Klimafreundliches Heizen im Altbau mit Wärmepumpen?

Ziele des Gebäudeenergiegesetzes

Entsprechend dem neuen Gebäudeenergiegesetz soll ab 1. Januar 2024 jede neu eingebaute Heizung zu 65% erneuerbaren Energie betrieben werden und ab 2045 dürfen die Heizungen nicht mehr mit fossilem Erdgas oder Heizöl betrieben werden. Praktisch bedeutet das ein Ende der Öl- und Gasheizungen. Weiterhin werden die Pelletheizungen künftig weniger gefördert und nicht mehr empfohlen, was auch diesen Heizungstyp finanziell uninteressant macht. Die Pelletheizung wird in diesem Artikel nicht weiter betrachtet, weil der Rohstoff zukünftig begrenzt sein wird. Doch was bedeutet das für ältere Gebäude, in denen diese Heizungstypen bisher verbaut wurden?

Energiequellen, die noch stark ausgebaut werden können sind Wind und Photovoltaik. Beide erzeugen grünen, CO2 neutralen Strom mit dem Gebäude beheizt oder mit dem grüner Brennstoff erzeugt werden können. Für CO2 neutrale Heizungen bieten sich folgende Technologien an:

  1. Gasheizung mit grünem Wasserstoff oder grünem Gas
    • Erprobte Heizungstechnik und Infrastruktur.
    • Wir teilweise als Zukunftstechnologie von Heizungsfirmen beworben.
    • Unklar ist, ob bis 2045 ausreichende Mengen zur Verfügung stehen
  2. Elektroheizung
    • Günstige Heiztechnik mit geringer Investition
    • Nicht empfohlen aufgrund hoher Elektrizitätskosten
  3. Wärmepumpe
    • Hauptsächliche Heizungstechnik im Neubaubereich
    • Wurde bisher im Altbaubereich nicht empfohlen. Höhere Verluste bei Heizkörpern die eine höhere Vorlauftemperatur erfordern.

Primär Energiebedarf

Trotz der Nachteile wird derzeit die Wärmepumpe empfohlen, wenngleich die schlechte Dämmung und die hohe Vorlauftemperatur den Wirkungsgrad verschlechtert. Doch was bedeutet das für den Primär-Energiebedarf, also den Strom der durch Photovoltaik oder Windkraft erzeugt werden muss. In der folgenden Abbildung wurde berechnet wie viel grüner Strom erforderlich ist um das Haus zu beheizen bzw. um den Wasserstoff oder das grüne Gas zu erzeugen:

Die Abbildung setzt die Effizienznachteile von Wärmepumpen ins Verhältnis zu den Alternativen. Es zeigt sich deutlich, dass selbst bei hoher Vorlauftemperatur die Wärmepumpe immer noch um Faktoren effizienter ist als die Elektroheizung oder das grüne Gas.

Speicherbarkeit

Ein Vorteil des grünen Wasserstoffs oder des grünen Gases ist die langfristige Speicherbarkeit. Oft wird argumentiert, dass das grüne Gas aus den Stromüberschüssen kostenlos produziert werden kann. Sollten alle Einfamilienhäuser in Kusterdingen (Annahme 2000 … 2500) mit grünem Gas beheizt werden, wären ca. 100 GWh nötig. So groß sind die Stromüberschüsse bei weitem nicht, wenn man sich vergegenwärtigt, dass der Jahresbedarf an elektrischer Energie in Kusterdingen 17,5 GWh ist (Quelle: Einstiegsberatung der Gemeinde Kusterdingen). Der grüne Wasserstoff muss also auch aus wertvollem grünem Strom produziert oder importiert werden. Außerdem wird er in anderen Anwendungen – die weniger gut elektrifiziert werden können – dringender gebraucht.

Reizvoll ist auch die Überlegung, durch die eigene Fotovoltaik in den Sommermonaten Wasserstoff zu erzeugen und dann in den Wintermonaten das Haus zu beheizen. Um auf diese Weise Energieautark zu werden wären ca. 200m2 Fotovoltaik Fläche erforderlich. Auf typischen Einfamilienhäusern sind ca. 40 — 100 m2 Fläche für Photovoltaik verfügbar. Eine Autarkie ist so für die wenigsten Kusterdinger erreichbar – ganz abgesehen vom hohen Investitionsbedarf für Elektrolyse und Speicherung des Wasserstoffs, der diese Lösung wirtschaftlich uninteressant macht.

Zusammenfassung

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Wärmepumpe auch im Altbaubereich eine gute Lösung ist und weit weniger erneuerbare Energie braucht als die Alternativen. Die Effizienznachteile von schlechter Dämmung und hoher Vorlauftemperatur wirken sich um ein Vielfaches geringer aus als die Verluste zur Erzeugung von grünem Gas oder Wasserstoff.

Zugrundeliegende Annahmen

Grundlage der Berechnungen:

  • Einfamilienhaus, Baujahr 1968, 160m2 Wohnfläche
  • Bisheriger Ölverbrauch 3500 Liter/Jahr
  • Wärmebedarf nach Dämmung (Wand, Fenster): 25000 kWh (20% davon Warmwasser)
  • Effizienz Regenerativer Strom –> Metan –> Wärme: 58% (Quelle: Wasserstoff – Schlüssel im künftigen Energiesystem | Umweltbundesamt)
  • Jahresarbeitszahlen Wärmepumpen (Quelle: Jahresarbeitszahlrechner um 0.5 … 1 reduziert, da zu optimistisch):
    • Luft – Wasser bei Fußbodenheizung (Vorlauftemperatur 35°C): 3,4
    • Erdsonde bei Fußbodenheizung (Vorlauftemperatur 35°C): 4,7
    • Luft – Wasser bei Heizkörpern (Vorlauftemperatur 55°C): 2,5
    • Erdsonde bei Heizkörpern (Vorlauftemperatur 55°C): 3,2
    • Luft – Wasser, Warmwasser: 3.0
    • Erdsonde, Warmwasser: 3,2

4 thoughts on “Klimafreundliches Heizen im Altbau mit Wärmepumpen?

  1. Vielen Dank für die konkreten Zahlen. – Sie bestätigen mich in unserer Einschätzung, dass wir trotz Ur-Altbau eine Wärmepumpe einsetzen werden. Überraschend ist, dass eine mit grünem Gas betriebene Heizung so viel weniger effizient ist. Liegt vermutlich daran, dass grünes Gas – im Gegensatz zu Erdgas – eben keine Primärenergie ist und Umwandlungsverluste im Rucksack hat, oder?

    1. Hallo Dieter, wenn wir die aufgewendete elektrische Energie zugrundelegt, ist das so. Wärmepumpen gewinnen 200% – 300% Wärme aus der Umwelt. Grünes Gas verliert 50% der Energie als Wärme an die Umwelt. Gruß, Josef.

  2. dankedanke für die übersicht, das macht mi a bissi schlauer !

    wie isses mit forschungsgeldern/projekten zum thema (anno dazumal war ja das gemeine, daß kernenergie über alles gesponsert wurde; schwerpunkte heute?)
    gibt es auch einpreisungen der problematischen seiten wie
    – verwüstungen beim lithium.etc.abbau
    – entsorgungsfragen windkraftanlagen beton/rotorblätter
    -technikfolgenabschätzung bei 20 millionen wärmepumpen, davon vielleicht die hälfte grundwasser
    -recycling batteriespeicher
    -die schlechten EU-scherze zur “UNnachhaltigkeit” von holzfeuerung, was ja die hauptsächlich verbleibende erneuerbare UND resiliente energiequelle wäre (blackout) ?
    für ein paar literaturhinweise gleich nochn danke !
    raimund grüßt

    1. Hallo Raimund, mein Artikel hat nicht den Anspruch eine umfassende Abhandlung von Vor- un Nachteilen unterschiedlicher Techniken zu sein. Es wird nur berechnet, wie viel elektrische Energie nötig ist um ein Haus zu beheizen. Gruß, Josef

Schreibe einen Kommentar zu raimund raytarowski Antworten abbrechen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert