Erneuerbare Energien

Das Aufbauprogramm für Wärmepumpen ...

... zukunftsfähig gestalten

Donnerstag, 12.01.2023

Experten aus Wissenschaft, Planung, Monitoring, Entwicklung und Vertrieb von Solar- und Wärmepumpensystemen haben ein Eckpunktepapier zum „Aufbauprogramm Wärmepumpe“ des BMWK ausgearbeitet [1]. Die Unterzeichnenden des Papiers sehen das Ausbauprogramm als eine große Chance an, die jahrzehntelang verschlafene Wärmewende nun umzusetzen, allerdings sehen sie gleichzeitig auch große Gefahren, falls der Ausbau nicht strategisch zielgerichtet erfolgt. Daher schlagen die Unterzeichnenden eine Flankierung durch regulatorische und fördertechnische Rahmenbedingungen vor, um sicherzustellen, dass der heute und in Zukunft mögliche Stand der Technik angewandt wird und die Klimaziele und die angestrebte Energiesouveränität Deutschlands nicht gefährdet werden. Das an Dr. Robert Habeck adressierte Papier wurde am 8. Juli 2022 beim Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz eingereicht.

Kernsaniertes Mehrfamilienhaus beheizt mit Wärmepumpe und „SOLINK“-PVT-Wärmepumpenkollektoren.
Quelle: Consolar
Kernsaniertes Mehrfamilienhaus beheizt mit Wärmepumpe und „SOLINK“-PVT-Wärmepumpenkollektoren.

Die Bundesregierung mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) strebt den schnellen Ausstieg aus fossil versorgten Heizsystemen an. Laut Veröffentlichung „Energiesparen für mehr Unabhängigkeit“ vom 17. Mai 2022 „soll es über eine Reform der BEG (Bundesförderung für effiziente Gebäude) zudem verstärkte Anreize für den Wechsel von fossilen Energieträgern auf Erneuerbare geben, also u. a. etwa »weg von der Gasheizung hin zur Wärmepumpe«“. Den Wärmepumpenhochlauf soll das „Aufbauprogramm Wärmepumpe“ unterstützen. „Ziel ist, die Zahl neu installierter Wärmepumpen bis 2024 auf über 500.000 Stück pro Jahr zu steigern.“

Der Umbau von einer fossilen zu einer zu großen Teilen strombasierten Wärmeversorgung parallel zur Elektrifizierung der Mobilität stellt für das zukünftig auf 100 Prozent erneuerbaren Energien (EE) basierende Stromsystem eine hohe Herausforderung dar. Damit Kohlekraftwerke, wie im Koalitionsvertrag vorgesehen, rasch abgeschaltet werden können und eine Renaissance der Kernkraftwerke vermieden wird, muss zum einen der Ausbau der erneuerbaren Stromproduktion insbesondere in Form von Wind und Photovoltaik (PV) den wachsenden Strombedarf für den Betrieb von Wärmepumpen zusätzlich zur Elektromobilität deutlich überschreiten. Zum anderen muss gleichzeitig durch klare Effizienzvorgaben eine Begrenzung der Zunahme des Strombedarfs durch Wärmepumpen und E-Mobilität erfolgen. Damit auch Gaskraftwerke für die Spitzenlasten nicht mehr benötigt werden, sind ausgeprägte Bedarfsspitzen im Stromnetz zwingend zu vermeiden. Wärmepumpen haben den größten Stromverbrauch an kalten Wintertagen, das heißt zu Zeiten, zu denen nur eine geringe Stromerzeugung durch PV-Anlagen vorliegt und teilweise auch Elektroenergie aus On-Shore-Wind-Anlagen nur begrenzt zur Verfügung steht. Sie sollten daher gerade bei tiefen Außentemperaturen effizient arbeiten und einen möglichst geringen Stromverbrauch haben. Schlecht ausgelegte oder ungünstig betriebene Wärmepumpensysteme führen dazu, dass zu Zeiten der größten Last (kalte, feuchte Jahreszeit) die in fast allen Wärmepumpen vorhandenen Elektroheizstäbe aktiviert werden und die Heizleistung der Wärmepumpen ersetzen. Das führt in der Folge zu etwa dreifach erhöhten Strombedarfsspitzen, die – falls zeitgleich in vielen Anlagen auftretend – kritisch für einen stabilen Netzbetrieb werden können.

Funktionsschema „WP-Cockpit“: Die über ein kostengünstiges Zählerset erhobenen Daten werden an die „WP-Cockpit“-App übermittelt. Die Messergebnisse werden validiert und anonymisiert bereitgestellt, um es allen Interessierten zu ermöglichen, anhand der gewonnenen Daten die Effizienz von Wärmepumpensystemen zu ermitteln und zu bewerten sowie ggf. zu optimieren.
Quelle: sustainable data platform, Beispiel mit Bilanzgrenze für System-Jahresarbeitszahl
Funktionsschema „WP-Cockpit“: Die über ein kostengünstiges Zählerset erhobenen Daten werden an die „WP-Cockpit“-App übermittelt. Die Messergebnisse werden validiert und anonymisiert bereitgestellt, um es allen Interessierten zu ermöglichen, anhand der gewonnenen Daten die Effizienz von Wärmepumpensystemen zu ermitteln und zu bewerten sowie ggf. zu optimieren.

Effizienzvorgabe unabhängig von EE-Anteil im Stromnetz und von der Quelle der Wärmepumpe

Um sicherzustellen, dass die Wärmewende gelingt und zusätzlich zu einer stabilen, sicheren und unabhängigen Versorgung basierend auf 100 Prozent erneuerbaren Energien führt, wurden von den Unterzeichnenden des Eckpunktepapiers unter anderem folgende Maßnahmen vorgeschlagen:

Die Effizienzanforderungen der BEG an Wärmepumpen beziehen sich seit 2020 auf die „jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz“ ƞs (= ETAs). ETAs wird aus der jahreszeitbedingten Leistungszahl durch Division mit dem Primärenergiefaktor für Strom errechnet. Problematisch ist dabei, dass bei zukünftig niedrigeren Primärenergiefaktoren Wärmepumpen technisch ineffizienter werden können, ohne dass sich ETAs verschlechtert. Dadurch steigt der Strombedarf insbesondere in der Heizperiode. Das Gegenteil sollte jedoch der Fall sein: Die Anforderungen an die Effizienz sollten steigen. Aus dem gleichen Grund sollten die Anforderungen an Heizsysteme, für die ab 2024 ein Anteil von mindestens 65 Prozent EE gefordert wird, auch in Zukunft nicht mit zunehmendem EE-Anteil im Strommix abgesenkt werden, das heißt, die Effizienzanforderungen an die Heizsysteme sollen dadurch nicht sinken.

In dem Eckpunktepapier wird eine strikte Orientierung von Zulassungen und Förderungen an der tatsächlichen Effizienz von Wärmepumpen gefordert, unabhängig vom Typ der Wärmepumpe. Das heißt, dass bei den Anforderungen kein Unterschied zwischen Luft- und Erdsonden-Wärmepumpen bestehen sollte. Erdreich-Wärmepumpen belasten bereits heute bei gleicher Jahresarbeitszahl das Stromnetz weniger als Luft-Wärmepumpen, da ihr Stromverbrauch insbesondere im Winter geringer ist.

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Dienstag, 02.05.2023

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