Wärmepumpe setzt sich bei Ökobilanz ab

Auf dem 10. Forum Wärmepumpe hat der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) Anfang November erste Ergebnisse einer Studie der TU München vorgestellt. Mit der „energiewirtschaftlichen Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung“ untersuchen die beauftragten Wissenschaftler, welche Auswirkungen der (vermehrte) Einsatz von Wärmepumpen auf die CO₂-Emissionen und den (nichterneuerbaren) Primärenergieverbrauch in Deutschland hat.

BWP-Geschäftsführer Karl-Heinz Stawiarski: „Die Studie zeigt, dass Wärmepumpenanlagen im Vergleich zu fossilen Heizsystemen Treibhausgase-Emissionen und fossile Primärenergie einsparen. Mit steigender Tendenz: Durch den wachsenden Anteil regenerativer Energien im Strommix werden Wärmepumpen im Laufe ihrer Nutzungsdauer ohne erneute Investitionen immer ‚grüner‘.“ Dies trifft auch auf andere Heizsysteme zu, allerdings in erheblich geringerem Umfang.

Abstand beim Primärenergieverbrauch steigt deutlich

Die Studie gliedert sich in zwei Teile. Der erste zeigt, dass Wärmepumpen im Vergleich zu einem alten Öl-Niedertemperaturheizkessel (Baujahr 1990) bereits mit dem derzeitigen Strommix 42 bis 52 % der nicht-regenerativen Primärenergie sparen. Im Neubau nach EnEV2009-Standard beträgt die Ersparnis 32 bis 43 % gegenüber einer Öl-Brennwertheizung mit solarer Trinkwassererwärmung.

Dieses Verhältnis verschiebt sich mit dem immer „grüneren“ Strommix weiter zugunsten der Wärmepumpe. So liegen 2030 die Primärenergie-Einsparungen im Alt- und Neubau bereits bei rund 80 % und auch die CO ₂ -Emissionen werden im Vergleich zum Referenzsystem um rund 70 % geringer ausfallen (Bild 1 und 2). Die Studie sieht Gas- und Ölheizungssysteme beim Primärenergieverbrauch auf etwa gleichem Niveau. Aufgrund der günstigeren chemischen Brennstoffeigenschaften gegenüber Heizöl ist bei den CO ₂ -Emissionen der Abstand zwischen Wärmepumpe und Gasheizungen um etwa 10 Prozentpunkte geringer.

Als Berechnungsgrundlage für das Basisjahr 2011 dienten den TUM-Wissenschaftlern die vom International Institute for Sustainability Analysis and Strategy (IINAS) prognostizierten GEMIS-Werte für die CO ₂ -Emissionen und den Primärenergiefaktor des Strommixes. Für die Folgejahre haben die Wissenschaftler mit einer Simulation errechnet, dass der Primärenergiefaktor von derzeit 2,2 kWh nicht-erneuerbare Primärenergie für eine kWh Strom(mix) bis 2030 auf unter 0,8 sinkt. Die CO ₂ -Emissionen pro kWh Strom(mix) sinken im gleichen Zeitraum von knapp 500 g auf 255 g.

Wärmepumpenzubau wirkt sich kaum aus

Im zweiten Teil untersucht die Studie, welchen Einfluss ein starker Ausbau von Wärmepumpen auf den zukünftigen Strommix hätte. Als Basis für die Ausbauprognose dient das sehr optimistische Ausbauszenario 2 der BWP-Branchenstudie 2011 (PDF-Download), das eine Steigerung des Wärmepumpenbestands von ca. 450.000 Wärmepumpen auf rund 3,5 Mio. installierte Anlagen in 2030 vorsieht. Diese Wärmepumpen würden zu den derzeit rund 3,3 TWh/a dann rund 13,5 TWh/a Strom zusätzlich benötigen. Diese Strommenge würde – je nach Stromszenario – zu 39 oder sogar zu 50 % aus erneuerbaren Energiequellen oder KWK-Anlagen stammen. Obwohl diese Analyse das Lastprofil der Wärmepumpe mit einer deutlichen Verstärkung im Photovoltaik-armen Winter berücksichtigt, haben die zusätzlichen 3 Mio. Wärmepumpen nur einen sehr geringen Einfluss auf den Strommix. Neben den regenerativen Einspeisern kommen dabei auch etwas mehr fossile Kraftwerke zum Einsatz. Insgesamt würde auf Wärmepumpen selbst bei der forcierten Ausbau-Planung nur rund 3,5 % des gesamten Stromverbrauchs entfallen (Bild 3).

Strommix durch zusätzliche Wärmepumpen

Grundlage der Simulation zur Planung des Kraftwerkseinsatzes und -ausbaus und damit der Strommix-Prognose waren das Szenario A der Leitstudie des Bundesumweltministeriums (BMU) sowie die deutlich ambitioniertere Stromprognose des Bundesverbands Erneuerbare Energien (BEE), die den Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien vorgeben. Die Stromverbräuche für die Jahre 2020 und 2030 wurden der BMU-Leitstudie entnommen. Auf diese wurde der zusätzliche Stromverbrauch der nach 2011 neu installierten Wärmepumpen mittels eines temperaturabhängigen Lastprofils aufgeschlagen. Das spezifische Lastprofil berücksichtigt etwa die stärkere Heizlast im Winter, aber auch tageszeitliche Schwankungen, anhand einer Standardlastprofilkurve für Wärmepumpen und des Temperaturreferenzjahrs TRY. Auf Basis dieser Vorannahmen hat die TU München ermittelt, welche Kraftwerke die zusätzlich benötigte Last erbringen würden, wenn man ein wirtschaftliches Modell zugrunde legt. Der Einspeisevorrang von erneuerbarem Strom und von Strom aus KWK-Anlagen wurde dabei berücksichtigt. ■

Download: Folien Grafiken zu der ersten Studienergebnissen