Wärmepumpenanlagen gelten als Heizsysteme der Zukunft, aber ihre Effizienz steht oft in Frage. Die in Katalogen angegebenen Werte werden in der Realität oft nicht erreicht. In der Schweiz wird nicht nur darüber diskutiert, sondern auch an Lösungen gearbeitet, um effizientere Anlagen zu schaffen. Unter günstigen politischen Rahmenbedingungen und kontinuierlichen Verbesserungen der Effizienz und Wirtschaftlichkeit könnten sich die Jahresarbeitszahlen der verschiedenen Wärmepumpentypen und -anwendungen in den nächsten 30 Jahren fast verdoppeln. Das wurde auf der 26. Tagung des Forschungsprogramms “Wärmepumpen und Kältetechnik” des Bundesamtes für Energie diskutiert.
Wärmepumpen: Effiziente Energiewandler mit Potenzial
Wärmepumpen sind theoretisch sehr effiziente Energiewandler. Mit Strom aus dem öffentlichen Netz oder von Photovoltaik-Anlagen auf dem eigenen Hausdach kann eine Vielzahl an nutzbarer Wärme erzeugt werden. Doch die Effizienz, die im Labor oder auf den Prüfständen der Hersteller erreicht wird, ist nicht immer in der Praxis gegeben. Messungen an realisierten Wärmepumpenanlagen in Deutschland und der Schweiz zeigen, dass die prognostizierte Effizienz oft nicht erreicht wird. Durch sorgfältige Planung und Marktbearbeitung sowie nationale und internationale Forschungsprojekte hat die Schweiz sich zu einem Vorreiter für innovative Wärmepumpenlösungen entwickelt.
Monitoring-Studie zeigt Schwachstellen
Das Institut für Energiesysteme der Interstaatlichen Hochschule für Technik (NTB) führt in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Energie eine Studie durch, bei der die tatsächliche Effizienz von Wärmepumpenanlagen im Betrieb gemessen wird. Die Studie umfasst mittlerweile 20 Wärmepumpenanlagen zum Heizen und zur Trinkwassererwärmung in Einfamilienhäusern. Die Messungen zeigen, dass Luft/Wasser-Wärmepumpen eine Jahresarbeitszahl von 4,0 beim Heizen und 3,7 für Heizen in Kombination mit Trinkwassererwärmung erreichen. Sole/Wasser-Wärmepumpen erzielen im reinen Heizbetrieb Jahresarbeitszahlen von mehr als 6, in Kombination mit Trinkwassererwärmung sinkt die JAZ auf ca. 5,2. Besonders die Trinkwassererwärmung mittels Wärmepumpe hat noch Verbesserungspotenzial.
Politik beeinflusst Jahresarbeitszahl
Die Rolle, die die Wärmepumpe im Jahr 2050 spielen wird, hängt nicht nur von der technischen Entwicklung der Wärmepumpensysteme ab, sondern auch von den politischen Rahmenbedingungen. Aktuell wird die Entwicklung der Kältemittel durch die europäische F-Gase-Verordnung beeinflusst. Zukünftige Entwicklungen im Bereich Legionellenbekämpfung und Wärmequellen können ebenfalls Auswirkungen auf die Effizienz und Leistung von Wärmepumpen haben. Eine Prognose zeigt, dass unter günstigen politischen Rahmenbedingungen und bei optimaler Auslegung der Wärmepumpen eine Jahresarbeitszahl von bis zu 9,1 erreicht werden kann.
Solution-Tool für Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern
Wärmepumpen werden im Neubaubereich immer beliebter, aber in Mehrfamilienhäusern werden sie noch selten eingesetzt. Das Forschungsprogramm IEA HPT Annex 50 arbeitet daran, verschiedene Lösungsansätze für den Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern zu definieren. Eine Datenbank mit bereits erfassten Beispielen aus verschiedenen Ländern steht zur Verfügung. Ziel ist es, ein Tool zu entwickeln, das bei der Entscheidungsfindung für den Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern unterstützt.
Fazit und Ausblick
Die Entwicklung von Wärmepumpen ist eng mit den politischen Rahmenbedingungen und technischen Fortschritten verbunden. Mit kontinuierlichen Verbesserungen der Effizienz und Wirtschaftlichkeit sowie günstigen politischen Rahmenbedingungen könnten sich die Jahresarbeitszahlen von Wärmepumpen in den nächsten 30 Jahren deutlich verbessern. Dabei spielen auch Faktoren wie das verwendete Kältemittel, die Trinkwassererwärmung und die Wahl der Wärmequelle eine Rolle. Mit einem ganzheitlichen Ansatz und der Einbeziehung von Erfahrungsberichten und Datenbanken kann die Planung und der Einsatz von Wärmepumpen in Zukunft weiter optimiert werden.
