Wärmepumpe – Was erwartet uns 2024?
Absatzzahlen und Gesetzgebung für Wärmepumpen
Der Wärmepumpenmarkt 2024
Im Jahr 2022 betrugen die Emissionen im Gebäudesektor 112 Millionen Tonnen CO2, damit wurden die gesetzten Emissionsziele der Bundesregierung nicht erreicht. Bis 2045 soll Deutschland Treibhausgas neutral werden. Deutschland hat nicht nur eigene Klimaschutzziele, sondern auch entsprechende EU-rechtliche Verpflichtungen. Die Transformation der Wärmeversorgung bleibt eine große Herausforderung, dabei ist die Wissenschaft sich einig: Alle Lösungen zur Erreichung der Klimaziele sind vorhanden. Was es braucht, ist eine konsequente und schnelle Skalierung dieser Lösungen.
Wärmepumpen sind die Schlüsseltechnologie zur Erreichung der Klimaziele im Gebäudesektor. Sie stellen mit Abstand die effiziente Möglichkeit dar, um erneuerbaren Strom für die Wärmebereitstellung im Gebäudesektor zu nutzen, denn sie nutzen Strom, um erneuerbare Umweltwärme für Raumheizung und Warmwasserbereitung verfügbar zu machen.
Strom ist die neue Primärenergie, der durchschnittliche Anteil erneuerbarer Energien an der öffentlichen Nettostromerzeugung in Deutschland betrug Mitte November 2023 bereits 57 %. Der Anteil erneuerbarer Energien soll bis 2030 auf mindestens 80 % steigen. Für die Erreichung der Klimaziele im Gebäudesektor ist der massive Ausbau von Wärmepumpen als Ersatz fossiler Heizungen notwendig und er muss schnell passieren.
Gleichzeitig tragen Wärmepumpen zu mehr Energieunabhängigkeit bei, denn sie nutzen das begrenzte Potential von in Deutschland produziertem erneuerbaren Strom besonders effizient zur Bereitstellung von Wärme. Damit reduzieren sie die Importmengen fossiler Brennstoffe. Ein möglichst hoher Grad an Energieunabhängigkeit ist ein Ziel, welches mit Beginn des Krieges in der Ukraine auf tragische Weise in den Fokus des gesellschaftlichen Bewusstseins und politischer Entscheidungen gerückt ist.
Es verwundert also nicht, dass die Bundesregierung ambitionierte Ziele zum Hochlauf der Wärmepumpentechnologie definiert hat. Bis zum Jahr 2030 sollen mindestens 6 Millionen Wärmepumpen installiert sein, damit wird die Wärmepumpe zum Standardheizsystem in Deutschland.
Die Wärmepumpentechnologie stand in den vergangenen Monaten entsprechend im Rampenlicht der öffentlichen und politischen Wahrnehmung. Die unsichere Erdgasversorgung in Europa und drastisch gestiegene Erdgaspreise haben im Jahr 2022 zu einer deutlichen Steigerung der Nachfrage nach Wärmepumpen geführt.
Die Branche hat die Herausforderung angenommen, ein Hochlauf auf 6 Millionen Wärmepumpen ist zwar ambitioniert, sowohl was die Produktion der Geräte als auch die Bereitstellung von qualifizierten Planern und Handwerkern für den fachgerechten Einbau angeht. Die sehr guten Absatzzahlen und Wachstumsraten im Jahr 2023 zeigen aber, dass die Branche in der Lage ist den erforderlichen Wärmepumpenhochlauf auf der Angebotsseite zu realisieren. Letztendlich ist die Politik gefragt, mit den richtigen Rahmenbedingungen auch für eine entsprechende Nachfrage zu sorgen, um den konsequenten Hochlauf und eine entsprechende Skalierung zu ermöglichen. Neben einem attraktiven und verlässlichen Förderregime ist insbesondere ein attraktives und faires Energiepreisgefüge notwendig, um die erforderliche Lenkungswirkung weg von fossilem Heizöl und Erdgas und hin zur Wärmepumpe zu erreichen.
Ein Faktor ist für den erfolgreichen Hochlauf der Wärmepumpe zur Standardheizung von besonderer Bedeutung: wir brauchen neben fairen Rahmenbedingungen und effizienten Geräten insbesondere eine genügende Anzahl an qualifizierten und erfahrenen Installateuren aus den verschiedenen relevanten Gewerken. Es gilt, das Wärmepumpen- und Klima-Handwerk zu einem attraktiven und nachgefragten Beruf für junge Menschen zu machen.
Schulungen und Weiterbildungen spielen dabei eine wichtige Rolle zum Auf- und Ausbau der notwendigen Kapazitäten.
Der „Leitfaden für Wärmepumpenanlagen“ 2. Auflage, trägt seinen Teil dazu bei, das notwendige Wissen über effiziente Wärmepumpenanlagen zu verbreiten. Die Autoren Lars Keller und Markus Heigele, beide gelernte Heizungsbauer und Dipl. Ing. der Versorgungstechnik, verfügen über jahrelange Praxiserfahrung im Bereich der Planung von Wärmepumpenanlagen. Neben allgemeinen Grundlagen der Wärmepumpentechnik behandeln sie die praxisnahe Planung von Anlagen und Wärmequellen. Ein eigenes Kapitel ist dem effizienten Betrieb von Wärmepumpen gewidmet. Ein praxisnaher und umfassender Leitfaden für Fachplaner, Installateure und alle, die ihr Wissen über die Zukunftstechnologie Wärmepumpe erweitern möchten.
Die Bundesregierung will den Umstieg auf Erneuerbare Energien beim Heizen einleiten und damit den Klimaschutz und die Energieunabhängigkeit in Deutschland voranbringen. Durch das neue Gebäudeenergiegesetz (GEG) kommt nun politischer Druck auf die Gebäudebesitzer zu. Ab 2024 muss beim Einbau neuer Heizungen konsequent auf Erneuerbare Energie gesetzt werden. Das heißt konkret, dass ab dem 01.01.2024 möglichst jede neu eingebaute Heizung mit mindestens 65 Prozent mit Erneuerbaren Energien betrieben werden muss.
Das Gesetz soll zum einen einen konkreten Beitrag zur Einsparung fossiler Energie (v.a. Erdgas und Öl) und zum Klimaschutz leisten. Zum anderen soll das Gesetz die Resilienz (Widerstandsfähigkeit) unserer Wärmeversorgung stärken. Um die Klimaerwärmung auf 2 Kelvin (K) zu begrenzen, müssen drei Strategien verfolgt werden:
► Energieeinsparung (Verbraucher)
► Regenerative Energieerzeugung
► Hocheffizienter Energieverbrauch.
Der Wärmepumpentechnologie kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Doch weshalb ist dem so?
Effiziente und betriebssichere Wärmepumpenanlagen stellen bezüglich Planung, Ausführung und Betrieb hohe Anforderungen an alle Beteiligten. Ein Vergleich mit allen anderen aktuellen Möglichkeiten der Wärmeerzeugung zeigt jedoch, dass sich der Aufwand lohnt.
Welche Alternativen stehen unter Wahrung von Klimaschutzzielen zur Wahl? Wagen wir einen Blick auf die Wirkungsgrade zur Wärmeerzeugung in Bezug auf den eingesetzten erneuerbaren Strom. Die unten stehende Abbildung zeigt drei wesentliche Möglichkeiten zur Wärmeerzeugung aus erneuerbarem Strom auf:
► Durch Wärmepumpentechnologie
► Durch Power-to-Gas-Anwendung
► Durch Kraft-Wärme-Kopplung.
Alle drei Technologien haben als Primärenergie erneuerbar erzeugten Strom. Mithilfe von Elektrolyse kann daraus grüner Wasserstoff (H2) erzeugt und in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK) als Kraftstoff eingesetzt werden. Die KWK-Anlage erzeugt wiederum Wärme mit einem Wirkungsgrad von ca. 45 % und Strom mit einem Wirkungsgrad von ca. 40 %. Durch die Umwandlungsverluste erreicht dieses System Gesamtwirkungsgrade von 46 bis 71 % – sowohl thermisch als auch elektrisch.
Durch Power-to-Gas-Verfahren kann man aus dem regenerativen Strom durch Methanisierung auch CH4 (Methan, großer Bestandteil von Erdgas) aus dem Wasserstoff herstellen und dieses CH4 dann als Brennstoff in eine KWK-Anlage schicken. Dieses System erreicht ebenfalls niedrige Gesamtwirkungsgrade von 43 bis 68 % – sowohl thermisch als auch elektrisch.
Alternativ zur KWK-Anwendung kann man CH4 auch direkt in einem Gas-Brennwertkessel thermisch verwerten und erreicht auf diesem Wege einen thermischen Gesamtwirkungsgrad von 47 bis 75 %.
Eine weitere Möglichkeit ist es, dieses CH4 als Brennstoff für eine Absorptionswärmepumpe einzusetzen. Unter der Annahme einer Jahresarbeitszahl von 1,2 ergibt sich bei dieser Variante ein thermischer Gesamtwirkungsgrad von 59 bis 95 %.
Bei der vierten Variante wird das CH4 in ein Gas- und Dampfkraftwerk zur Stromerzeugung geleitet. Diesen Strom wiederum nimmt man als Brennstoff für eine Elektrowärmepumpe. Bei einer Jahresarbeitszahl von 3,5 erreicht man auf diesem Weg auf einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 105 bis 133 %.
Die mit großem Abstand cleverste Idee ist es, den regenerativen Strom direkt mit Hilfe einer Elektrowärmepumpe in Wärmeenergie umzuwandeln. Hierbei kommt man auf einen Gesamtwirkungsgrad von 350 % bei einer angenommenen Jahresarbeitszahl von 3,5.
Nutzung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie zur Wärmeerzeugung im Vergleich (Quelle: Bundesverband Wärmepumpe e.V.)
Da nach aktuellem Kenntnisstand eine Steigerung der regenerativen Energieerzeugung im Wesentlichen nur mit den Technologien Windkraft und Photovoltaik (PV) möglich ist, ergibt sich daraus im Bereich der Wärmeerzeugung die Aufgabe, die regenerativ erzeugte elektrische Energie möglichst in Wärme umzuwandeln.
Der Einbau einer elektrischen Wärmepumpe bietet sich für viele Ein- und Zweifamilienhäuser, aber auch für Mehrfamilienhäuser, Gewerbe und Industrie an, sowohl im Neubau als auch im Bestand. Die Wärmepumpe nutzt zum großen Teil die kostenlose und erneuerbare Umweltwärme und erfüllt daher die Erneuerbaren Vorgabe. Eine Dämmung des Gebäudes oder eine Flächenheizung sind hierbei von Vorteil, aber keine zwingende Voraussetzung.
