Wie Wärmepumpen zur Klimawende beitragen
Inhaltsverzeichnis
Das Wichtigste zusammengefasst
Wärmepumpen, die als zentrale Technologie zur Reduzierung der Klimaauswirkungen von Heizungen gelten, können einen Wirkungsgrad von 300-400% erreichen.- Die Effizienz von Wärmepumpen liegt in ihrer Funktionsweise, die Strom nutzt, um Wärme zu sammeln und zu transportieren, anstatt ihn direkt in Wärme umzuwandeln.
- Der CO2-Ausstoß von Wärmepumpen wird mit steigendem Anteil an regenerativem Strom weiter sinken, wodurch ihr Beitrag zum Klimaschutz zunehmen wird.
- Um eine ordnungsgemäße Funktion und maximale Leistung von Wärmepumpen zu gewährleisten, ist ein professioneller Einbau erforderlich.
Die Beheizung von Gebäuden erfolgt häufig mit Erdgas oder Heizöl, weshalb dieser Sektor heute für etwa 10 % der weltweiten Emissionen verantwortlich ist. Laut Yannick Monschauer, Energieanalyst bei der Internationalen Energieagentur, werden Wärmepumpen die zentrale Technologie sein, um die Auswirkungen der Heizung auf das Klima zu verringern.
Wärmepumpen werden mit Strom aus dem Netz betrieben. Zwar tragen fossile Kraftwerke immer noch zur Stromversorgung der Netze in der ganzen Welt bei, doch auch erneuerbare Energien und kohlenstoffarme Stromquellen leisten ihren Beitrag. Bei dem derzeitigen Energiemix in allen wichtigen Märkten sind Wärmepumpen also besser für das Klima als eine direkt mit fossilen Brennstoffen betriebene Heizung, sagt Monschauer.
Die wahre Klima-Superkraft steckt in der Wärmepumpen Effizienz. Wärmepumpen können heute einen Wirkungsgrad von 300 bis 400 % oder sogar noch höher erreichen, das heißt, sie geben drei- bis viermal so viel Energie in Form von Wärme ab, wie sie an Strom verbrauchen. Bei einer Raumheizung wäre das theoretische Maximum ein Wirkungsgrad von 100 %, und die besten Modelle erreichen heute einen Wirkungsgrad von etwa 95 %.
Der Unterschied in der Effizienz von Wärmepumpen und Heizgeräten liegt in ihrer Funktionsweise begründet. Raumheizgeräte wandeln Energie in Form von Strom in eine andere Form, nämlich Wärme, um. Wärmepumpen hingegen wandeln Strom nicht in Wärme um - sie nutzen Strom, um Wärme zu sammeln und zu transportieren. Das ist ein feiner Unterschied, aber im Grunde bedeutet er, dass eine Wärmepumpe mit der gleichen Menge an Strom wesentlich mehr Wärme abgeben kann. Dadurch ist auch die Funktionsweise von Wärmepumpen im Winter bzw. bei kalten Temperaturen gewährleistet.
Der maximale Wirkungsgrad einer Wärmepumpe hängt vom Kältemittel und dem installierten System sowie von der Temperaturdifferenzzwischen dem zu beheizenden Raum und der Außenluft ab.
Vor allem auch aufgrund des Anstiegs beim Anteil an regenerativem Strom wird der CO₂-Ausstoß von Wärmepumpen zukünftig weiter sinken und somit der Beitrag zur Klimawende weiter steigen. So sagt z.B. die TU München in einer 2012 veröffentlichten Studie voraus, dass 2030 die CO₂-Ersparnis einer heute installierten Wärmepumpe gegenüber einer Öl-Brennwertheizung mit solarer Trinkwassererwärmung bei 80 Prozent liegen wird. Die Wärmepumpe ist das einzige Heizsystem, dessen Klimafreundlichkeit im Laufe der Lebensdauer von alleine zunehmen wird und das so einen immer größeren Beitrag zum globalen Klimaschutz leisten wird.
Wärmepumpen tragen also vor allem durch ihre Effizienz zur weltweiten Klimawende bei. Damit die Pumpen jedoch auch ordnungsgemäß funktionieren und auf maximaler Leistung laufen, ist v.a. ein professioneller Einbau erforderlich. Nehmen Sie jetzt Kontakt zu unseren Wärmepumpen Experten von Vamo auf und sichern Sie sich ein unverbindliches Angebot für Ihre Wärmepumpe!
Absorptionswärmepumpe: Dies ist eine Art von Wärmepumpe, die eine chemische Reaktion verwendet, um Wärmeenergie zu absorbieren und freizusetzen. Sie sind besonders effizient bei der Nutzung von Abwärme oder Solarenergie.
Anlagenwirkungsgrad: Dieser Wert zeigt das Verhältnis der erzeugten Heizwärme zur eingesetzten elektrischen Energie über einen bestimmten Zeitraum, z.B. ein Jahr, an. Er ist ein wichtiger Indikator für die Effizienz einer Wärmepumpe.
Antriebsenergie: Die Energie, die notwendig ist, um ein technisches Gerät zu betreiben, wird als Antriebsenergie bezeichnet. Elektrischer Strom stellt in der Regel die Antriebsenergie für Wärmepumpen bereit, wobei es auch Modelle gibt, die Gas nutzen. In Form von nutzbarer Wärme generieren Wärmepumpen ein Vielfaches der verwendeten Antriebsenergie.
Betriebskosten: Dies sind die Kosten, die während des Betriebs einer Wärmepumpe anfallen, einschließlich Stromkosten und Wartungskosten. Wärmepumpen haben oft niedrigere Betriebskosten als herkömmliche Heizsysteme.
Bivalent: Bei einem bivalenten Heizsystem erfolgt die Erzeugung der für Raumheizung und Warmwasseraufbereitung erforderlichen Wärmeenergie durch zwei unterschiedliche Wärmeerzeuger. Ein Beispiel hierfür ist die Verbindung eines Gas-Brennwertgeräts mit einem Wärmepumpensystem.
CO2-Emissionen: Wärmepumpen erzeugen deutlich weniger CO2-Emissionen als herkömmliche Heizsysteme, da sie erneuerbare Wärmequellen nutzen und weniger elektrische Energie benötigen.
Dekarbonisierung: Dieser Begriff bezieht sich auf den Prozess der Verringerung von CO2-Emissionen. Wärmepumpen tragen zur Dekarbonisierung bei, indem sie den Verbrauch fossiler Brennstoffe reduzieren.
Direktverdampfer: Der Direktverdampfer ist eine Art von Erdwärmepumpe, bei der das Kühlmittel direkt in den Flächenkollektor fließt, ohne einen zusätzlichen Wärmetauscher zu benötigen. Vorteilhaft ist dabei eine erhöhte Jahresarbeitszahl, da kein weiterer Wärmetauscher erforderlich ist. Als Nachteil sind spezielle, mit Kunststoff ummantelte Kupferrohre für den Flächenkollektor notwendig, die ausschließlich in einer ebenen Anordnung verlegt werden können. Kühlung in den wärmeren Jahreszeiten ist mit dieser Art von Wärmepumpe nicht möglich.
EHPA: Die Abkürzung für European Heat Pump Association. Sie repräsentiert den Dachverband für die Wärmepumpenindustrie in der Europäischen Union.
Energieeffizienz: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit einer Wärmepumpe, Wärmeenergie mit minimalem Energieverbrauch zu erzeugen. Wärmepumpen sind sehr energieeffizient und können bis zu drei- bis viermal so viel Energie erzeugen, wie sie verbrauchen.
Erdwärmepumpe: Dies ist eine Art von Wärmepumpe, die Wärmeenergie aus dem Boden extrahiert. Sie ist besonders effizient in kälteren Klimazonen und benötigt im Vergleich zu Luft-Wärmepumpen weniger Strom.
Eisspeicher: Eine Betonzisterne, die mit Wasser befüllt ist, bildet die Grundlage für einen Eisspeicher. Die enthaltene Flüssigkeit fungiert als Wärmequelle für Wärmepumpen und gefriert, wenn die Temperatur den Gefrierpunkt erreicht – daher die Bezeichnung Eisspeicher. Im Verlauf des Kristallisationsvorgangs, bei dem das Wasser vom flüssigen in den festen Aggregatzustand wechselt, entsteht zusätzliche Energie, die ebenfalls verwendet wird. Mittels Erdwärme und/oder Solarthermie wird das Wärmespeichersystem beständig regeneriert.
Flächenheizung: Flächenheizungssysteme verteilen Wärme über verschiedene Bauelemente in einem Gebäude. Dazu gehören Böden, Wände, Decken, oder andere spezielle Konstruktionsteile. Flächenheizungen gehören zu den Niedertemperaturheizungen, da sie nur eine geringe Vorlauftemperatur benötigen, um Wärme über große Oberflächen auszustrahlen. Aus diesem Grund sind sie ideal mit Wärmepumpen zu kombinieren, weil der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe bei niedrigen Vorlauftemperaturen steigt und ihre Effizienz somit erhöht wird.
Förderprogramme: Es gibt verschiedene staatliche und regionale Programme, die den Kauf und die Installation von Wärmepumpen finanziell unterstützen. Diese können in Form von Zuschüssen, zinsgünstigen Krediten oder Steuervergünstigungen angeboten werden.
Fußbodenheizung: Dies ist eine Art von Heizsystem, das gut mit Wärmepumpen zusammenarbeitet. Die Fußbodenheizungverteilt die Wärme gleichmäßig im Raum und arbeitet effizient mit den niedrigen Vorlauftemperaturen, die Wärmepumpen liefern können.
Geothermie: Dies bezieht sich auf die Nutzung der Wärme aus dem Inneren der Erde zur Energiegewinnung. Geothermische Wärmepumpen nutzen diese erneuerbare Energiequelle zur Heizung und Kühlung von Gebäuden.
Grundwasserwärmepumpe: Dies ist eine Art von Wärmepumpe, die Wärmeenergie aus dem Grundwasser extrahiert. Sie sind besonders effizient, benötigen jedoch einen Zugang zu einer ausreichenden Menge an Grundwasser.
Heizlast: Die Heizlast in kW ist die erforderliche Wärmemenge, die einem Bauwerk bei der jeweiligen standardisierten Außentemperatur zugeführt werden muss, um eine Innenraumtemperatur von 20°C aufrechtzuerhalten. Die notwendige Wärmeleistung einer Wärmepumpe setzt sich aus der Heizlast sowie gegebenenfalls einem zusätzlichen Anteil für die Warmwasserbereitstellung zusammen.
Hybridsystem: Ein Hybridsystem kombiniert eine Wärmepumpe mit einem zusätzlichen Heizsystem, wie zum Beispiel einer Gasheizung. Diese Kombination kann in bestimmten Situationen, z.B. bei extrem niedrigen Außentemperaturen, effizienter sein.
Hydrothermie: Hydrothermie bezeichnet die Nutzung von Wärme, die in natürlichen Gewässern wie Meeren, Flüssen oder Seen gespeichert ist. Sie ist eine erneuerbare Energiequelle, die mit Wärmeaustauschsystemen extrahiert wird, um Warmwasser zu erzeugen und Gebäude mit Wärme zu versorgen. Dabei ist Hydrothermie eine nachhaltige und umweltfreundliche Methode der Energiegewinnung.
Invertertechnologie: Diese Technologie ermöglicht es der Wärmepumpe, ihre Leistung kontinuierlich an den aktuellen Heizbedarf anzupassen. Dadurch wird der Energieverbrauch reduziert und die Lebensdauer der Wärmepumpe verlängert.
Isolierung: Die Isolierung eines Gebäudes beeinflusst die Effizienz einer Wärmepumpe. Eine gute Isolierung reduziert den Heizbedarf und ermöglicht es der Wärmepumpe, effizienter zu arbeiten.
Jahresarbeitszahl: Die Jahresarbeitszahl, oftmals als JAZ abgekürzt, wird verwendet, um die jährlichen Energiekosten einer Wärmepumpe zu berechnen. Sie stellt den zentralen Wert für die Effizienzbewertung einer solchen Anlage dar. Die JAZ erfasst das Verhältnis zwischen der zugeführten Energie in Form von Elektrizität und der erzeugten Energie, die als abgegebene Wärme auftritt.
Kältemittel: Das Kältemittel stellt das Medium dar, welches in einer Wärmepumpe für den Wärmetransport verantwortlich ist. Es absorbiert Wärme bei geringer Temperatur und niedrigem Druck und gibt sie bei erhöhter Temperatur und höherem Druck wieder frei.
Leistungszahl: Die Leistungszahl ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen der abgegebenen Heizleistung und der aufgebrachten elektrischen Energie für den Betrieb des Verdichters der Wärmepumpe.
Luft-Luft-Wärmepumpe: Eine Luft-Luft-Wärmepumpe extrahiert Wärme aus der Außenluft und verwendet sie zum Heizen der Innenraumluft. Sie sind eine kostengünstige Option für die Raumheizung, bieten jedoch nicht die Möglichkeit zur Warmwasserbereitung.
Luft-Wasser-Wärmepumpe: Dies ist eine Art von Wärmepumpe, die Wärmeenergie aus der Umgebungsluft extrahiert und zur Heizung von Wasser verwendet. Sie sind einfach zu installieren und eignen sich besonders für Gebiete mit mildem Klima.
Modulation: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit einer Wärmepumpe, ihre Leistung an den aktuellen Heizbedarf anzupassen. Inverter-Wärmepumpen können modulieren und sind dadurch besonders effizient.
Monoenergetisch: Bei der monoenergetischen Betriebsweise kommt lediglich eine einzige Energieform zur Erzeugung von Wärme zum Einsatz. Dies ist beispielsweise bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit integriertem Heizstab der Fall, bei der ausschließlich elektrische Energie verwendet wird. Wenn die Temperaturen sinken, unterstützt der eingebaute Heizstab die Wärmepumpe, um die benötigte Heizleistung zu erreichen. Dennoch macht diese "Ergänzungsheizung" nur einen geringen Anteil des gesamten Wärmebedarfs aus. Daher bleibt das Heizen mit einer monoenergetischen Wärmepumpe energieeffizient.
Nachheizung: Dies ist ein zusätzliches Heizsystem, das einspringt, wenn die Wärmepumpe den Heizbedarf nicht vollständig decken kann. Dies kann bei besonders kalten Temperaturen notwendig sein.
Niedertemperaturheizkörper: Diese Heizkörper sind so konzipiert, dass sie effizient mit der niedrigen Vorlauftemperatur arbeiten, die von Wärmepumpen geliefert wird. Sie sind eine gute Option für Renovierungen, wenn keine Fußbodenheizung installiert werden kann.
Ökologischer Fußabdruck: Wärmepumpen haben im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen einen kleineren ökologischen Fußabdruck, da sie weniger CO2 emittieren und erneuerbare Energiequellen nutzen.
Passivhaus: Ein Passivhaus ist ein Gebäude, das so entworfen wurde, dass es kaum Heiz- oder Kühlbedarf hat. Wärmepumpen sind oft eine gute Wahl für Passivhäuser, da sie effizient bei niedrigem Heizbedarf arbeiten können.
Primärenergie: Primärenergie bezieht sich auf die unverarbeitete Energie, die in ihrer natürlichen Form in der Umwelt vorkommt, und stammt aus dem Bereich der Energiewirtschaft. Diese Art von Energie beinhaltet diverse Energiequellen, die in der Natur vorkommen, wie zum Beispiel Sonne, Wind, Erdwärme, Kohle und Rohöl.
Qualitätssiegel: Viele Wärmepumpen sind mit Qualitätssiegeln ausgezeichnet, die ihre Effizienz und Zuverlässigkeit bestätigen. Solche Siegel können dabei helfen, eine hochwertige Wärmepumpe zu identifizieren.
Quellentemperatur: Dies ist die Temperatur der Wärmequelle, die eine Wärmepumpe nutzt. Die Quellentemperatur kann die Effizienz und Leistung einer Wärmepumpe beeinflussen.
Regenerative Energien: In der modernen Welt bieten erneuerbare Energien eine sinnvolle Option im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Energieträgern. Zu diesen nachhaltigen Energiequellen gehören neben Solarenergie, Wasserkraft, Biomasse und Windenergie auch die in Luft, Wasser und Erdboden gespeicherte Wärme (Aerothermie, Hydrothermie und Geothermie). Die Wärmepumpe ist somit ein herausragendes Beispiel dafür, wie umweltfreundliche und kostenfreie Energie effektiv eingesetzt werden kann.
Rücklauf: Der Rücklauf in einem Heizsystem ist der Weg, den das abgekühlte Wasser zurück zum Heizkessel oder zur Wärmepumpe nimmt. Eine korrekte Einstellung der Rücklauftemperatur ist entscheidend für die Effizienz einer Wärmepumpe.
Sole-Wasser-Wärmepumpe: Dies ist eine Art von Wärmepumpe, die Wärme aus dem Boden extrahiert. Sie nutzen ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel (Sole) als Wärmeträgerflüssigkeit, um die Wärme aus dem Erdreich zu transportieren.
Split-Wärmepumpe: Bei diesem Typ von Wärmepumpe sind die Komponenten auf zwei Einheiten aufgeteilt: eine Außeneinheit und eine Inneneinheit. Sie sind oft leistungsfähiger als Monoblock-Wärmepumpen, benötigen aber Kältemittelleitungen zwischen den Einheiten.
Tiefenbohrung: Für erdgekoppelte Wärmepumpen werden oft Tiefenbohrungen durchgeführt, um Erdsonden zu installieren, die Wärme aus dem Erdreich extrahieren. Dies ermöglicht eine hohe Effizienz, erfordert jedoch eine Genehmigung und kann hohe Installationskosten verursachen.
Taktbetrieb: Wenn eine Wärmepumpe häufig ein- und ausschaltet, spricht man von Taktbetrieb. Dies kann die Effizienz der Wärmepumpe reduzieren und die Lebensdauer der Komponenten verkürzen.
Umgebungswärme: Dies ist die Wärme aus der Umgebung, die von Wärmepumpen genutzt wird. Sie kann aus der Luft, dem Boden oder dem Wasser stammen und ist eine erneuerbare Energiequelle.
Verdampfer: Der Verdampfer fungiert als Wärmetauscher innerhalb einer Wärmepumpe. An dieser Stelle absorbiert das Kältemittel Wärme aus der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser durch Verdampfung bei einer niedrigen Temperatur und einem geringen Druck.
Verflüssiger: Der Verflüssiger stellt den Wärmetauscher in einer Wärmepumpe dar. An dieser Stelle findet die Verflüssigung des Kältemittels statt, während es die zuvor aufgenommene Wärme wieder freisetzt.
Vorlauftemperatur: In der Heiztechnik beschreibt die Vorlauftemperatur die Wärme des Mediums, das für die Verteilung und den Transfer der Wärme innerhalb des Systems zuständig ist. Wenn die Vorlauftemperatur geringer ist, verbraucht das System weniger Energie. Eine effektive Dämmung des Gebäudes und großflächige Systeme zur Wärmeabgabe, wie beispielsweise Fußbodenheizungen, tragen positiv zur Senkung der Vorlauftemperatur bei.
Wärmedämmung: Die bautechnische Maßnahme der Wärmedämmung zielt darauf ab, den Wärmeverlust über Wände und Dach eines Gebäudes in die Umgebung zu verhindern. Indem die in einem Gebäude vorhandene Wärme erhalten bleibt, wird der Heizbedarf verringert. Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit werden eingesetzt, um die Dämmung von Gebäuden zu gewährleisten.
Wärmepumpe: Mithilfe eines Kältemittelkreislaufs entzieht eine Wärmepumpe der Umgebung Wärmeenergie. Ein Verdichter erhöht die Temperatur dieser Energie, sodass sie für Heizzwecke eingesetzt werden kann. Wärmepumpen können diverse Wärmequellen verwenden und sowohl zur Erwärmung von Warmwasser als auch zur Beheizung von Räumen dienen. Darüber hinaus können viele Wärmepumpen auf energieeffiziente Weise zum Kühlen verwendet werden.
Xerothermische Wärmepumpe: Ein Begriff, der manchmal für Wärmepumpen verwendet wird, die in besonders trockenen oder ariden Klimazonen effektiv arbeiten.
Y-Verteiler: Dies ist ein spezielles Rohrfitting, das in Heizsystemen verwendet wird, um den Fluss des Heizmediums zu teilen oder zu kombinieren. In Wärmepumpensystemen kann es zum Beispiel zur Verteilung der Wärme zwischen verschiedenen Heizkreisen verwendet werden.
Zirkulation: Dies bezieht sich auf die Bewegung von Flüssigkeiten in einem Heizsystem. In einem Wärmepumpensystem zirkuliert das Kältemittel, um Wärme zu transportieren, und das Heizmedium (oft Wasser) zirkuliert, um die Wärme im Gebäude zu verteilen.
Zweikreis-Wärmepumpe: Dies ist eine Wärmepumpe, die zwei getrennte Heizkreise bedienen kann, zum Beispiel einen für Raumheizung und einen für Warmwasser. Sie sind flexibler und können effizienter als Einkreis-Wärmepumpen sein.
