Wärmepumpen im Gebäudebestand als Kern der Wärmewende

Strombedarf lässt sich je nach Gebäude-Effizienz bis zu 73 % mit Solarstrom decken.

Der notwendige Umbau des Wärmesektors von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Technologien ist unumstritten. In diesem Kontext kommt dem Wärmepumpeneinsatz in Bestandsgebäuden eine besondere Rolle zu. Mit pragmatischen Modernisierungsmaßnahmen können Wärmepumpen in Bestandsbauten heute meist problemlos nachgerüstet werden. Der notwendige Strombedarf der Wärmepumpe lässt sich je nach Gebäude-Effizienzklasse bis zu 73 % mit Solarstrom decken. Dies hat EUPD Research im Auftrag von E3/DC untersucht.

Der Energiebedarf von Gebäuden steht vor dem Hintergrund der aktuellen Gaskrise im Mittelpunkt der Diskussion. Moderne Neubauten weisen einen jährlichen Verbrauch an Heizenergie pro Quadratmeter von unter 30 kWh auf. Ab Effizienzklasse D steigt der durchschnittliche Strombedarf auf über 100 kWh pro Quadratmeter und Jahr, in der Klasse H sogar auf über 250 kWh. Eine Analyse des Bonner Markt- und Wirtschaftsforschers EUPD Research im Auftrag des Heimspeicher- und Ladetechnikanbieters E3/DC zeigt, dass das Gros der Häuser eine relativ schlechte Energieeffizienz besitzt. Über die Hälfte (55 %) der 16,1 Millionen Ein- und Zweifamilienhäuser werden den Energieeffizienzklassen F bis H zugeordnet.(1) Der Wärmebedarf aller Ein- und Zweifamilienhäuser in Deutschland summiert sich der Untersuchung nach auf 337 TWh.

Wärmepumpen – Heizsystem der Energiewende Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein umgekehrtes Kühlsystem, das der Umgebung Wärme entzieht und diese an die Heizkörper im Gebäude abgibt. Generell kann zwischen Luft, Wasser und Erde als Wärmespender unterschieden werden. Wird zum Betrieb der Wärmepumpe Ökostrom oder idealerweise Solarstrom vom eigenen Dach verwendet, ist dieses Heizsystem als klimaneutral zu verstehen. Aufgrund der einfachen Installation ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe am stärksten in Deutschland verbreitet und umfasste in 2021 82 % der Wärmepumpeninstallationen(2) Sole-Wasser oder auch Erdwärme-Wärmepumpen beziehen die Wärme aus dem Erdreich. Dies geht zwar mit einer verbesserten Effizienz, aber auch höheren Kosten einher.

Neben den einmaligen Investitionskosten ist der Strombedarf im Anlagenbetrieb bestimmend für die Kosten einer Wärmepumpe. Wichtig ist die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ), also das Verhältnis von zugeführter Energie (Strom) zu erzeugter Energie (abgegebene Wärme). Je nach Technologie unterscheiden sich diese Faktoren deutlich. Luftwärmepumpen in Bestandsgebäuden erreichen einer Analyse des Fraunhofer ISE zufolge im Durchschnitt eine JAZ von 3,1 und Erdwärmepumpen eine JAZ von 3,7.(3)

Die Wärmewende findet im Gebäudebestand statt Im Jahr 2021 waren Wärmepumpen mit einem Anteil von 54% erstmals für mehr als die Hälfte aller Heizungen im Neubau verantwortlich.(4) Dies bedeutet gleichzeitig, dass mit 69 % der Großteil der insgesamt 154.000 Wärmepumpen des Jahres 2021(5) in Bestandsgebäuden installiert wurde. Eine grundsätzliche Herausforderung besteht dabei in der zumeist geringeren Vorlauftemperatur, die im Neubau bereits in der Planung berücksichtigt wird. Dies ist in älteren Bestandsbauten meist nicht umsetzbar. Der Einsatz von Wärmepumpen im Altbau sollte im Regelfall mit Modernisierungsmaßnahmen einhergehen, die den Energiebedarf des Gebäudes senken. In vielen Fällen lassen sich Vorlauftemperaturen bei bestehenden Heizungsanlagen mit Modifikationen hinreichend senken. Zudem sind mittlerweile Hochtemperatur-Wärmepumpen mit 70 Grad Vorlauftemperatur erhältlich.

Je nach Energieeffizienz des Gebäudes variiert der jährliche Strombedarf der Wärmepumpe um den Faktor 10 zwischen ca. 1.300 kWh in der Effizienzklasse A+ und bis zu 13.000 kWh in der Klasse H. Die Installation einer PV-Anlage mit Stromspeicher kann dazu beitragen, diesen Strombedarf mit eigenerzeugtem Strom zu decken. Mittels der Kombination aus 15 kWp PV-Leistung und 15 kWh Heimspeicher lassen sich je nach Effizienz des Gebäudes zwischen 36 und 73 % des Strombedarfs solar decken.

Das Fazit aus Sicht von EuPD Research: Ein Umbau des Wärmesektors hin zu CO₂-neutralen Technologien kann nachhaltig nur gelingen, wenn die Erzeugungsseite des zusätzlich benötigten Stroms mitgeplant wird. PV-Anlagen mit Heimspeichern und intelligentem Energiemanagement bieten sich hier als verbrauchsnahe Stromerzeugung an und können dazu beitragen, Belastungen der Stromnetze zu reduzieren.

(1)BMWi 2020 (2)Bundesverband Wärmepumpe 2022 (3)Fraunhofer ISE 2020 (4)Destatis 2022 (5)Bundesverband Wärmepumpe 2022