Deutsch, EnergieSchweiz
Wie effizient laufen Wärmepumpen? EnergieSchweiz schaut hin
Jedes Jahr werden rund 20’000 Wärmepumpen in der Schweiz verkauft, und diese Zahl wird in Zukunft weiter zunehmen. Wärmepumpen nutzen zum Heizen viel erneuerbare Wärme aus der Umgebungsluft, aus Erdwärmesonden, Grundwasser oder Oberflächengewässer. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zur CO2-Emissionsreduktion im Gebäudepark und zu den nationalen Klimazielen.
2018 wurde noch immer mehr Strom für Elektroheizungen als für Wärmepumpen eingesetzt, d.h. dass der Zubau von Wärmepumpen-Anlagen bei gleichzeitigem Ersatz der Elektroheizungen vorerst ohne Erhöhung der Stromnachfrage erfolgen kann. Damit das Bundesamt für Energie die Grundlagen für energiepolitische Entscheide hat, schaut EnergieSchweiz ganz genau hin und zwar mittels sogenannter Feldmessungen. Diese werden über einen längeren Zeitraum gemacht, in dem die Anlage im Normalbetrieb läuft.
Zwischen 2015-2019 wurden auf diese Weise 15 Wärmepumpen-Anlagen detailliert vermessen. Und zwar so gut, dass wir nicht einfach Kennzahlen vergleichen, sondern mitbewerten, welche Arbeitsanforderungen die einzelne Anlage erbracht hat. Ganz wichtig dabei ist der zu überwindende Temperaturhub. So hat die Wärmepumpe in einem gut gedämmten Gebäude mit vielen Bewohnern und hohem Warmwasserbedarf unter Umständen eine schlechtere Effizienz, als ein mittelmässiges Gebäude, in dem eine sparsame Einzelperson wohnt. Zudem liefern die Feldmessungen wichtige Hinweise auf das noch verbleibende Effizienzpotenzial heutiger Anlagen. Dazu werden die eingestellten Parameter nach mindestens einem Messjahr einjustiert und die Effizienzverbesserung gemessen. Technikinteressierte Leserinnen und Leser finden den Schlussbericht Feldmessungen zur ersten Messreihe 2015-2019 hier publiziert. Die Messungen wurden zwischenzeitlich neu ausgeschrieben und laufen 2020 weiter (Feldmessungen 2019-2024). Neu sollen Mehrfamilienhäuser mitaufgenommen werden.
Die Innerstaatliche Hochschule für Technik Buchs (NTB), die auch das Wärmepumpentestzentrum betreibt, führt die Feldmessungen im Auftrag von EnergieSchweiz durch. Auf Basis ihrer Erfahrung aus diversen, auch internationalen Projekten hat die NTB die mögliche Entwicklung von Wärmepumpen-Anlagen bis 2050 skizziert. Die nachfolgende Tabelle zeigt sowohl die heutige mittlere Effizienz von Heizungswärmepumpen, als auch die zukünftige Entwicklung, wenn die wirtschaftlichen/politischen Rahmenbedingungen so gelegt werden, dass die Industrie die Technologie weiterentwickelt. Damit sollte zukünftig 65% des thermodynamischen Limits erreicht werden, was einer markanten Steigerung der Effizienz gegenüber heute entspricht.
Die Tabelle zeigt die Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen unterteilt für den Heizbetrieb und die Warmwassererwärmung. Dabei wird berücksichtigt, dass die Effizienz stark von der Vorlauftemperatur abhängt. Der Begriff maximale Vorlauftemperatur steht für die Temperatur im Heizungswasser ab Wärmepumpe. Eine Jahresarbeitszahl von 3 bedeutet, dass über das ganze Jahr hinweg mit jeder kWh Strom 3 kWh Wärme produziert wird. Bei einer Jahresarbeitszahl von 5 sind es 5 kWh Wärme pro kWh Strom.
Einfaches Rechenbeispiel:
Ein bestehendes Gebäude mit einem Energiebedarf für Heizen und Warmwasser von 120 kWh pro m2 und 150 m2 Energiebezugsfläche, einer Radiatorheizung mit 45°C und einem alten Ölkessel mit Wirkungsgrad von 85%, benötigt ca. 18 MWh Wärme (Nutzenergie) oder 2’100 Liter Heizöl pro Jahr (Endenergie). Dieses Haus emittiert jährlich ca. 5,6 Tonnen CO2. Würde nun eine Luft/Wasser-Wärmepumpe diese Wärme liefern, dann würden für die nötigen 18 MWh Nutzenergie nur 5-6 MWh Strom bezogen werden. Und falls dieser Strom sogar erneuerbar ist, wie z.B. aus Wasserkraft, dann verursacht die Wärmepumpe gar keine CO2 Emissionen mehr. Etwas effizienter schneidet eine Wärmepumpe mit Erdwärmesonden ab. Sie benötigt für die 18 MWh nur noch rund 4 MWh Strom und sie kann im Sommer sogar für GeoCooling verwendet werden.
Heizen Sie noch mit fossilen Energieträgern oder mit einer Elektroheizung und möchten gerne wechseln auf ein System mit erneuerbaren Energieträgern? Alle Informationen dazu finden sie auf der Webseite www.erneuerbarheizen.ch.
Rita Kobler, BFE-Fachspezialistin erneuerbare Energien
30. Januar 2020 /12 Kommentare
Schlagworte: ARA, Bund, Bundesamt für Energie, Daten, dynamisch, Effizienz, Elektroheizung, Emission, Energiebedarf, Energieeffizienz, EnergieSchweiz, Energieträger, Entwicklung, Erdwärmesonde, Erfahrung, Erfolg, erneuerbare Energie, Gebäude, Gebäudepark, Grundwasser, Heizung, Industrie, Strom, Versorgung, Warmwasser, Wirkungsgrad, Wärmepumpen, Zukunft
https://energeiaplus.com/wp-content/uploads/2020/01/A7A5394_medium-res.jpg 1000 1500 energeiaplus /wp-content/uploads/2018/02/Energeia-Plus-2018.svg energeiaplus2020-01-30 13:25:352020-01-30 14:28:08Wie effizient laufen Wärmepumpen? EnergieSchweiz schaut hin
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Jürg Jehle sagte:
Meine Wärmepumpe braucht im Winter mehrmals täglich eine Stunde lang 10 kW, auch wenn die Sonne nicht scheint, aber im Winter hat die Schweiz seit Jahren Strommangel und importiert zunehmend aus Deutschland und Frankreich.
Thomas sagte:
Nun meiner Meinung nach ist die Luft Wasser Wärmepumpe im Bereich der Gebäudesanierung für mich gestorben! Auch wenn die Jahres Arbeits Zahl zunimmt mag ich dieser Technologie für diese Anwendung wenig abgewinnen.
Der JAZ wird ja auf das ganze Jahr berechnet was ja vorallem im Sommer COP‘s von 8 und mehr generiert.
Im Winter laufen die dann bei TWWE irgend bei 1.5 und 2.4, zusätzlich laufen Im Hochwinter ja eh die Elektroheizungen mit zur Unterstützung… und ja nicht nur im Notfall!
Warum setzen wir gerade im Städtischen Bereich auf Wärmeverbund? Ich bin durchaus für Wärmepumpen jedoch dann wenn wir von der Industrietechnik sprechen!
hans sagte:
Ein interessanter Artikel, die Grafik ist aber wirklich schlecht gemacht. Keine Legende was LW, SW etc bedeutet und Formatierung wie eine Excelgrafik ohne nachbearbeitung
Miraculix 77 sagte:
Ja, das ist wahr; es gibt viel bessere Darstellungsarten. Was steckt dahinter?…sicher ökonomisch-juristische Gesetze. Z.B. geistiges Eigentum (Patentpuff)…wer weiss, vielleicht kommt die wahre geniale Zusammenarbeit wirklich voll ins Rollen. Stelle man sich das vor!
…normale.
Serge Ansermet sagte:
Effectivement, le schéma est incompréhensible; il faudrait au moins expliquer chaque abréviation. Par ailleurs, le système de traduction ne fonctionne pas…
Merci quand même pour ces articles intéressants et bonnes salutations,
S.Ansermet
Eric Dubach sagte:
Ich kann mich dem Hinweis von Hans anschliessen.
energeiaplus sagte:
«Die Grafik kommt aus dem Bericht «Feldmessungen» der Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs. Sie ist an ein Fachpublikum gerichtet. Wir entschuldigen uns, die Grafik nicht für das Zielpublikum des Blogs aufgearbeitet zu haben.»
Team energeiaplus
Walter Ackeret sagte:
dann könnte man es ja nachholen …..
Rene sagte:
Gibt es Beispiele für den Einsatz von Wärmepumpen im Bereich Industrie (Prozesse; nur erneuerbare Energien und Wärmepumpe), öffentliche und private Dienstleistungen sowie Mehrfamilienbauten nach der Sanierung und Einsatz von Wärmepumpen? Wie steht es um die Nutzung der Wärmeenergie in Abwässern mit Wämepumpen?
Ja, es gibt verschiedene Beispiele von Wärmepumpen in der Industrie. Gerne listen wie Ihnen ein paar Links auf, wo sie entsprechende Projekte finden:
–	Fernwärme allgemein im Geodatenviewer des Bundes: https://bit.ly/2xLP2JB
–	Fallbeispiele thermische Netze: https://pubdb.bfe.admin.ch/de/publication/download/8836
–	Beispiele von L/W-Wärmepumpen für Mehrfamilienhäuser: https://bit.ly/2VyR34R
–	29 Fallbeispiele industrieller Wärmepumpen in der Schweiz: https://de.batchgeo.com/map/Case-Studies-Switzerland
Act (Cleantech Agentur Schweiz) und die EnAW (Energie-Agentur der Wirtschaft) beraten Grossverbraucher, wie CO2-Emissionen sinnvoll gesenkt werden können. Danke Pinch-Analysen können Industrieprozesse wirkungsvoll untersucht werden. PEIK-Berater stehen den KMUs zur Verfügung. Die Erfahrungen in der Industrie, aber auch in der Landwirtschaft (Wärmepumpen in der Geflügelmast, in Gewächshäusern, für Trocknungsprozesse) nehmen laufend zu.
Es gibt auch viele Wärmepumpen in bestehenden Mehrfamilienhäusern. Grundwasser- und Erdwärmesonden gelten da als Standard. Seltener sind Eisspeicher-Anlagen und Luft/Wasser-Wärmepumpen. Die Wärme aus Abwasser ist im eigenen Gebäude nur dann wirtschaftlich sinnvoll, wenn ein hoher Warmwasserverbrauch besteht, wie dies z.B. in gewissen Pflegheimen der Fall ist. Sehr sinnvoll ist die Nutzung der Abwärme aus dem Wasser nach der Abwasserreinigungsanlage durch einen Wärmeverbund. Das durch den Menschen erwärmte Wasser wird in den Abwasserreinigungsanlagen gereinigt und meist in einen Fluss abgegeben. Wird diese Wärme entzogen, verringert sich der Wärmeeintrag in unsere natürlichen Gewässer.
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