Strom ist für den Betrieb oft noch zu teuer

Wärmepumpen eignen sich auch für Altbauten

Forscher sehen Wärmepumpen als klimaneutrale Heizung auch für Altbauten. © Stiebel Eltron

Wärmepumpen drängen immer weiter in den Heizungsmarkt. Jetzt zeigt eine Fraunhofer-Studie: Auch Bestandgebäude können effizient mit Wärmepumpen geheizt werden. Für einen Durchbruch müsste aber noch der Strompreis sinken.

Wärmepumpen entziehen der Umgebung Energie und nutzen sie zum Heizen. Werden die Anlagen mit erneuerbarem Strom betrieben, können sie klimaneutrale Wärme produzieren. Diese Position vertreten Marek Miara und Hans-Martin Henning vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme und stützten sich dabei auf Studien der Deutschen Energie-Agentur (Dena), des Bundesverbandes der Deutschen Industrie und von Agora Energiewende.

Die genannten Studien liegen nah beieinander: Zwischen 16 und 17 Millionen Wärmepumpen müssten im Jahr 2050 in Deutschland in Betrieb sein, um die Dekarbonisierung des Gebäudesektors zu schaffen. Heute sind in Deutschland gerade mal 800.000 Wärmepumpen installiert. Aber es geht aufwärts: Die jährlichen Verkaufszahlen steigen, 2017 wurden für neue Wohngebäude erstmals mehr Wärmepumpen als Gasheizungen verkauft.

Aber kann die Wärmepumpe die in sie gesteckten Erwartungen überhaupt erfüllen? Schließlich hieß es bisher immer, sie sei nur für den Neubau geeignet. Die Begründung: Eine Wärmepumpe arbeite effektiv nur im niedrigen Temperaturbereich. Alte Heizsysteme brauchen um die 60 Grad, für Fußbodenheizungen reichen rund 30 Grad, damit es die Bewohner mollig haben. Diese höheren Temperaturen könnten Wärmepumpen vor Probleme stellen.

In langjährigen Messreihen konnten Miara und sein Team nun bestätigen, dass Wärmepumpen auch in Altbauten auf anständige Jahresarbeitszahlen (JAZ) kommen. Die JAZ beschreibt das Verhältnis zwischen eingesetzter und produzierter Energie. Untersucht wurden insgesamt 300 Bestands- und Neubauten mit Sole/Wasser-Wärmepumpen, die Erdwärme anzapfen, und Luft/Wasser-Wärmepumpen, die Umgebungswärme nutzen.

Gemessen wurde in vier Perioden, die bis zum Jahr 2007 zurückreichen. Das Ergebnis: Die Arbeitszahlen liegen heute im Altbau bei 3,1 für Luft/Wasser-Wärmepumpen und 3,7 für Sole/Wasser-Wärmepumpen. Gemessen wurde in den Jahren 2016 und 2017. Die jüngsten Ergebnisse des ISE für Neubauten stammen aus den Jahren 2012 und 2013. Damals erreichten Wärmepumpen im Schnitt eine JAZ von 3,2 (Luft/Wasser) und 4,3 (Sole/Wasser).

Zwar gab es seitdem technologische Fortschritte, die für neue Wärmepumpen im Neubau sicher etwas bessere Werte bringen würden. Miara nennt flexible Expansionsventile, leistungsgeregelte Verdichter und bessere Verdampfer als wichtige Weiterentwicklungen. "Entscheidend für eine gute Arbeitszahl aber ist eine korrekte Installation. Die beste Effizienz erreichen einfache und robuste Anlagen mit gut abgestimmten Komponenten", sagte er.

Das zeigte sich beim Vergleich von zwei baugleichen Wärmepumpen in unterschiedlichen Systemen: Die eine war an getrennte Speicher für Heizwasser und Trinkwarmwasser angeschlossen und erreichte eine JAZ von 4,4. Die andere beschickte einen Kombispeicher für beide Warmwasserkreisläufe, mit dem die Kommunikation falsch lief. Der Speicher forderte ständig Trinkwarmwasser an, obwohl er nur Heizungswasser brauchte. Die JAZ lag hier bei 3,1.

Und warum konnten Altbauten entgegen der landläufigen Meinung gut mit Wärmepumpen geheizt werden? Fußbodenheizungen könnten ein Grund sein, da sie mit niedrigen Teperaturen auskommen. Nur in drei Prozent der untersuchten Objekte gab es aber Fußbodenheizungen. Miara hat eine scheinbar paradoxe Ursache herausgefunden: "Ein Grund liegt darin, dass alte Heizungsanlagen oft überdimensioniert sind." Die zu großen Heizkörper kommen auch mit niedrigen Vorlauftemperaturen zurecht, und die wiederum kann eine Wärmepumpe liefern. Wenn nicht, gebe es die Möglichkeit, sogenannte Niedertemperaturradiatoren nachzurüsten. Außerdem treten sehr kalte Tage, bei denen die Effizienz von Wärmepumpen in den Keller geht, nur sehr selten auf, so dass sie die JAZ kaum beeinflussen.

Für einen Durchbruch der Technologie müsste sich allerdings am Preisgefüge zwischen Strom und fossilen Brennstoffen etwas ändern, sagte Henning und erneuerte seine Forderung nach einem CO2-Preis oder zumindest der Abschaffung der Stromsteuer. von Susanne Ehlerding

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