05 Aug 2021 Klimaneutral heizen (und kühlen) mit der Wärmepumpe
Wärmepumpen sind Allroundtalente: Sie können nicht nur namensgemäß nachhaltig heizen, sondern bei wärmeren Außentemperaturen auch die Energie aus der Umwelt zur Kühlung von Gebäuden nutzen. Stehen Sanierungen im Bestand, ein Neubau oder die Planung für ein Quartier an? Dann profitiert von den vielfältigen Fördermöglichkeiten, wer sich frühzeitig darum kümmert. In unserem Blogbeitrag bekommt die klimafreundliche Wärmepumpe eine Bühne: Wie funktioniert sie, wann lohnt sich die Technologie und welche Fördermöglichkeiten gibt es?
Bis zum Jahr 2030 sollen die Treibhausgasemissionen laut Klimaschutzgesetz des Bundes im Gebäudesektor sinken. Damit korrespondiert, dass die energetischen Anforderungen an Gebäude und Quartiere noch nie höher waren. Unsere Klimaschutzziele erreichen wir dabei im Wärmebereich nur, wenn wir auf Erneuerbare Energien setzen. Bisher liegt der Anteil von Bioenergie, Umweltwärme und Solarthermie am Wärmebedarf erst bei ca. 15 Prozent. Und schon heute sind bei Neubauten und grundlegenden Sanierungsarbeiten Mindestquoten für den Einsatz Erneuerbarer Energien einzuhalten gesetzliche Vorgabe, die je nach Technologie variieren, aber mindestens 15 Prozent betragen. Und auch Photovoltaik-Anlagen werden immer mehr zum Standard und müssen im Neubau teilweise schon verpflichtend mitgeplant werden – dies wird der Fall beispielsweise in Baden-Württemberg ab 2022, in Hamburg und Berlin ab 2023.
Fossile Brennstoffe werden zudem immer teurer, nicht zuletzt dank des in Deutschland beschlossenen CO2-Preises im Wärme- und Verkehrssektor, durch den die Schadenswirkung der Energieträger transparent eingepreist werden sollen: Jede emittierte Tonne CO2 kostet demnach aktuell 25 Euro, bis 2025 wird der Preis schrittweise auf 55 Euro erhöht. Es ist offensichtlich: Der Bedarf an einer regenerativen klimaschonenden Wärmebereitstellung wird immer drängender.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Die voraussichtlich entscheidende Technologie dafür: die Wärmepumpe. Diese funktioniert wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt. Ein Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme, um dort die Temperatur zu senken. Eine Wärmepumpe entzieht wiederum der Umgebung Wärme und erwärmt dann Wasser oder ein anderes Wärmeträgermedium. Der Clou: Mit nur einer Kilowattstunde Strom können mehrere Kilowattstunden Wärme gewonnen werden. Wenn sauberer Ökostrom genutzt wird, kommt also eine klimaneutrale Wärmeversorgung zustande. Dazu ist die Wärmepumpe noch besonders flexibel und kann sich verschiedener Wärmequellen bedienen: Ob Luft, Grundwasser oder Erdwärme zum Einsatz kommen, hängt von lokalen Gegebenheiten und Potenzialen ab. Zunächst muss geprüft werden, ob sich die Fläche für das Vorhaben eignet, ob diese beispielsweise geothermisch ergiebig ist und/oder wie die ist. Außerdem müssen rechtliche Rahmenbedingungen berücksichtigt und ausreichend Platz für die Technik eingeplant werden. Zum Einsatz kommen Wärmepumpen in Zukunft vielfältig, prognostiziert NATURSTROM-Projektentwickler Michael Keller, der sich insbesondere um eine nachhaltige Energieversorgung für urbane Quartiersprojekte kümmert: „Der Wärmepumpe wird eine große Zukunft vorausgesagt. Es ist mit einem kontinuierlichen Wachstum beim Marktanteil zu rechnen. Perspektivisch sehe ich die Wärmepumpe überall dort, wo Wärme auf niedrigem Temperaturniveau (also insbesondere zum Zwecke der Beheizung von Gebäuden) benötigt wird.“
Mit Wärmepumpen können wir Energie aus Luft, Wasser und Erdreich zum klimaneutralen Heizen nutzen. Um Wärme zu erzeugen, nutzt diese Technologie bis zu 75 Prozent der Umweltwärme sowie (erneuerbaren) Strom zur Wärmegewinnung. Gleichzeitig können Wärmepumpen auch zum klimaneutralen Kühlen eingesetzt werden. Michael freut sich: „Vielleicht ein Schmankerl aus der Ecke ‚kreative Idee‘: In einem Nahwärmeprojekt nutzen wir in der Energiezentrale eine Wärmepumpe, um diese zu kühlen. Wärmequelle für die Wärmepumpe ist also die warme Luft in der Energiezentrale. Bislang haben wir die Wärme häufig ungenutzt weggelüftet. Die Wärme wird nun stattdessen mit Hilfe der Wärmepumpe dem Netz zugeführt.“
Vorteile der Wärmepumpe
Wärmepumpen bieten nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich einige Vorteile. Sie ermöglichen eine klimaneutrale Quartiersversorgung und sind gerade eingebunden in ein Wärmenetz eine perfekte Sektorenkopplungs-Anwendung. Außerdem werden keinerlei Brennstoffe benötigt, es entstehen beim Betrieb also keine Abgase oder Emissionen. Auch wirtschaftlich können Wärmepumpen die anfangs hohen Investitionssummen wert sein. Die Umwelt und Abwärme ist kostenfrei, die Energienutzung langfristig preisstabil und die Rohrleitungen in den Niedertemperatursystemen benötigen keine teure Wärmedämmung. Außerdem haben Wärmepumpen einen sehr geringen Wartungs- und Servicebedarf – und nicht zuletzt auch die staatliche Förderung schafft Anreize, die Technologie zu realisieren.
Rahmenbedingungen
Die Versorgung mittels Wärmepumpe ist vor allem unter folgenden Rahmenbedingungen sinnvoll:
- Gute bis sehr gute thermische Qualität der Gebäudehülle (z.B. Effizienzhaus 55)
- Flächenheizungen vorgesehen
- Niedriges Temperaturniveau im Heizkreis und bei der Trinkwarmwasserbereitung
- Platz im Gebäude für Wärmepumpe inkl. Speicher
- Geeignete Wärmequelle verfügbar
- Fokus auf Lebenszykluskosten anstelle alleiniger Betrachtung der Investitionskosten
Erste Schritte für ein erfolgreiches Wärmepumpen-Projekt
Menschen mit einem nachhaltigen Bauvorhaben können bereits bei der Planung frühzeitig die Energieversorgung mitdenken. Dabei sollte die Energieversorgung sektorenübergreifend verstanden werden: Wärme, Kälte, Strom und Mobilität bilden eine Einheit. Je frühzeitiger die Energieversorgung im Projekt mitgedacht wird, desto größer ist die Chance auf eine klimaneutrale Versorgung. Und auch eine mögliche Förderung kann so frühzeitig mitgedacht und organisiert werden. Einen kurzen Einblick zu den Fördermöglichkeiten für erneuerbare Wärme im Gebäude oder Quartier bieten diese Folien aus unserem letzten Praxis Check-Webinar.
Fördermöglichkeiten für die Wärmepumpe
Auch wenn die Wärmepumpen-Technologie, je nach genutzter Wärmequelle, in der Anschaffung anfangs teurer ist als konventionelle Systeme und außerdem die Planung etwas aufwändiger ist als für klassische Anlagentechnik (es sind niedrige Rücklauftemperaturen im Heizungssystem erforderlich), können sie mit dieser Förderung und über eine längere Abschreibedauer sogar Kosten einsparen – von den vermiedenen CO2-Emissionen und damit der Abwendung von Umweltschäden ganz abgesehen.
Michael blickt positiv in die Zukunft: „Wärmepumpen sind ein Schlüssel hin zu einer klimaneutralen Versorgung. Durch den Einsatz von Ökostrom für die Wärmepumpen rückt eine CO2-freie Wärmeversorgung in greifbare Nähe.“
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