Technologien zur Wärmerzeugung im Vergleich

Der vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz geplante, verstärkte Rollout von Wärmepumpen, der den Einbau von insgesamt sechs Millionen Wärmepumpen bis zum Jahr 2030 vorsieht, ist ein wichtiger Baustein für das Erreichen der Klimaneutralität in Deutschland und für mehr Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Doch trotz der Fakten, die politisch geschaffen wurden, herrscht im Markt nach wie vor Skepsis darüber, wie effizient Wärmepumpen bei der Wärmeversorgung im Gebäudesektor sind und ob es ökonomisch sinnvoll ist, auf Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden zu setzen. Berechnungen von Prof. Dipl.-Ing. Werner Schenk (Hochschule München) zeigen, wie mit erneuerbarem Strom ein Gebäude am effizientesten beheizt werden kann.

Die Wärmepumpentechnologie nutzt zur Wärmegewinnung zu 75 % die vorhandene Umweltwärme – je nach Bauart aus der Luft, der Erde oder aus dem Grundwasser – und zu 25 % Strom als Antriebsenergie. Den benötigten Strom verbraucht die Wärmepumpe sehr effizient. Berechnungen von Prof. Dipl.-Ing. Werner Schenk von der Hochschule München zeigen, wie mit 10 kWh erneuerbarem Strom ein Gebäude am effizientesten beheizt werden kann. Betrachtet wurden dabei mehrere Technologien:

1. Power-to-gas Technik: Wasserstoff wird mittels Elektrolyse und grünem Strom produziert und in das vorhandene Gasnetz eingespeist. Aus 10 kWh Strom können so 7 kWh Wärme mittels Gasbrennwerttechnik hergestellt werden.
2. Brennstoffzelle: Diese nutzt das Gas und stellt Wärme (3,6 kWh) und Strom (5,2 kWh) bereit. Hier steht am Ende eine Energiemenge von 8,8 kWh.
3. Verwendung von „grünem“ Gas in einem Gaskraftwerk: Hier wird aus 7 kWh auch Strom und Wärme produziert. Der Strom wird in das Netz eingespeist und Wärmepumpen können daraus sehr effizient Wärme produzieren. Am Ende stehen insgesamt 20,5 kWh Wärmeenergie zur Verfügung.
4. Wärmepumpe: Die Effizienz einer Wärmepumpe wird in der Jahresarbeitszahl (JAZ) angegeben. Diese Zahl bezeichnet konkret das Verhältnis von produzierter Wärmemenge für Heizung und Warmwasser (pro Jahr) und der dafür eingesetzten Strommenge. Bei den Berechnungen wurde eine Wärmepumpe mit einer JAZ von 4,5 betrachtet, die mit 10 kWh regenerativem Strom 45 kWh Wärmeenergie erzeugt. Selbst bei einer JAZ von 3,5, ist die Wärmepumpe immer noch die effizienteste Lösung.

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