Helfen Wärmepumpen dabei, den neuen Wärmebedarfs des Landes zu decken? Die Investitionskosten sind hoch, die Heizkosten dafür aber geringer.
Seit langem schon wird den erneuerbaren Energien eine große Zukunft zugeschrieben. Die bisherigen Energieträger, wie Kohle, Gas und Öl gehen zu Ende und immer mehr Bedeutung kommt Energieträgern, wie Sonnenstrahlen, Wind, Wasser, Biogas und -masse und vor allem Holz zu. Verwunderlich ist allerdings, dass die erneuerbaren Energien, vor allem bei der Wärmeerzeugung noch nicht längst Einzug gehalten haben. In Deutschland machen sie bislang nur 5,5% (2005) des Marktanteils aus.
In den letzten Jahren zeichneten sich allerdings erhebliche Veränderungen und Fortschritte ab. Gerade weil es bei Öl eine so extreme Preissteigerung gab, stieg die Nachfrage bei dem Rohstoff Holz. Teilweise war die Nachfrage sogar so gestiegen, dass es zu Lieferengpässen kam und manche Forstämter im Frühjahr schon keine Bestellungen für den nächsten Winter mehr entgegennehmen konnten. Durch die vermehrte Nutzung rückte dann auch wieder die Gefahr oder mögliche Umweltbelastung durch die Verbrennung von Holz in den Blickpunkt. Zwar ist die Verbrennung CO2 neutral, d.h. bei der Verbrennung entseht nur so viel CO2 wie beim Wachstum in das Holz eingebunden wurde oder auch bei der Verrottung entstanden worden wäre, aber mit der Verbrennung ist eine Feinstaubbelastung verbunden, die zum Problem werden könnte und in den letzten Jahren viel zu sehr vernachlässigt wurde. Mit modernen Pelletöfen wurde aber entsprechend Forschung betrieben und Mittel und Wege gefunden den Ausstoß auf ein Maß zu verringern, das das von Ölheizungen nicht übersteigt. Allerdings sind noch viele alte Geräte in Gebrauch, die entscheidend zur Feinstaubbelastung der Luft beitragen und der ansonsten sehr umweltverträgliche Rohstoff Holz sollte sparsam und nur mit moderner Feuerungstechnik verbrannt werden.
Alleine kann keine der erneuerbaren Energien den gesamten Wärmebedarf eines Hauses bereitstellen und somit Öl oder Gas vollkommen ersetzen, d.h. verschiedene Maßnahmen zur Energieeinsparung sollten kombiniert werden und sich somit ergänzen. Die alleinige Nutzung von Sonnenenergie ist beispielsweise allein aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht umsetzbar.
Aber es gibt in der Umwelt noch eine andere Form der Wärme die zur Nutzung bereit steht: In der Außenluft, der Erde und im Wasser. Zwar entspricht die Temperatur noch nicht der Wärme, wie sie im Winter für einen behaglichen Raum benötigt wird, aber sie ist in ausreichender Menge vorhanden und die Lösung sind Wärmepumpen.
Das Prinzip einer Wärmepumpe findet man bereits in jedem Haushalt vor, in Form eines Kühlschrankes oder einer Gefriertruhe. Eine Wärmepumpe entzieht der Luft im Inneren der Geräte die Wärme und gibt sie an die Außenluft im Raum weiter. Funktionsprinzip der Wärmepumpe ist dabei folgendes: Das Kältemittel wird auf der einen Seite verdampft und nimmt somit Wärme auf, auf der anderen Seite gibt es diese Wärme durch Kompression und somit Verflüssigen wieder ab. Bei einer entsprechenden Wärmepumpenheizung kommt im Gegensatz zum Aggregat im Kühlschrank die „warme Seite“ zu tragen.
Die Einfachheit des Prinzips lässt dazu verleiten, anzunehmen, alle Probleme seine damit gelöst und manche Bauherren freuen sich bereits über eine gewisse Unabhängigkeit, die sie damit zu erreichen vermuten. Doch zu früh gefreut: für den Kompressor einer Wärmepumpe benötigt man Antriebsenergie, die fast ausschließlich, besonders in kleineren Wohnhäusern, mit Strom bereitgestellt wird. Und dieser entsteht nicht in der Steckdose, sondern in Kernkraftwerken oder konventionellen Kraftwerken.
Um also über die Effizienz einer Wärmepumpe eine Aussage treffen zu können sollte man den Energiebedarf einer genaueren Betrachtung unterziehen.
Unter ökologischen und energetischen Gesichtspunkten ist vor allem das Verhältnis der über das Jahr bereitgestellten Umweltwärme zu dieser Antriebsenergie interessant. Bei Erdwärmepumpen liegt die Jahresarbeitszahl, die dieses Verhältnis beschreibt und nicht mit der Leistungszahl e für den Wirkungsgrad in einem bestimmten Betriebszustand zu verwechseln ist, in einer Größenordnung von 3,4 bis 4,5.
Als Alternative zum Strom eignen sich für den Antrieb von Wärmepumpen auch Gas- oder Dieselmotoren. Sie haben den Vorteil geringerer Energieverluste für ihre Bereitstellung, aber die Anlagentechnik ist für den Wohngebäudebereich zu teuer.
Die Jahreszahl wir größer und somit günstiger, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und der gewollten Nutzwärme nicht zu groß ist und zwar hat damit die Temperatur der Heizwärme entscheidenden Einfluss auf die Effizienz. Je höher die benötigte Heizwärme, desto höher der Aufwand der Wärmepumpe und dementsprechend sinkt die Arbeitszahl.
Gut eingesetzt werden können Wärmepumpen daher in Bereichen, wo man mit einer Vorlauftemperatur von unter 50 Grad auskommt, wie bei Flächenheizsystemen, wie Fußboden- oder Wandflächenheizung (Werte untere 35 Grad Vorlauftemperatur möglich).
Eine gute Dämmung und Isolierung der Außenwände tragen ebenfalls zur Effizienz der Pumpe bei. Wie die Temperatur der Nutzwärme ist natürlich auch die Temperatur der Wärmequelle ausschlaggebend. Das Erdreich oder das Grundwasser ist Dank seiner stabilen Temperatur von über 8 Grad, vor allem auch im Winter, deshalb besser geeignet als die Außenluft, da diese ja, insbesondere wenn am meisten Wärme benötigt wird, stark abgekühlt ist und ein niedriges Temperaturniveau aufweist. Zwar lässt sich die Außenwärme gut erschließen, doch sind die Jahresarbeitszahlen wegen den zuvor genannten Gründen oft so gering dass die aus ökologischer Sicht betrachtet, oft nicht besser sind als konventionelle Öl- oder Gasheizungen. Vorsicht ist auch beim Einsatz von elektrischen Heizstäben für die Spitzenlastabdeckung geboten. Oft ist die in den Energieausweisen für Neubauten festgelegte Innentemperatur deutlich unter der behaglichen Raumtemperatur für Menschen und die Abwärme der Menschen und elektrischen Geräte viel zu hoch angesetzt. Das heißt der Arbeitsanteil des Heizstabs wird oftmals falsch kalkuliert und die Stromrechnung kann erschreckend hoch ausfallen.
Ebenfalls mit Vorsicht zu genießen sind sogenannte Abluftwärmepumpen, vorrausgesetzt das Dämmniveau ist nicht entscheidend besser als von der Energie-Einspar-Verordnung gefordert, wie es bei den meisten Blockhäusern der Fall ist. Die Abluft enthält nämlich eine geringere Menge Wärme als sie für die Versorgung des Heizungssystems bei niedrigen Außentemperatur benötigt wird.
Eine weitere Lösung des Problems sehen viele auch im zusätzlichen Betrieb eines Kamins oder eines Kachelofens, der dann an besonders kalten Tagen unterstützend zur Wärmepumpe eingesetzt werden soll. Grundsätzlich sinnvoll, es sind aber einige Tücken zu beachten. Abluftanlagen lassen im Haus nämlich einen Unterdruck entstehen, wodurch die Gefahr entsteht, dass giftige Gase vom Ofen in die Raumluft gesogen wird. Ist also ein kombiniertes System aus Ofen und Abluftwärmepumpe vorgesehen, muss der Ofen mit Außenluft versorgt werden und eine absolute Dichtheit der Feuerstätte und der Anschlüsse gewährleistet sein.
Wesentlich empfehlenswerter für Blockhäuser, aber auch teurer sind Wärmepumpen, die als Wärmequellen das Erdreich oder das Grundwasser verwenden. Vor allem für Neubauten bieten sie sich an, das sich die Erschließung hier als einfacher gestaltet. Die Wärme der Erde wird in einem unterirdischen System über Erdwärmekollektoren, die wie Heizschlangen in geringer Tiefe verlegt werden, oder in größeren Tiefen (bis zu mehreren hundert Metern) und somit besser geeignet wegen höheren Temperaturen, mit Erdwärmesonden gewonnen. Für die zweite Variante muss eventuell die Genehmigung der Bergbaubehörde eingeholt werden.
Für Grundwasser als Wärmequelle wird ein Brunnen gebohrt, das Wasser angezogen und anschließend in abgekühlter Form über einen Schluckbrunnen zurück geleitet.
Bei den Investitionskosten liegen Wärmepumpen auf Grund der Erschließungsmaßnahmen der Wärmequellen mit 12.000 bis 20.000 Euro für ein Ein- oder Zweifamilienhaus deutlich über den Kosten für eine konventionelle Heizungsanlage, aber die Verbrauchskosten sind geringer. Es fallen keine Kaminkehrer- und Schornsteinfegerkosten, keine Kosten für die Brennstofflagerung und keine Kosten für den Betriebsstrom von Öl-, Gas- oder Holzheizungen an. Und es muss nur etwas eine Kilowattstunde Strom für vier bis viereinhalb Kilowattstunden Wärme bezahlt werden. Außerdem gibt es bei vielen Energieerzeugern günstige Stromtarife und direkte Förderungen und subventionierte Kredite von einigen Stromversorgern. Entscheidend für den Erfolg der Anlage ist aber auch hier eine gründliche Vorplanung der Wärmeversorgung, damit alle Erwartungen erfüllt werden.
