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Wärmepumpen gelten als das Heizungssystem der Zukunft. Eine Untersuchung von EUPD Research betrachtet die Lebenszykluskosten von Heizungs-Wärmepumpen. Dabei erweisen sich trotz der hohen Anfangsinvestition die Stromkosten klar als dominierend. In Kombination mit einem Photovoltaik-Speicher-System lässt sich ein Großteil des Strombedarfs selbst decken, wodurch die Energiekosten deutlich sinken.
Der Artikel kompakt zusammengefasst
■ Bei einer Wärmepumpe dominieren – auch bei einem energieeffizienten Gebäude – bei einer Betrachtung aller wesentlichen Kosten im Lebenszyklus die Stromkosten, sofern ausschließlich Netzstrom für den Betrieb verwendet wird.
■ Durch die Kombination der Wärmepumpe mit einer großzügig dimensionierten Photovoltaik-Anlage und einem gegenüber üblicher Auslegung für Haushaltsstrom vergrößerten Stromspeicher lässt sich der Bezug aus dem öffentlichen Stromnetz deutlich senken.
■ In gleichem Maß kann bei steigenden Strompreisen mit einer Wärmepumpe-Photovoltaik-Speicher-Kombination Kostensicherheit für den Wärmepumpenbetrieb erreicht werden.
Trotz der weitgehend akzeptierten Notwendigkeit, den Wärmesektor in Richtung Klimaneutralität zu entwickeln, stellt sich für Hauseigentümer die Frage nach den damit verbundenen Kosten. Hierbei gilt es, neben den einmaligen Investitionskosten auch die Kosten im Anlagenbetrieb zu betrachten. Eine Lebenszyklusbetrachtung von EUPD Research im Auftrag des Heimspeicheranbieters E3/DC beleuchtet verschiedene Arten von Wärmepumpen und die damit verbundenen Kostenkomponenten.
Gesamtkosten einer Wärmepumpe
Generell kann zwischen vier Kostenarten unterschieden werden: Anschaffung, Anlageninstallation, Erschließung der Wärmequelle und Betriebskosten. Während Anschaffung und Installation bei Luft/Wasser-Wärmepumpen und mit dem Erdreich gekoppelten Sole/Wasser-Wärmepumpen auf ähnlichem Niveau liegen, muss zur Erschließung der Wärmequelle Erdwärme nochmals investiert werden.
Dem höheren Investitionsaufwand bei Sole/Wasser-Wärmepumpenanlagen steht jedoch ein zumeist geringerer Stromverbrauch im Betrieb gegenüber, sodass die betrachteten Systeme Luft/Wasser-Wärmepumpen sowie Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Erdwärmesonde oder -kollektor in der Lebenszyklusbetrachtung über 20 Jahre nahezu identische Werte erreichen.
Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) wird der Einbau von Wärmepumpen bei der Heizungsmodernisierung staatlich gefördert. Die Fördermittel umfassen je nach Art und Alter der zu ersetzenden Heizung zwischen 25 % und 40 % der Investitionskosten (Stand: 30. November 2022).
EUPD Research
EUPD Research
Die Darstellung der Lebenszykluskosten der Wärmepumpen offenbart (Bild 2), dass zwischen 49 und 67 % der Kosten im Anlagenbetrieb anfallen. Neben den jährlichen Wartungskosten, die mit Werten zwischen 150 und 200 Euro angegeben werden, sind die Stromkosten maßgeblich.
Mit PV-Strom die Kosten senken
Luft/Wasser-Wärmepumpen sind mit einem Anteil von über 85 % aller Wärmepumpen-Installationen in Deutschland am stärksten verbreitet. Bei einem aktuellen Strompreis von 40 Ct/kWh und einem moderaten weiteren Anstieg der Stromkosten von 2 %/a summieren sich in einem energieeffizienten Einfamilienhaus mit 120 m2 Wohnfläche und einer Wärmebereitstellung durch die Wärmepumpe von 6000 kWh/a bei einer Jahresarbeitszahl von 3,1 in 20 Jahren Stromkosten für den Betrieb einer Luft/Wasser-Wärmepumpen von knapp 19 000 Euro. Bei reinem Strombezug aus dem öffentlichen Stromnetz.
Günstiger geht es mit einer Wärmepumpe-Photovoltaik-Kombination, die zusätzlich einen lokalen Stromspeicher nutzt. Durch den Einsatz einer 15-kWp-Photovoltaik-Anlage in Kombination mit einem 15-kWh-Heimspeicher lassen sich etwa zwei Drittel des Strombezugs mit eigenem Solarstrom abdecken. Wenngleich der Solarstrom vom eigenen Hausdach mit entsprechenden Investitionen in Photovoltaik-Anlage und Speicher verbunden ist, liegen die Kosten je Kilowattstunde Eigenstromerzeugung deutlich unter den Bezugskosten aus dem öffentlichen Stromnetz und sind zudem über die Betriebsdauer konstant.
Der Betrieb der Luft/Wasser-Wärmepumpe mit 100 % Netzstrom verursacht im 20-Jahresmittel Gesamtkosten (Investitionskosten abzüglich 35 % Förderung, Wartung und Energie) in Höhe von 14,74 Euro/(m2 ∙ a). Infolge der Einsparungen bei den Stromkosten durch eigenen Solarstrom können die Gesamtkosten um 35 % im 20-Jahresmittel auf 9,52 Euro/(m2 ∙ a) abgesenkt werden. Dabei wurden solare Stromgestehungskosten von 12 Ct/kWh und Kosten für die Speicherung von 25 Ct/kWh berücksichtigt.
Zur Einordnung: Zum Stichtag 1. April 2022 weist der Monitoringbericht 2022 der Bundesnetzagentur und des Bundeskartellamts für den Abnahmefall Wärmepumpe im Mittel einen Bruttogesamtpreis von 25,07 Ct/kWh aus, ein Jahr zuvor wies der Monitoringbericht einen Bruttogesamtpreis von 23,80 Ct/kWh aus.
Stromerzeugung, -speicherung und -nutzung wachsen zusammen
Dr. Martin Ammon, Geschäftsführer EUPD Research: „Die Wärmepumpe-Photovoltaik-Speicher-Kombination ist sowohl ökologisch als auch ökonomisch die beste Variante. Die konstanten Kosten der Solarstromerzeugung sichern im langfristigen Betrieb der Wärmepumpe eine hohe Wirtschaftlichkeit, was im Kontext hoher Inflationsraten umso wichtiger ist.“
„Zukünftig wachsen Eigenstromerzeugung, Speicherung und intelligente Energienutzung im Haus noch weiter zusammen. Die Systemlösungen von E3/DC unterstützen den effizienten Betrieb von Wärmepumpen und sichern den Kundinnen und Kunden den maximalen Nutzen aus dem selbst erzeugten Solarstrom“, kommentiert Dr. Andreas Piepenbrink, Geschäftsführer der Hager Energy GmbH.
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Wärmepumpe-Photovoltaik-Kombination wird zum Standard
Künftig dürfte die Wärmepumpe-Photovoltaik-Kombination in ganz Europa bei sehr vielen Wohngebäuden zum Standard werden. Mit ihrem Vorschlag zur Neufassung der EU-Gebäuderichtlinie hatte die EU-Kommission im Dezember 2021 ihre Vorstellung der Randbedingungen für Null-Emissions-Gebäude vorgelegt. Mit der Einigung im Europäischen Rat am 25. Oktober 2022 zur allgemeinen Ausrichtung über den Vorschlag der EU-Kommission hat die Neufassung der Richtlinie inzwischen eine wichtige Hürde genommen.
Vorgesehen ist, dass für Neubauten ab 2030 (öffentliche Hand ab 2027; Rat: 2028) der Standard „Null-Emissions-Gebäude“ verbindlich ist. Der Gebäudebestand soll den Standard bis 2050 erfüllen (in Deutschland müsste dies auf Basis der aktuellen Klimaziele bis 2045 erfolgen).
Im Sinne des Vorschlags der EU-Kommission ist ein „Null-Emissions-Gebäude“ ein Gebäude mit einer sehr hohen Gesamtenergieeffizienz […], bei dem der noch sehr geringe jährliche Gesamtprimärenergiebedarf jährlich netto vollständig durch
● Energie aus erneuerbaren Quellen, die vor Ort erzeugt wird und die Kriterien von Artikel 7 der Richtlinie (EU) 2018/2001 [des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11. Dezember 2018 zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen] erfüllt,
● erneuerbare Energie aus einer Erneuerbare-Energie-Gemeinschaft im Sinne von Artikel 22 der Richtlinie (EU) 2018/2001 oder mit
● erneuerbare Energie und Abwärme aus einem effizienten Fernwärme- und -kältesystem
gemäß den Anforderungen in Anhang III [der Richtlinie] gedeckt wird.“ Zu den Anforderungen in Anhang III gehört, dass der jährliche Gesamtprimärenergiebedarf in einer Tabelle angegebene Höchstwerte einhalten muss. Für ein Mehrfamilienhaus in der für Deutschland maßgeblichen Klimazone „Oceanic“ liegt der Wert beispielsweise bei < 60 kWh/(m2 ∙ a).
Das klingt aus deutscher Sicht zunächst wenig ambitioniert. Mit der übergeordneten Festlegung, dass die Erzeugung erneuerbarer Energie vor Ort oder eine Belieferung mit den oben genannten Alternativen mindestens dem Primärenergieverbrauch entsprechen muss, wird man im Regelfall aber aus wirtschaftlichen Gründen ein Gebäude mit einem Primärenergiebedarf unter den Tabellenwerten entwerfen und aus den gleichen Gründen auch einen Stromspeicher installieren. Für Gebäude, die nicht an ein Wärmenetz angeschlossen werden können, dürfte eine Wärmepumpe-Photovoltaik-Stromspeicher-Kombination dann die erste Wahl sein.
