtteil Munzingen durch eine Erdsondenbohrung das Grundwasser erheblich verschmutzt, vermutlich durch unsachgemäße Vorgehensweise bei der Bohrung. Der Schaden in der Unterwasserwelt wurde erst offenbar, als eine Quelle im fraglichen Bereich sich massiv eintrübte.
Kein ausreichender Schutz gewährleistet
In diesem Fall handelte es sich zwar nicht um eine Trinkwasserquelle, aber bei der derzeitigen Genehmigungspraxis und den wenig wirksamen Schutzbestimmungen für Trinkwasserschutzzonen hätte es genauso eine Trinkwasserfassung treffen können.
Im zweiten Freiburger Fall wurde durch eine Erdsondenbohrung ein Kanal massiv getroffen. Die Folge war eine nahezu vollständige Kanalverstopfung, da die Bohrfirma Flüssigbeton in den beschädigten Kanal laufen ließ, sodass der Abflusskanal gleichsam zubetoniert war. Der Schaden für badenova als Betreiber des Freiburger Kanalnetzes ist beträchtlich, derzeit wird er mit 70.000 Euro beziffert. Auch hier: Über die Haftung dieses kostspieligen Falls herrscht Unklarheit.
Erdwärmenutzung wichtiger als Wasserschutz?
Johann-Martin Rogg, bei badenova verantwortlich für die Wasserversorgung und gleichzeitig Präsident der Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee-Rhein, AWBR, eines internationalen Dachverbandes der Wasserwirtschaft im Südwesten: "In allen öffentlichen Bereichen und besonders in der Wasserwirtschaft wird zu Recht das Prinzip der Nachhaltigkeit eingefordert. Wir in der Wasserversorgung leben diese Philosophie seit vielen Jahren. Da kann es nicht sein, dass für die Erdwärmenutzung alle wohl begründeten Regeln für den Grundwasserschutz außer Kraft gesetzt oder erheblich eingeschränkt werden."
Rogg fordert insbesondere im erweiterten Trinkwasserschutzgebiet ein Verbot von Grundwasser gefährdenden Stoffen als Wärmetauscher-Medium bei Bohrungen. So akzeptieren die Baden-Württemberger Behörden derzeit noch den Einsatz von Glykol in den Erdwärmekollektoren, auch in Wasserschutzgebieten. Bauherren müssten vor einer Bohrung auf die Haftung gegenüber schädlichen Folgen verpflichtet werden. Johann-Martin Rogg: "Es kann nicht sein, dass wir sehenden Auges die Wärmepumpen von heute zu den Altlasten von morgen werden lassen, und es unklar bleibt, wer dann für die womöglich teuren Folgen aufzukommen hat."
Wärmepumpen - Ineffizient, aber "öko" per Gesetz
Laut Energiepaket, das die Bundesregierung im Dezember 2007 verabschiedet, sind elektrische Wärmepumpen ökologisch. Und das, obwohl ihre Klimabilanz negativ ist.
Die Stromlobby hat erfolgreich gewirkt: Nach dem Entwurf des Gesetzes zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich, das am Mittwoch im Kabinett verabschiedet wird, werden auch ineffiziente Wärmepumpen künftig als Ökoenergie anerkannt.
Wärmepumpen funktionieren wie ein Kühlschrank: Unter Einsatz von Strom kühlen sie auf der einen Seite und heizen auf der anderen - beim Kühlschrank ist die warme Seite die Rückwand. Eine Wärmepumpe im Haus kühlt die Außenluft oder den Erdboden ab und erwärmt zugleich die Raumluft.
Nach Plänen des Bundesumweltministeriums (BMU) soll die Wärme aus elektrischen Wärmepumpen als erneuerbare Energie gelten, wenn aus 1 Kilowattstunde Strom 3,3 Kilowattstunden Wärme gewonnen werden. Dieses Verhältnis von Stromeinsatz und Wärmeausbeute wird als Arbeitszahl bezeichnet. Ursprünglich sollte im Gesetz eine Arbeitszahl von mindestens 4 stehen, erst dann nützt die Technik auch dem Klima. Doch eine Arbeitszahl von 4 wird in der Praxis kaum erreicht. Ein aktueller Feldtest zeigt das deutlich: Die Lokale-Agenda-21-Gruppe im badischen Lahr hat zusammen mit der Ortenauer Energieagentur 37 Wärmepumpen ein Jahr lang vermessen. Dabei zeigten sich erhebliche Unterschiede zwischen den Praxisdaten und den Zahlen aus der Werbung.
Am besten schnitten mit einer Arbeitszahl von 3,3 bis 3,4 noch Erdreich-Wärmepumpen mit Fußbodenheizung ab. Luft-Wärme-Pumpen mit Radiator-Heizkörpern kamen nur auf 2,3, Klein-Wärmepumpen für Brauchwasser sogar nur auf 1,9. Wer CO2 einsparen will, dürfe solche Wärmepumpen folglich "weder bewerben und empfehlen noch finanziell fördern", resümiert Gutachter Auer. Die Herabsetzung der Mindestarbeitszahl im Wärmegesetz mache eine ineffiziente Technik "rechnerisch salonfähig".
Trotz aller Kritik boomt derzeit die Wärmepumpe als scheinbar günstige Alternative zu Öl und Gas - denn Strom für Wärmepumpen wird aktuell zum Markteinführungspreis offeriert. Beispiel EnBW: Während normale Haushaltskunden 19,42 Cent pro Kilowattstunde bezahlen, kostet Wärmepumpenstrom tagsüber nur 14,89 Cent und nachts sogar nur 9,06 Cent.
Möglich ist das nur, weil die Versorger den Wärmepumpenstrom durch höhere Preise für alle anderen Kunden quersubventionen lassen.
Nach Ansicht von Uwe Leprich, Professor an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Saarbrücken, gibt es keinen sachlichen Grund für die Begünstigung der Wärmepumpe. Die Bundesnetzagentur, die die Netzentgelte überwacht, sieht sich gleichwohl nicht zuständig, die Quersubventionierung abzustellen.
Doch das muss nicht für alle Zeiten so bleiben. Professor Leprich warnt bereits: "Wenn irgendwann für Wärmepumpenstrom normale Netzentgelte bezahlt werden müssen, sind die Anlagen unwirtschaftlich."
taz 04.12.2007 VON BERNWARD JANZING
ÖKO-TEST Elektro-Wärmepumpen / Umwelt-Check kommt zu miserablen Ergebnissen
(Auszug aus den Öko News vom 21.9.2000)
Elektro-Wärmepumpen gelten als besonders ökologisch. In Wirklichkeit sind sie jedoch umweltschädlicher als moderne Gas-Brennwertheizungen. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommt eine Untersuchung, die das Frankfurter Magazin ÖKO-HAUS veröffentlicht hat. Der Test findet sich im aktuellen Heft, das seit heute am Kiosk erhältlich ist.
Wärmepumpen entziehen dem Boden oder der Luft Wärme, um damit Wasser erhitzen oder die Wohnung heizen zu können. Das klingt umweltschonender als es ist. So ergab die Prüfung von 20 Geräten, dass sie mehr klimaschädliches Kohlendioxid erzeugen als moderne Gas-Brennwertheizungen. Der Grund ist einfach: Die Elektro-Pumpen laufen in der Regel mit konventionellem Strom, der zum Großteil aus Kohlekraftwerken kommt.
Elektro-Wärmepumpen gelten als besonders ökologisch. In Wirklichkeit sind sie jedoch umweltschädlicher als moderne Gas-Brennwertheizungen. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommt eine Untersuchung, die das Frankfurter Magazin ÖKO-HAUS veröffentlicht hat.
Wärmepumpen entziehen dem Boden oder der Luft Wärme, um damit Wasser erhitzen oder die Wohnung heizen zu können. Das klingt umweltschonender als es ist. So ergab die Prüfung von 20 Geräten, dass sie mehr klimaschädliches Kohlendioxid erzeugen als moderne Gas-Brennwertheizungen. Der Grund ist einfach: Die Elektro-Pumpen laufen in der Regel mit koventionellem Strom, der zum Großteil aus Kohlekraftwerken kommt.
Badische Zeitung vom Montag, 4. Februar 2008 Keine echten Klimaschützer
Wärmepumpen gelten als klimaschonend / Doch sie halten selten, was die Hersteller versprechen
Von unserem Redakteur Bernward Janzing
FREIBURG/LAHR. Elektrische Wärmepumpen gelten als klimaschonende Alternative zu gängigen Heizungen. Doch nun zeigt ein einzigartiger Feldtest in Südbaden: Die Energieeffizienz dieser Pumpen liegt in der Praxis meist deutlich niedriger als von den Herstellern angegeben. Experten sagen deshalb: Sie leisteten selten einen wirklichen Beitrag zum Klimaschutz.
Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank: Unter Einsatz von Strom kühlen sie auf der einen Seite und heizen auf der anderen. Beim Kühlschrank ist die warme Seite die Rückwand. Eine Wärmepumpe im Haus kühlt die Außenluft oder den Erdboden ab und erwärmt zugleich die Raumluft. Das ist deutlich effizienter als eine gewöhnliche Stromheizung.
Entscheidend für die Ökobilanz und für die Energiekosten ist die Frage, wie viel Nutzwärme beim Verbrauch einer Kilowattstunde Strom erzeugt wird. Dieses Verhältnis von Stromeinsatz und Wärmeausbeute wird auch als Arbeitszahl bezeichnet. Häufig werben die Anbieter mit einer Arbeitszahl von vier. Sie gehen also von vier Kilowattstunden Wärme pro Kilowattstunde Strom aus. Erst ab diesem Wert bringt die Wärmepumpe dem Klima einen Vorteil. Denn für jede Wärmepumpe muss zusätzlicher Strom erzeugt werden — und das geschieht in Deutschland in der Praxis zumeist mit fossilen Energien in Großkraftwerken. Somit ist jede zusätzliche Kilowattstunde, die zur Versorgung von Wärmepumpen genutzt wird, mit etwa 800 Gramm des klimaschädigenden Kohlendioxid (CO) belastet. Wärme aus der heimischen Gasheizung schlägt hingegen mit 200 Gramm zu Buche — daher der Faktor vier.
Daten aus der alltäglichen Praxis sind bislang rar. Die Hersteller nennen zumeist nur die Kennwerte, die sie im Labor ermitteln. Nun liegen die Ergebnisse eines Tests der Lokale-Agenda-21-Gruppe in Lahr und der Ortenauer Energieagentur vor, der vom regionalen Energieversorger Badenova und vom E-Werk Mittelbaden finanziell unterstützt wurde. Erstmals haben die Energieexperten 33 Luft-, Erdreich- und Grundwasser-Wärmepumpen zum Heizen, sowie vier Warmwasser-Wärmepumpen in der Region ein Jahr lang vermessen. Dabei zeigte sich, dass es "erhebliche Unterschiede zwischen den Leistungsmessungen auf den Testständen und den Arbeitszahlen unter realistischen Betriebsbedingungen" gibt, sagt Projektkoordinator Falk Auer. Die von den Herstellern genannte Jahresarbeitszahl von vier wurde allenthalben deutlich verfehlt. Am besten schnitten noch die Erdreich-Wärmepumpen mit einer Fußbodenheizung ab. Sie erreichten eine mittlere Arbeitszahl von 3,3 bis 3,4. Grundwasser-Wärmepumpen schnitten mit durchschnittlich 3,0 noch schlechter ab. Das Schlusslicht bildeten die Luft-Wärmepumpen, die bei einer Fußbodenheizung im Mittel noch auf 2,8 kamen, bei Radiator-Heizkörpern waren es nur noch magere 2,3. Noch schlechter waren die mit Luft betriebenen Klein-Warmwasser-Wärmepumpen für Brauchwasser mit einer mittleren Arbeitszahl von 1,9.
Mit den Ergebnissen konfrontiert, erklärt der Bundesverband Wärmepumpe, dass in Feldtests "häufig besonders schlechte Anlagen ausgewählt" würden. Gleichwohl gebe es von Seiten des Verbandes selbst keine systematischen Auswertungen aus der Praxis. Die Gutachter aus Lahr unterdessen trugen im Rahmen einer Literaturstudie auch Daten anderer unabhängiger Feldtests zusammen, zum Beispiel vom Bundesamt für Energie in der Schweiz. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind ähnlich.
Gutachter Auer fordert daher: "Wer CO einsparen will, darf Luft-Heiz- und Warmwasser-Wärmepumpen weder bewerben und empfehlen noch finanziell fördern, weil sie in den meisten Fällen keinen Beitrag zum Klimaschutz leisten." Daher sollen auch im Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich (EEWärmeG), Wärmepumpen nur dann als Ökoenergie anerkannt werden, wenn sie je nach Systemtyp eine Arbeitszahl von mindestens 3,3 bis 4 schaffen.
Damit die Arbeitszahl auch nachprüfbar ist, sollen ein separater Stromzähler einerseits und ein Wärmemengenzähler andererseits vorgeschrieben werden. Damit dürfte das neue Gesetz zumindest eines schaffen: Transparenz. Bemerkenswert übrigens, dass die Lobbyisten vom Bundesverband Wärmepumpe diese Transparenz scheuen — und die Pflicht zur Installation eines Wärmenmengenzählers vehement ablehnen.
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Dieser Artikel wurde 2323 mal gelesen und am 23.12.2008 zuletzt geändert.
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