Ist die Energieersparnis durch Wärmepumpen echt oder esoterisch?
Ist eine (spaßeshalber als kubisch angenommene) Wärmepumpe ein Zauberwürfel oder erzeugt sie tatsächlich Heizwert, der signifikant höher ist, als wenn mit dem gleichen Energieaufwand rein elektrisch geheizt würde?
Quelle der Zweifel: https://www.energie-lexikon.info/waermepumpe.html
Erst wird darin die Leistungszahl eingeführt, die angeben soll, wievielfach Heizenergie-Kilowattstunden aus einer Kilowattstunde Wärmepump-Antriebsenergie entstehen. Der Begriff Wirkungsgrad sei für das System nicht geeignet.
Einige Abschnitte später ist aber von einem exergetischen Wirkungsgrad die Rede, der viel geringer sein kann. ZITAT:
"Insgesamt kann so in der Wärmepumpe mehr als die Hälfte der eingesetzten Exergie verloren gehen (der exergetische Wirkungsgrad oder Gütegrad unter 50 % liegen), selbst wenn die Leistungszahl 4 erreicht wird. Dies zeigt an, dass noch ein erhebliches Potenzial für die weitere Verbesserung von Wärmepumpen besteht."
Ja, irgendwie drücken sich die ExpertInnEn da anscheinend eher darum, knallhart einen Wirkungsgrad einer Wärmepumpe zu ermitteln und hantieren mit Leistungszahl und "exergetischem Wirkungsgrad". Müssen da etwa Theologen ran, um eine Exegese (Auslegung) dieser Exergetik zu finden und kann diese Auslegung am Ende dem energiesparwilligen Kunden überzeugen mit signifikanter Energieersparnis per Wärmepumpe als physikalischer Tatsache?
Mein Opa war Energieexperte und mit seiner Wärmepumpe nicht zufrieden. Das war allerdings vor 40 Jahren. Ist die Technik heute weiter?
5 Antworten
Bei der Wärmepumpe ist nichts esoterisch!
Der Trick daran ist, dass sie Umgebungswärme nutzt und auf ein höheres Temperaturnieveau "pumpt" und dorthin bringt, wo man die Wärme braucht.
Je nach Wärmequelle kommen 50-80% der so bereitgestellten Energie aus der Umwelt/Umgebung (z.B. Luft, Boden, Gewässer, Abwärme von Maschinen oder Prozessen).
Der Rest (20-50%) muss durch mechanische Arbeit aufgebracht werden (meist ein elektrischer Kompressor), ist also Energie aus Strom.
Eine Wärmepumpe ist im Prinzip eine umgekehrte Wärmekraftmaschine: statt aus der Temperaturdifferenz zweier Wärmereservoirs Exergie zu gewinnen, steckt man Exergie hinein, um eine Temperaturdifferenz zweier Wärmereservoirs herzustellen. Entsprechend ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpe (Wärme-Output/el. Input) idealerweise der Kehrwehrt des Wärmekraftmaschinen-Wirkungsgrades (el. Output/Wärme-Input) und damit über 1. Der Wirkungsgrad einfach zu Wärme dissipierter Exergie hingegen ist immer 1. https://home.uni-leipzig.de/energy/energie-grundlagen/13.html
Manche argumentieren, dass die Wärmepumpe ja Umgebungswärme nutzt und diese im Nenner des Wirkungsgrades mitgezählt werden müsste, aber eine solche Definition weicht dann von der thermodynamischen ab (auch bei der Wärmekraftmaschine wird die Abwärme nicht zum Zähler des Wirkungsgrads addiert).
Diesen Wirkungsgrad nennt man in der Technik Arbeitszahl. Reale Wärmepumpen haben eine Jahresarbeitszahl zwischen 3 und 4, aber in der technischen Realität ist natürlich alles komplizierter:
Wärmepumpen sind extrem teuer (vielleicht ändert sich das ja noch) und ein erhebliches finanzielles Risiko bei Anschaffung und Wartung,
die Außeneinheit (der Verdampfer) zB einer Luftwärmepumpe muss im Winter regelmäßig abgetaut werden, weil die Luftfeuchtigkeit auf dem Wärmetauscher ausfriert, wie bei einem Kühlschrank; bei älteren Wärmepumpen mit zusätzlichem Strom, bei neueren mit zu diesem Zweck gespeicherter gepumpter Wärme,
finanziell ist das Ganze bisher ein Nullsummenspiel, weil Strom pro kWh dreimal so teuer ist wie Gas, damit wird eine Arbeitszahl von 3 genau ausgeglichen. Vielleicht wird mit dem kommenden Überangebot Strom irgendwann billiger.
das ist bereits jetzt das Marketingargument. Wenn die Preise fossiler Brennstoffe in Zukunft wie vorausgesagt steigen, könnte das auch wahr werden.
Hm... kommendes Überangebot? Wo soll das hinkommen? Von den Solarflächen doch wohl eher nicht im Winter, wo der Strom ja gebraucht wird. Von den riesigen filterlosen Kohlekraftwerken, die Polen gerade Grenznah in Betrieb nimmt um die deutschen mit Strom zu versorgen?
Nein, im Winter hilft Solar auf der Nordhalbkugel nicht so viel. Dafür haben wir mehr Wind als im Sommer. In Schleswig-Holstein regeln wir etwa ein drittel des Stromes ab, weil wir ihn nicht losbekommen.
Deutschland kann völlig eigenständig den eigenen Strom erzeugen. Nur ist es an der Strombörse eben manchmal billiger, ihn aus dem Ausland zu kaufen. Was wir dann auch sinnvollerweise tun.
Mit dem Gerät zuzüglich eines Flächenkollektors (500m Polyschlauch auf 500m^2 Fläche in 1,7 m Tiefe verlegt, nasser schwerer Boden. Kosten ca. 2000€ zusätzlich mit Eigenleistung) beheize ich ein 200 m^2 EFH mit 4 Personen Haushalt, inkl. Brauchwassererwärmung ohne zusätzliche Solarthermie oder sonst was, mit max. 3000 kWh im Jahr. Macht bei aktuellem Wärmepumpentarif für Strom ungefähr knappe 600€/Jahr an Heizkosten All inkl. Keine Schornsteinfeger Kosten.
Ich bin sehr zufrieden damit.
Der Punkt ist, daß die elektrische Energie nicht direkt der Erzeugung thermischer Energie dient, sondern eben dazu genutzt wird thermische Energie zu verschieben (pumpen).
Deswegen hat das nichts mit Magie zu tun. Ich nutze einfach die Fähigkeit des Arbeitsmediums viel thermische Energie im Zuge eines Phasenwechsels aufzunehmen und sorge an anderer Stelle dafür, daß wieder ein Phasenwechsel mit Abgabe der Wärmeenergie stattfindet.
Wie effizient das ganze ist, hängt insbesondere auch von der Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Senke ab. Aber gemessen an der elektrischen Energie, die ich reinpumpe, erhalte ich deutlich mehr thermische Energie für die Nutzung.
würde gerne Hologence Antwort nochmals ergänzen:
Die aktuellen Gesetze und Richtlinien für Gebäude erlauben heutzutage kaum andere Energiequellen. Die Idee der Wärmepumpe ist ja Umweltenergie zu nutzen bzw nutzbar zu machen. Daher wird der Primärenergiebedarf rechnerisch runtergerechnet was überhaupt den Nachweis erfüllbar macht.
Geldtechnisch lohnt sich eine Wärmepumpe nicht. Energetisch ist sie weiterhin interessant da wir insbesondere bei Erdsonden Energie nutzen die sowieso vorhanden ist.
werden denn Wärmepumpen als Kostenersparnis überhaupt verkauft?