Heizen mit der Strom-Wärmepumpe Kurz und Knapp zum ersten Überblick

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1 Heizen mit der Strom-Wärmepumpe Kurz und Knapp zum ersten Überblick WP: Ergebnis und Leistung WP: Erdwärme und Strom WP: ein komplexes System Absicherung der Prognose Die Wahl des richtigen Heizsystems ist heute schwierig geworden, denn die Anzahl der möglichen Antworten auf die Frage: Wie beheize ich zukunftssicher mein Haus? ist in den letzten Jahren rasant angestiegen. Und auch der Energieträger Strom, der bislang eher ein Schattendasein im Bereich der Heizung führte, drängt mit großem Werbeaufwand unter Zuhilfenahme der Wärmepumpentechnologie in dieses Marktsegment ein. Dabei wird das Schlagwort Wärmepumpe in der Werbung in rosaroten Farben als sehr umweltfreundlich und äußerst kostengünstig dargestellt in der Praxis sieht dann vieles jedoch ganz anders aus. Deshalb sollte vor dem Kauf einer Heizungsanlage immer eine möglichst realistische Vergleichsrechnung verschiedener Systeme angestellt werden dazu sind jedoch Detailbetrachtungen notwendig, denn Werbeaussagen reichen da allein bei weitem nicht aus. Einen ersten Überblick über den Sinn oder Unsinn einer Wärmepumpenanlage kann sich der Bauherr bereits verschaffen, wenn drei Themenkomplexe betrachtet: 1. Welches Ergebnis wird von der Heizung erwartet? 2. Eine Wärmepumpenheizung besteht aus Erdwärme und Strom welche wesentlichen Chancen und Risiken ergeben sich? 3. Eine Wärmepumpenheizung ist ein recht komplexes System viele Faktoren müssen gut zusammenspielen, um ein optimales Ergebnis zu erreichen. Wie kann der Bauherr sicher sein, das geplante und abgesprochene Resultat zu bekommen?

2 Ergebnis und Leistung Welche Wärmeleistung soll durch das geplante Heizungssystem erzeugt werden? Die JahresArbeitsZahl (JAZ) Messgröße schlechthin JAZgeplant bezeichnet den errechneten Wert, der in der Praxis über einen längeren Zeitraum z. B. ein Jahr erzielt werden soll. Diese Jahresarbeitszahl ist somit das prognostizierte Verhältnis des Jahresertrages an Heizenergie zu den aufgewendeten Energien meistens elektrischer Strom. JAZreal wird dann aus den jeweiligen Ablesewerten am Strom- und Wärmemengenzähler ermittelt. Formel: JAZreal = Wärmemenge [kwh/anno] / Strommenge [kwh/anno] Forderung: JAZreal muss immer größer/gleich JAZgeplant sein Zuerst einmal sollte der Bauherr die Erwartungen an sein Heizsystem genau definieren. Während es beim Einbau einer Öl-, Gas- oder Holzpelletheizung eigentlich klar ist, dass die neue Heizung sowohl für die Raumwärme als auch für die Warmwasserbereitung zuständig ist, muss dies bei einer Wärmepumpenheizung genau geklärt werden. Grund: Die Leistung einer Wärmepumpe lässt erheblich nach, je höher die zu produzierende Temperatur wird. So ist eine genaue Vorgabe für die Planung notwendig: Soll die Wärmepumpe nur für die Raumwärme zuständig sein oder soll mit dem System Raumwärme und Trinkwarmwasser erzeugt werden? Diese Entscheidung spielt auch bei der Kostenbetrachtung eine entscheidende Rolle, denn wenn eine Wärmepumpe nur 30-grädiges Wasser für die Fußbodenheizung erzeugt, muss mit einem weiteren System das Trinkwarmwasser auf ein übliches Temperaturniveau von bis zu 60 o Celsius erwärmt werden. Für die Wärmepumpe gilt also: Je höher die Temperatur, je geringer die Leistung. Die Leistung wiederum lässt sich bei einem Wärmepumpensystem mit einer Leistungszahl exakt definieren. Jedoch ist auch hier Vorsicht geboten, da es mehrere Leistungszahlen gibt: COP beschreibt die Leistung unter Laborbedingungen der Wärmepumpe selbst. Der COP-Wert spielt bei der Betrachtung des Ergebnisses für ein Heizsystem keine wesentliche Rolle. Jahresarbeitszahl (JAZ) Sie beschreibt das Verhältnis von erzeugter Wärmenge und eingesetztem Anteil an elektrischem Strom. Eine Jahresarbeitszahl von 2,5 bedeutet somit, dass aus 1 Anteil Strom 2,5 Anteile Wärme werden. Die JAZ ist somit die Messgröße schlechthin. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die für ein System geplante JAZ auch später unter Betriebsbedingungen realisiert wird. Durch den Einbau eines Strom- und Wärmemengenzählers, wie es die Förderung des BAFA vorsieht, ist eine solche Kontrolle durch den Hauseigentümer sehr einfach möglich. Wärmemenge per anno geteilt durch Strommenge per anno ergibt die jeweilige JAZ.

3 Die Formel und das Prinzip Grafik: IPS-2008 Die Formel für ein Heizsystem auf der Basis einer Stromwärmepumpe lautet somit: Umwelt plus Strom ergibt die gewünschte Wärme Für den Entscheidungsprozess ist es deshalb sehr wichtig, sich mit den Chancen und Risiken beider Energieträger zu beschäftigen. Dabei spielen Fragen an die Dauerhaftigkeit des Systems, an die heute entstehenden Kosten und zukünftige Kostenentwicklung sowie an den Umweltschutz die wesentlichen Rollen.

4 Fragen und Werte der Wärmegewinnung SYSTEME IM VERGLEICH JAZ aus Praxistest Agenda 21- Lahr 2007 INVEST LEISTUNG BEMERKUNG Luft/Wasser JAZ= i.m. 2,3 2,8 Günstigstes Wärmepumpensystem Grundsätzlich geringste Leistung gerade im Winter geringe Effizienz, Flächenheizung ist MUSS Warmwasser ohne Zusatzheizung kaum möglich Erde/Wasser Flächenkollektor Wasser/Wasser Erde/Wasser Tiefenbohrung JAZ= i.m. 3,0-3,4 JAZ= i.m. 3,0 3,4 JAZ= i.m. 2,5 (Raumwärme und Trinkwarmwasser) Mittlere Preislage eines WP-Systems Obere Preislage eines WP-Systems Grundsätzlich mittlerer / oberer Leistungsbereich Grundsätzlich mittlerer / oberer Leistungsbereich Leistung sehr abhängig von den individuellen Rahmenbedingungen der jeweiligen Ortslage. Genehmigung erforderlich Leistung sehr abhängig von den individuellen Rahmenbedingungen der jeweiligen Ortslage. Bohrrisiko Bleibt Grundwasserstand über der Zeit vorhanden? Wesentliche Fragen an die Umwelt, also an den Wärmegewinnungsteil, sind: 1. Für welches System einer Wärmepumpe soll ich mich entscheiden? - Ein Luft/Wassersystem hat von allen Wärmepumpensystemen die geringsten Investitionskosten, aber häufig auch die niedrigsten Leistungswerte (JAZ). - Ein Erde/Wasser- oder Wasser/Wassersystem erfordert Rahmenbedingungen vor Ort (ausreichende Grundstückgröße, Genehmigung für Tiefenbohrung, etc.), die zutreffen müssen - also in der Planungsphase genau geprüft gehören. 2. Über welchen Zeitraum darf mit dem Erhalt des Planungszustandes gerechnet werden? - Gerade bei Wasser/Wassersystemen ist es sehr wichtig, dass z.b. der heute angetroffene Zustand des Grundwassers dauerhaft erhalten bleibt. Senkt sich z. B. der Grundwasserspiegel ab, verliert das System sofort an Leistung. - Auch das Risiko bei der Wahl eines Systems mit einer Tiefenbohrung muss abgewogen werden nicht jede Bohrung bringt das erwünschte Ergebnis, dennoch sind auch Fehlbohrungen vom Bauherrn zu bezahlen. 3. Mit welcher Lebensdauer darf bei den eingesetzten Materialien gerechnet werden? - Bei Einsatz von Erde/Wassersystemen sollte genau beachtet werden, welche Garantiezeiten auf die eingesetzten Materialien gegeben werden. Weiterhin sind bereits in der Planungsphase Überlegungen anzustellen, was nach der Lebensdauer z.b. eines Flächenkollektors passieren muss denn der Bauherr wird sicher nicht nach 10 oder auch 20 Jahren seinen Garten erneut umgraben wollen, nur um wieder einen neuen Kollektor zu legen.

5 Fragen und Werte zum Thema Strom regenerativ Atomstrom fossil Der Praxistest zeigt die derzeitigen Defizite auf Grafik: IPS-2008 vom Kraftwerk zur Steckdose 100 Einheiten Energieeinsatz ca. 45 Einheiten Strom ca. 40 Einheiten Strom FORDERUNG aus Umweltgründen: JAZ real immer größer 3,5 Des weiteren ist der Energieträger Strom zu betrachten - und zwar länderspezifisch, hier für Deutschland. 1. Der Strom in Deutschland wird auf der Basis von verschiedenen Energieträgern Kohle, Gas, Öl, Atom oder erneuerbaren Energieträgern wie Sonne, Wind und Wasser erzeugt dies wird StromMix genannt. Dieser bildet die Grundlage, wenn es um die ökologische Beurteilung von elektrischem Strom geht. Wie der Primärenergiefaktor von derzeit 2,7 zeigt (Öl- und Gas haben einen Primärenergiefaktor von 1,1), ist Strom nicht sehr umweltfreundlich, ja sogar mehr als 2,5 mal umweltschädlicher als Öl- oder Gas. Grund für diese schlechte Beurteilung ist vorwiegend die Tatsache, dass bei der Erzeugung von Strom hohe Verluste entstehen so kommen nur etwa 40% der im Kraftwerk eingesetzten Energie in der Steckdose an. 2. Die Wärmepumpe versucht nun, dieses Defizit des Energieträgers Strom zu kompensieren. Dies kann gelingen, aber dazu muss das Gesamtsystem einen ausreichend hohen Wirkungsgrad aufweisen! Und dieser lässt sich nur sehr schwer unter den normalen Rahmenbedingungen, die ein Haushalt aufstellt, realisieren. Faustformel: Die Jahresarbeitszahl eines Gesamtsystems muss gleich/größer 3,0 betragen, um unter Umweltgesichtspunkten (Stand heute) mit einer normalen Gas- oder Ölheizung gleichzuziehen. Die Jahresarbeitszahl eines Gesamtsystems muss gleich/größer 3,5 betragen, um den bereits festgelegten Umweltgesetzen zu entsprechen. Die heute geforderten Zielgrenzwerte legt die Förderung (BAFA) fest. Hier werden Jahresarbeitszahlen je nach System und Bauweise von 3,3 bis 4,0 festgelegt. Praxistest: In der Praxis wurden diese Grenzwerte jedoch nur in ganz wenigen Ausnahmefällen bislang erreicht.

6 Planungsvorbereitung und Ergebnissicherung Die CHECKLISTE zur Planungsvorbereitung Die GARANTIEURKUNDE zur Ergebnissicherung Fazit: Während die etablierten Heizsysteme sich relativ überschaubar präsentieren jeder kann abschätzen, welche Aufwand erbracht werden muss, um den benötigten Wärmebedarf zu decken ist ein Heizsystem mit einer Wärmepumpe sehr komplex aufgebaut und somit für den Laien undurchsichtig. Da ist er Fachmann gefragt. Die Jahresarbeitszahl stellt zwar einen unbestechlichen Wert dar und gibt so eindeutig Auskunft über den ökologischen und ökonomischen Nutzen jedoch zeigt derzeit die Praxis, dass zwischen Wunsch und Realität oftmals eine große Lücke klafft. Beispiel: Die BAFA Förderung fordert eine JAZ von 4,0, in der Praxis werden Werte von nur ca. 2,4 erreicht. Neben den ökologischen Nachteilen ergeben sich hier auch erhebliche Mehrkosten, die dann vom Anlagenkäufer dauerhaft zu tragen sind. Um einem solchen Planfehler zu entgehen, sind zwei Dinge von unschätzbarem Wert: 1. Das Gesamtsystem sollte umfassend benannt und geplant werden. Dabei hilft eine Checkliste, die in Zusammenarbeit mit dem Fachmann erstellt werden kann. 2. Das geplante Ergebnis sollte für den Besteller abgesichert werden. Dazu dient die Garantieurkunde. So kann sich der Bauherr sicher sein, auch das zu bekommen, was der Fachmann ausgerechnet hat.

7 Das Risiko der Strompreisentwicklung Kosten und Verbrauch Basis 1988 = 100 Marktanteile Stromunternehmen Deutschland 250,0% 200,0% 225 8% 10% 33% 150,0% 100,0% % 50,0% 31% 0,0% Die Schere geht immer weiter auseinander Eon RWE EnBW Vattenfall Sonst 90 % des Marktes = 4 Anbieter Kostenachse Zertifikathandel Atomausstieg Zeitachse Prognose: Strompreis steigt bis 2030 steil an Gründe für Preissprünge sind vorhanden Noch ein Blick in die Zukunft: Es ist relativ sicher, dass es bei allen Energieträgern zu Preiserhöhungen kommen wird. Der Strom in Deutschland weist jedoch schon heute bekannte Aspekte auf, die Anlass zur Sorge geben, werden diese sich doch zu regelrechten Preissprüngen führen. 1. Da existiert die Vereinbarung, aus der Atomenergie auszusteigen. Der mittels Atomkraft CO 2 -neutral erzeugte Atomstrom kann jedoch nicht, trotz gleichzeitigem Wachstum anderer regenerativer Energieformen, CO 2 -neutral ersetzt werden. Somit wird der StromMix in den nächsten 30 Jahren nicht wesentlich umweltfreundlicher werden. 2. Die Bundesregierung hatte durch Energieeinsparmaßnahmen geplant, die Gesamtmenge des Stromverbrauches zu senken, um so einen positiven Effekt auf die Umweltfreundlichkeit des StromMixes zu erlangen. Neue Statistiken zeigen, dass der Verbrauch wohl kaum sinken wird. Unter diesem Aspekt ist es geradezu contraproduktiv, zusätzlich mehr Strom für die Hausbeheizung einsetzen zu wollen. 3. Der Strompreis wird sich in den nächsten 20 Jahren permanent nach oben entwickeln. Ob und wie lange es Sondertarife für Wärmepumpenheizungen geben wird, ist unklar. Sollte der Strom-Sondertarif abgeschafft werden, erhöhen sich die Kosten eines Wärmepumpensystems auf einen Schlag um mehr als 25%. 4. Strom wird in jedem Haus benötigt. Aber die gesamten Energiekosten des Haushaltes auf nur eine Karte zu setzen, bedeutet auch extrem hohes Risiko zu gehen. Und dies ist sehr hoch, denn 90% des gesamten Strommarktes in Deutschland wird von nur vier Anbietern beherrscht.

8 Was ist wenn der Strom-Sondertarif endet MIT Sondertarif Raumwärme: 800 kwh/anno über Sondertarif kwh/anno Angenommener Verbrauch kwh/anno Trinkwarmwasser 600 kwh/anno Normaltarif kwh OHNE Sondertarif Raumwärme: 800 kwh/anno über Sondertarif kwh/anno Angenommene Jahresarbeitszahl des Wärmepumpensystems : 2,4 Stromanteil Wärmepumpe kwh/anno Sondertarif 12 C/kWh Direkt kwh Normaltarif 18C/kWh 550,-- 540,-- Stromanteil Wärmepumpe kwh/anno Normaltarif 18C/kWh Trinkwarmwasser 600 kwh/anno Direkt kwh 825,-- 540,-- Gesamtkosten: 1.090,-- Gesamtkosten: 1.365,-- Bei Wegfall des Sondertarifes außergewöhnliche Kostensteigerung um > 25%! Eine Beispielrechnung soll das Kostenrisiko verdeutlichen. Dazu vergleichen wir zwei Haushalte, die beide für Heizung und Trinkwarmwasser angenommene kwh Energie im Jahr aufwenden. Dabei soll ein Anteil von 800 kwh auf die Raumwärme und 600 kwh auf die Erwärmung von Trinkwarmwasser entfallen. Das Trinkwarmwasser wird zu einem Anteil von 50% vom Wärmepumpensystem erzeugt, 50% werden durch eine Stromdirektheizung, also nicht zu Sonderstrom-Tarifbedingungen hergestellt. Dies ist durchaus realistisch, denn sowohl die Verträge mit den EVUs können Abschaltzeiten für den Sondertarif vorsehen, oder das System sieht die Warmwasserbereitung in der Temperaturspitze über z.b. Durchlauferhitzer vor. In beiden Häusern wird eine Jahresarbeitszahl des eingesetzten Wärmepumpensystems von 2,4 erreicht. Im Haus mit Sondertarif entfallen unter diesen Bedingungen kwh auf den günstigen Stromtarif (Annahme hier 12 Cent/kWh) und kwh auf den Normalstromtarif (Annahme hier 18 Cent/kWh). Im Haus ohne Sondertarif wird der gesamte Strombedarf mit Normaltarifbedingungen (hier 18 Cent je kwh) abgerechnet. Das Haus mit Sondertarif kommt somit auf einen Stromkostenbedarf nur für Heizenergie von 1.090,- - im Jahr. Bei Wegfall des Sondertarifes erhöht sich dieser Betrag um mehr als 25% auf 1.365,-- im Jahr. Diese Rechnung auch für den sinnvollen Einsatz einer Wärmepumpe, die mit Ökostrom betrieben wird (Annahme 22 Cent/kWh). Die Stromkosten für das CO 2 -neutrale Öko-Wärmepumpen-Heizsystem würden sich dann auf ca ,-- erhöhen. ERGO: Ein Wärmepumpensystem ist äußerst preissensibel!

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