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Erneuerbare Energien

Das Beste aus zwei Welten

Gaswärmepumpe im Einsatz beim Solar Decathlon in Wuppertal

Freitag, 17.06.2022

Die Thermodynamik macht es möglich: Durch intelligentes Verknüpfen von Wärmeströmen können verschiedene Quellen und Ressourcen kombiniert werden.

Das Bild zeigt das Veranstaltungsgelände des Hochschulwettbewerbs Solar Decathlon Europe 21/22.
Quelle: Wolf Sondermann/SDE 21/22
Das Veranstaltungsgelände des Hochschulwettbewerbs Solar Decathlon Europe 21/22 in Wuppertal.

Niederkalorische Umweltwärme leistet eine umfassende, nahezu unerschöpfliche Grundlast. Die Erzeugung von Spitzenlasten ist dagegen aufwändiger. Gaswärmepumpen schlagen hier zwei Fliegen mit einer Klappe, denn sie binden in nur einem Gerät mindestens zwei Energieformen ein – für die Nutzung vom Einfamilienhaus bis ins Nahwärmenetz.

Die Zukunft von Erd- und Flüssiggasheizungen ist ungewiss. Die Klimaschutzziele und Förderrichtlinien werden an immer höhere Gehalte erneuerbarer Energie (EE) angepasst und schon 2024 wird ein EE-Mindestanteil von 65 Prozent aller Voraussicht nach Pflicht werden. Es liegt auf der Hand, dass dies auch mit bivalenten Installationen von beispielsweise Gas-Brennwerttechnik und Solarthermie nur schwierig zu erreichen sein wird.

Es müssen stets weitere erneuerbare Energiequellen, wie zum Beispiel eine Holzheizung oder eine mit grünem Strom angetriebene Trinkwasser-Wärmepumpe, ins System mitaufgenommen werden, um die verschärften Ziele zukünftig zu erfüllen.

Hybridgeräte aus Gas-Brennwerttechnik und elektrischen Wärmepumpen werden seit einigen Jahren von allen führenden Herstellern der Heizungstechnik angeboten. Diese Kombianlagen vereinen das Beste aus zwei Welten, indem sie elektrische Wärmepumpen in einem für die Geräteeffizienz optimalen Temperaturfenster arbeiten lassen. Die Brennwerttechnik übernimmt darin jene Spitzenlasten, in denen die Effizienz der elektrischen Wärmepumpe abnimmt. Zusammen erreichen diese Technologien eine verlässliche, kosteneffiziente und gleichzeitig klimaschonende Wärmeversorgung im Gebäude.

Das Bild zeigt ein Beispiel eines Hauses.
Quelle: VIRTUe/SDE 21/22
Beispiel eines Hauses, das in Wuppertal stehen wird. Hier das Konzept vom Team VIRTUe aus Eindhoven.

Im Gebäudebestand fällt die Entscheidung: Aber wird der Strom knapp?

Aber vor allem im veralteten Gebäudebestand wird die Heizungstechnik der Zukunft aufwändiger werden, wenn eine grundlegende Sanierung ansteht. Während Neubauten vom Start weg mit hohem Dämmstandard und Flächenheizsystemen auf die Beheizung mittels elektrischer Wärmepumpe vorbereitet werden können, sind die Herausforderungen für die vielen Millionen Bestandsgebäude ungleich größer.

Es wird viele verschiedene Einzelfallbetrachtungen geben müssen, die genauso unterschiedlich sein können, wie die Bewohner der jeweiligen Gebäude. Herausforderungen bestehen insbesondere dann, wenn die Sonneneinstrahlung wegen hoher Bäume, einer ungünstigen Ausrichtung der Dachflächen oder sogar einer zur Installation von Solartechnik ungeeigneten Eindeckung nicht ohne Weiteres genutzt werden kann oder auch, wenn der Denkmal- oder Ensembleschutz Veränderungen an der Gebäudehülle verhindert.

In so einem Fall schafft der Einsatz einer elektrischen Wärmepumpe die Abhängigkeit von einer starken und verlässlichen Stromzufuhr für den Betrieb eines entsprechend leistungsstarken Gerätes. Leider kommt der notwendige Ausbau von Stromnetzen in der Fern- und Verteilnetzversorgung nur schleppend voran und auch die Erzeugungskapazitäten von erneuerbarem Strom werden mittelfristig nur unzureichend zur Verfügung stehen. Aus diesem auch in seiner grundlegendsten Struktur und bis in kleinste Waben an die multidirektionalen Energieflüsse der Zukunft anzupassenden Stromnetz wollen dann neben Einfamilienhäusern auch Elektrofahr-zeuge und die dekarbonisierte Industrie versorgt werden: Die Konkurrenz zwischen den Nutzern wird steigen!

Galerie

  • Das Veranstaltungsgelände des Hochschulwettbewerbs Solar Decathlon Europe 21/22 in Wuppertal.
  • Beispiel eines Hauses, das in Wuppertal stehen wird. Hier das Konzept vom Team VIRTUe aus Eindhoven.
  • Das Grundprinzip von Gaswärmepumpen unterscheidet sich nicht von elektrischen Wärmepumpen.
  • Das Funktionsprinzip der thermischen Verdichtung in einem konstanten Volumen.
  • Thermisch angetriebene Gasabsorptionswärmepumpen auf dem Dach einer Schule: Hier wird zusätzlich zu Verbrennungs- und Umweltwärme noch die Mischungsenergie (Enthalpie) von Ammoniak und Wasser für die Heizung und Brauchwarmwasserbereitung genutzt.
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Mittwoch, 08.06.2022

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