pv magazine: Bisher hatten es Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern schwer. Ändert sich das?
Martin Pehnt: Die Perspektive auf Wärmepumpen im Mehrfamilienhaus ändert sich gerade fundamental, und zwar aus mehreren Gründen. Mit dem CO2-Preis entwickelt sich ein Preissignal, das jetzt teilweise auch beim Vermieter landet. Und die 65-Prozent-Erneuerbare-Energien-Regel, die im Koalitionsvertrag angekündigt und jetzt durch den Koalitionsausschuss um ein Jahr vorgezogen wurde, fordert bei jedem neu eingebauten Heizkessel ab dem 1.1.2024, 65 Prozent erneuerbare Energien einzusetzen. Das bedeutet in vielen Gebäuden: Wenn keine Wärmenetze vorhanden sind, muss man auf Wärmepumpen zugreifen. Es wird in den nächsten zwei Jahren viele neue Produkte geben, von wohnungsweisen Wärmepumpen über kleine kalte Nahwärmenetze mit geteilten Wärmequellen für die Wärmepumpen, bis hin zu Hybridheizungen.
Hybrid wovon?
Vor allen Dingen von Gas und elektrischer Wärmepumpe; aber auch mit anderen Energieträgern kombiniert, beispielsweise Holzpellet-Wärmepumpen-Hybride. Es gibt schon eine ganze Reihe von kommerziellen Produkten, die vor allen Dingen dann zum Zuge kommen, wenn ich die Temperatur nicht schnell genug abgesenkt bekomme. Solche Marktlösungen werden sich in den nächsten Jahren rasant ausbreiten müssen.
Sie haben den Begriff „Niedertemperatur-ready“ (NT ready) geprägt. Das bedeutet, dass man Gebäude rechtzeitig auf den Heizungswechsel vorbereitet – vor allem durch ein Absenken der Heizungstemperaturen – , damit man dann Wärmepumpen effizient einsetzen kann. Bei Einfamilienhäusern im Bestand geht das vermutlich schon einigermaßen gut. Aber bei Mehrfamilienhäusern ist das ja noch eine große Baustelle. Wie sehen Sie das?
Einfamilienhäuser sind durchaus auch problematisch, weil sie eine große Oberfläche bezogen auf die Wohnfläche und oft auch sehr alte Heizungen haben. Da findet man so manches ganz altes Schätzchen. Die Heizungen in selbstgenutzten Einfamilienhäusern unterlagen nicht der Austauschpflicht nach dem Gebäudeenergiegesetz. Es gibt zwei Möglichkeiten, sie NT ready zu machen. Entweder, geht man an die Heizung ran und vergrößert die Heizflächen. Wenn einzelne Heizkörper zu klein sind, tauscht man sie aus. Aber es ist ganz wichtig, wenn man sowieso Maßnahmen am Gebäude durchführt, das Gebäude zu dämmen und dadurch den Energiebedarf zu senken. Man kann durch Außenwanddämmung, durch Kellerdeckendämmung, durch oberste Geschossdeckendämmung oder durch Fenstertausch die Möglichkeit schaffen, die Heiztemperatur zu senken. Am besten, man macht man dazu eine Energieberatung und lässt sich einen Sanierungsfahrplan erstellen. Noch etwas zur Relevanz des Einfamilienhauses: zwei Drittel des Gasverbrauches, den wir in Wohngebäuden zum Heizen und für Warmwasser brauchen, findet in Ein- und Zwei-Familienhäusern statt.
Mehr in der aktuellen Ausgabe
In der aktuellen Magazinaussgabe äußert sich unter anderem Martin Pehnt zur Frage, was Installateure kurzfristig unternehmen können, um die Abhängigkeit von Gasimporten so schnell wie möglich zu reduzieren.
Wärmepumpen-Heizungen waren bisher ja deutlich teurer als die bisherigen Gasheizungen, wenn man den Energieverbrauch nicht durch Dämmung reduziert. Das heißt doch, man muss dämmen.
Die Rahmenbedingungen haben sich sehr zugunsten der Wärmepumpe verändert. Durch das Bundesprogramm für effiziente Gebäude wird eine Wärmepumpe jetzt mit bis zu 45 Prozent der Investitionskosten gefördert. Bei der Wärmepumpe sind es ja vor allen Dingen die Investitionskosten, die deutlich höher sind. Aus Kosten- und betriebswirtschaftlicher Sicht, wenn es sich nicht um ein ganz schlechtes Gebäude mit einer dann eben sehr ineffizienten Wärmepumpe handelt, liegen die Wärmegestehungskosten der beiden Technologien relativ nahe beieinander. Bei den jetzigen Gaskosten sind Wärmepumpenheizungen sogar günstiger. Andererseits steigen auch die Stromkosten. Wir sind im Moment in einer sehr volatilen Situation, die die Beurteilung schwierig macht.
Gerade die NT ready-Herausforderung ist für viele ein großer Berg und viele haben davor Angst, dass das extrem teuer werden kann.
Ich glaube, man kann sich das wirklich schrittweise anschauen. Man kann einfach mal an einem sehr kalten Wintertag ausprobieren, die Vorlauftemperatur auf 55 Grad absenken und beobachten, was dann passiert. Auch in Mehrfamilienhäusern, die sind ja sehr kompakt sind und eine kleine Außenwandfläche bezogen auf die Wohnfläche haben, kann man damit durchaus zu Rande kommen. Man muss das wirklich im Einzelfall betrachten.
Ein Prozent Sanierungsrate haben wir bisher, zwei Prozent war immer ein Ziel, was nicht erreicht wurde. Jetzt wünschen viele, dass es noch schneller geht und der Gasverbrauch schneller sinkt. Was ist realistisch?
Bei den Heizungen ist es ja noch mal anders als bei den Sanierungsraten bezogen auf die Gebäudehülle. Bei den Heizungen hat man 3 Prozent und braucht 6 Prozent Sanierungsrate. Das ist natürlich ein ganz schwieriges Thema. Es wird noch dadurch erschwert, dass es im Vergleich zu einer Gasheizung etwas länger dauert, eine Wärmepumpe zu installieren. Je nachdem, ob man jetzt ein Monoblock oder ein Splitgerät hat, braucht man dann eine Kältemittelzulassung, man braucht eventuell einen Elektriker. Schulungen sind aber nicht so aufwändig. Uns wird gesagt, zwischen zwei und fünf Tagen Schulung für einen Heizungsbauer, der noch keine Erfahrung hat mit Wärmepumpen, reichen aus. Das muss man einfach machen. Und dann braucht man gleichzeitig natürlich auch noch deutlich mehr installierendes Handwerk. Wir haben derzeit knapp 50.000 Heizungsbau-Betriebe. Diese installieren 900.000 Heizungen im Jahr. Also 15 Heizungen pro Jahr und Betrieb sind nicht so viel. Viele Betriebe sind sehr klein oder verdienen immer noch viel Geld mit Bädern und anderen Installationen. Daher ist da noch Luft nach oben. Deswegen brauchen wir auch Akteure, die man über das Internet bucht und die so etwas von der Stange machen. Diese gibt es und sie müssen sich auch weiterentwickeln in Richtung Wärmepumpen.
Einige Experten sagen, man muss die Konzepte vereinfachen, um dem Fachkräftemangel zu begegnen. Timo Leukefeld schwört auch deshalb auf Infrarotheizungen.
Das ist eine Lösung für sehr effiziente Gebäude. Wir verlieren immer noch einen Faktor 3 an Effizienz zwischen einer Infrarotheizung und einer Wärmepumpe. Bei Wärmepumpen ist übrigens auch interessant: Bei sehr hocheffizienten Gebäudekonzepten im Bereich Effizienzhaus 55 oder 40 setzen sehr viele inzwischen auf Luft-Luft-Wärmepumpen. Da hat man gar kein Wassersystem mehr, sondern reguliert über die Zuluft. Es gibt Konzepte, die Haustechnik zu vereinfachen, aber im Bestandsgebäude auf eine Infrarotheizung zu setzen und dann auf diesen Faktor 3 in der Effizienz zu verzichten, das geht aus meiner Sicht nur im Einzelfall. Man hat dann auch ein Lastproblem und muss eine Lösung finden, die Spitzenlasten an kalten Wintertagen runterzubringen.
Es gibt durchaus auch andere Möglichkeiten, das Ganze zu vereinfachen. Zum Beispiel hat Energiesprong in den Niederlanden eine kleine Einheit entwickelt, in der eine Heizung installiert ist und die mit dem Gabelstapler angeliefert wird. Das Gleiche gilt auch für Mehrfamilienhäuser. Da gibt es Hersteller, die das wie eine Fertiggarage anliefern. In diesem Container ist die komplette Heizung drin.
Noch schwieriger und arbeitsintensiver ist die Isolierung der Gebäudehülle.
Das ist richtig. Es gibt aber Ansätze, das zu vereinfachen. Mit Einblasdämmverfahren beispielsweise kann man oft sehr kostengünstig Bauteile dämmen. Bei der seriellen Sanierung werden Wandpaneele digital vermessenen und dann nur davorgesetzt. Wobei ich da auch sagen muss: Eine Wand zu dämmen mit einem Wärmedämmverbundsystem oder mit einer Kerndämmung oder mit einem anderen Dämmverfahren, ist jetzt auch kein Hexenwerk. Das hat man auch in kurzer Zeit erledigt.
Können Sie quantifizieren, wie schnell es gehen könnte, wenn man wollte?
Das im Koalitionsvertrag formulierte Ziel bis 2030, 50 Prozent des Wärmebedarfs inklusive Wärmenetze und Prozesswärme aus erneuerbaren Energien zu decken, halte ich für sehr, sehr ambitioniert. Wenn wir das schaffen würden, wäre das eine großartige Leistung. Seit vielen Jahren dümpeln wir bei 14 bis 16 Prozent Erneuerbaren-Anteil für die Wärme herum, ganz anders als beim Strom. Deswegen ist natürlich die Photovoltaik als Ergänzungstechnologie so wichtig, weil sie auch wunderbar zur Wärmepumpe passt. Man kann sie recht schnell installieren und sie senkt den Endenergiebedarf des Gebäudes ab, vor allen Dingen natürlich auf gedämmten Dächern.
Viele Photovoltaikinstallateure haben in der Vergangenheit gerne Brauchwasser-Wärmepumpen eingebaut, wenn es eine Gasheizung gab. Macht das heutzutage noch Sinn?
Es gibt viele Kombinationsmöglichkeiten. Wenn ich neue Heizungen einbaue, ist natürlich die Installation einer Wärmepumpe, die sowohl Raumwärme wie auch Warmwasser macht, die bessere Option. Bei Mehrfamilienhäusern ist durchaus auch denkbar, wenn man auf Zirkulation verzichten will, die Warmwasserbereitung dezentral mit Boilern oder sogar mit Durchlauferhitzern umzusetzen. Man kann man natürlich auch die Brauchwasserwärmepumpen weiter betreiben und mit anderen Heizungen auf Basis erneuerbarer Energien koppeln.
Dann kann man sagen, dieses Jahr kann man immer noch guten Gewissens Brauchwasser-Wärmepumpen installieren.
Man sollte sich Gedanken darüber machen, in welchem Zustand die Hauptheizung ist, ob man die nicht gleichzeitig mit austauscht oder ob das hinterher kombinierbar ist. Das hängt auch davon ab, ob der Speicher für eine spätere Umrüstung auf eine Wärmepumpe geeignet ist oder ob man separate Speicher hat. Das ist wirklich eine Frage, die man im Heizungskeller klären muss.
Welche Rolle spielt der Wasserstoff bei den Heizungen?
Wir haben in den letzten Wochen viele Gespräche auch mit Gasversorgern geführt und gefragt, wie die Angebotsseite für grüne Gase aussiehtWir haben das Zeitproblem, dass wir 2025 noch keine nennenswerten Mengen an Wasserstoff haben werden. Auch nachhaltiges Biomethan wird mengenmäßig begrenzt sein. Und sobald wir auf nennenswerte Mengen grüner Gas aus deutscher oder internationaler Produktion zugreifen können, brauchen wir diese händeringend in der Stahlindustrie und in anderen Industrieanwendungen. Bis Importstrukturen für Wasserstoff aufgebaut sind, ist dieses Jahrzehnt vorbei. Deswegen teile ich diesen Optimismus der Gasbranche nicht, dass da sehr viel für den Raumwärmebereich übrigbleibt. Außerdem ist die geringere Effizienz der Umwandlungskette Grünstrom – Wasserstoff – Wärme im Vergleich zur Wärmepumpe eine Herausforderung, weil man dadurch noch mehr erneuerbare Energien benötigt. Überall wo ich elektrifizieren kann, beim Elektroauto und der Wärmepumpe, ist die Effizienz so viel besser als mit Wasserstoff. Wo es mit der Wärmepumpe geht, sollte man sie daher auch einsetzen. Die Aufgabe ist dann, die Wärmepumpe möglichst systemdienlich zu betreiben – mit effizienten Gebäuden, Wärmespeichern und flexiblen Anreizen aus dem Stromsystem.
Das Gespräch wurde Ende März aufgezeichnet.
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
Was Wasserstoff betrifft, wird ja auch gerne komplett aussen vor gelassen, dass ich nicht einfach die bestehende Gasinfrastruktur einschl. Gasheizungen nehmen kann und statt Erdgas Wasserstoff durchpumpen. Da mus alles ertüchtigt (in vielen Fällen vermutlich: ausgetauscht) werden. Da macht es allemal mehr Sinn, das Geld in einen Wechsel auf Wärmepumpen zu stecken.
Der letzte Absatz, in dem es um die Frage „Wasserstoff oder Wärmepumpe“ für die Wärmeversorgung geht, ist auf dem Stromauge blind: Er ignoriert, dass an der Nutzung von Wasserstoff für die Stromproduktion kein Weg vorbeiführen wird, denn in längeren Schwächephasen (länger als zwei- drei Tage) von Wind und Sonne sind alle alternativen Quellen (Biogas, Wasserkraft, Geowärme, Batteriespeicher) zu unbedeutend. Wenn man den Wasserstoff dann aber nicht in KWK nutzt, dann braucht man viel mehr Wasserstoff als nötig: Er müsste dann noch den Strom für die zu vielen Wärmepumpen produzieren, die Abwärme wäre verloren. Deshalb ist es sinnvoller, so viel wie möglich Wärme aus der Wasserstoff-KWK zu ziehen, und Wärmepumpen nur dort einzusetzen, wo zwar ausreichend Wärmebedarf besteht, so dass sich die Investition für eine WP lohnt, aber nicht so viel, dass sich schon ein BHKW lohnen würde. Auch die Netze würden von dieser Konstruktion profitieren, weil der KWK-Strom genau dort dezentral produziert wird, wo gerade am meisten gebraucht wird. Die Effizienz der Rückverstromung von Wasserstoff ist zugegebener Maßen nicht berauschend, aber bei der Nutzung der Abwärme akzeptabel. Und an der Nutzung des Wasserstoffs für die Stromproduktion führt nach derzeitigem Stand der Technik kein Weg vorbei.
Die ganz kleinen Wärmebedarfe kann man auch durch Direktheizung oder allenfalls Luft-Luft-WP bedienen, die ganz großen eben durch KWK. Für die Wärmepumpe bleiben dann schlecht und mittelmäßig gedämmte EFH und DHH, die nicht an ein Wärmenetz angeschlossen werden können, übrig. Das letztere ist natürlich das erstrebenswerte, weil ein Wärmenetz immer multivalent versorgt werden kann: Da können dann alle möglichen Arten der Abwärme genutzt werden, Holzverbrennung, aber auch größere Wärmespeicher, die in Zeiten des Stromüberschusses herangezogen werden, und auch die Solarthermie in Verbindung mit diesen Speichern kann eine gewisse Rolle spielen.
Nebenbemerkung: Die Luft-Luft-WP scheint mir keine größere Bedeutung zu erlangen. Als Heizung für ein Passivhaus reicht sie nicht, weil man die Bäder (am Ende der Lüftungskette) damit nicht warm bekommt. Nach DIN müssen dort aber 24° erreicht werden können. Das ginge dann nur mit Direktstromheizung. Außerdem bleibt der Warmwasserbedarf, für den man ohnehin eine Luft-Wasser-Wärmepumpe braucht. Andere Anwendungen für die LL-WP werden allenfalls marginal sein.
Vereinfacht gesagt: ME ist der hohe energtische Aufwand für die Produktion von Wasserstoff nur für den mobilen Einsatz gerechtfertigt. Flugbetrieb, Schwerlastfahrzeuge, deren Energiebedarf nur schwer anderstartig zu erfüllen wäre.
Für die Heizung von Wohnräumen wird die WP der Bringer sein.
Wichtig erscheint: Dämmung und soweit als möglich Vorlauftemeraturen runterbringen.
Eventuell WWErhitzung als reine E-Erhitzung abkoppen
@JWC Du vergisst stets, dass Waerempumpen mit sehr viel weniger Energie auskommen. Ich kann meine Luft-Luft Waermepumpe mit einer 2,4kWh Batterie vollstaendig netzunabhaengig betreiben, ausserhalb der Nachtstromzeit. Mein Heizbedarf ist aber ohne Waermepumpe ca.10kWh hoeher (effektiv ~7.5kWh). Diese 10kWh muesste ich mit ca. 11,4kWh Wasserstoff erzeugen (Direktverbrennung). Um diesen Wasserstoff zu erzeugen, braucht es mit derzeitigen Anlagen ca. 19kWh Elektrizitaet.
Ich benoetige hingegen ca. 4kWh und kann diese zu Zeiten mit hohem Stromangebot und geringer Netzlast aus dem Stromnetz holen.
Mit einem BHKW ohne Waermepumpe sieht diese Rechnung noch brutaler aus. Mit Waermepumpe kann ich immerhin die Laufzeit deutlich verkuerzen. Und weniger Laufzeit ist bei einem BHKW essentiell, um nicht die Betriebskosten durch die Decke zu treiben.
Sie meinen, dass Wärmepumpen eine Jahresarbeitszahl haben, die das Verhältnis von Wärme-Output zu Strom-Input angibt. Leider ist diese Jahresarbeitszahl für Wärmepumpen ohne gute Umweltwärmequelle in den Monaten des Jahres, in denen ein gut gedämmtes Haus Fremdenergie zur Heizung benötigt (November bis Februar), bescheiden. Viel mehr als 2 ist da für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht zu haben. Am meisten Wärme wird schließlich gebraucht, wenn die Lufttemperaturen am niedrigsten sind. Im Passivhaus fängt die Heizperiode erst an, wenn die Durchschnittstemperatur der Umgebung unter 5°C fällt, im Gegensatz zum Bestand, wo schon unterhalb von 15°C geheizt werden muss. Bessere Umweltwärmequellen wie Tiefensonde oder Erdkollektor, mit denen man auch bei niedrigen Lufttemperaturen höher JAZ bekommt, bedeuten eine relativ hohe Investitionssumme zur Deckung eines doch nur geringen Wärmebedarfs.
Die Rechnung sieht dann so aus: Ein Haus braucht 6000kWh Wärme für Heizung und nochmal 3000kWh für Warmwasser (der Rest des Warmwassers wird mit Solarthermie gemacht), die es entweder aus der Verbrennung von Wasserstoff in einem BHKW bekommt oder aus einer Wärmepumpe.
Die Wärmepumpe würde dafür 4500kWh Strom brauchen, von denen etwa 20% (also 900kWh) während der Dunkelflaute aus Wasserstoff kommen – ohne KWK, wohlgemerkt!, die anderen 80% (3600kWh) kommen direkt von den Erzeugern oder (zu einem geringen Anteil von unter 10%) aus Batterien. Wenn Batterien das Stromnetz kurzfristig stützen, sollten WP nach Möglichkeit ruhen. Für die 900kWh Wasserstoff braucht man etwa 1500kWh Strom. Strom aus KWK kann keiner abgegeben werden.
Wenn man das mit KWK macht, bräuchte man 9000kWh Wärme, die als Abfallprodukt der KWK gelten. Sie würde entstehen bei der Verbrennung von 18000kWh Wasserstoff, bei der außerdem 9000kWh Strom entstehen. Das muss natürlich Strom sein, der dringend benötigt wird, weil Wind und Sonne über mehrere Tage (oder gar Wochen) zu wenig Ertrag bringen. Da er auch in der Wärmepumpenwelt dringend benötigt würde, müsste er dort auch verbrannt werden, allerdings ohne Nutzung der Abwärme. Wenn die Abwärme genutzt würde, bräuchte man entsprechend weniger Wärmepumpen.
Zur Erzeugung dieser 18000kWh Wasserstoff müssen in beiden Welten 30000kWh Strom zur Verfügung gestellt werden, wenn genug Strom im Netz vorhanden ist.
Die Primärenergie-Bilanz der zwei Welten sähe also so aus:
Wärmepumpenwelt in der Zeit, wo genug Strom zur Verfügung steht:
30000+1500+3600=35100kWh
KWK-Welt: 30000kWh
Dieser Unterschied von 17%, die man für den reinen WP-Betrieb mehr benötigte, wirkt jetzt nicht so weltbewegend, schon gar, da bei der Abwärmenutzung und stromgeführtem Betrieb der KWK noch Verluste auftreten, die ich hier nicht geschätzt habe. Ein hoher Nutzungsgrad ließe sich auch nur erreichen, wenn man einen schön großen Wärmespeicher betreibt. Dafür bräuchte man in der WP-Welt zwei Maschinen: Die WP und Gasturbinen für die Wasserstoffverbrennung. In der KWK-Welt sind die beiden Funktionen Wärme- und Stromerzeugung in einer Maschine vereint. Die Trennung von Wärme- und Stromerzeugung ist etwas flexibler, was schon für sich genommen einen Wert darstellt.
Wärmepumpen sind also nicht wirklich etwas schlimmes, und Luft-Wasser-WP werden möglicherweise billiger zu betreiben sein als BHKW oder sonstige KWK mit Wärmespeicher. Die Gewichtung der einzelnen Techniken wird sich einspielen je nach Kosten der Maschinen und den Ressourcen für die Stromproduktion.
Im Wohnbereich wird es in ein paar Jahren Energieverbrauch nur noch über das Stromnetz geben. Die Beimengung von Wasserstoff in die Gasversorgung hat sich seit dem Krieg erledigt. Bei Miethäusern mit Fernwärmeanschluss kann Prozesswärme und Wärme aus Energieumwandlung genutzt werden. Luft-Wasser-Wärmepumpen werden jetzt schon zu über 70% favorisiert. Auch bei minus 20 Grad ist eine Kennzahl zwischen zwei und drei realistisch. Entscheidend ist der Preis des Stroms und die vorhandene Menge. Der Wind ist eigentlich die entscheidende Größe. Im Januar diesen Jahres war der Strom in Deutschland wesentlich billiger als in allen anderen Ländern mit viel Industrie in Europa. Durch genug Stromerzeugung ist eine Dunkelflaute nur über Stunden möglich und ein immer besseres europäischen Stromnetz wird diese in Zukunft ausschließen. Wir müssen schon ein bisschen nach vorne denken. Warum soll in zehn Jahren die kWh für die Wärmepumpe nicht unter 10 Cent kosten? Das Angebot muss einfach groß genug sein. Wenn wir in Bayern 10000 neue Windräder in fünf Jahren bauen, dann wird das schon klappen.
Wie ihr sagt, waren Wärmepumpen eher teuer. Jetzt haben sich die Rahmenbedingungen aber verändert. Auch wir haben eine Wärmepumpe.
Gut zu wissen, dass man die Wärmepumpen gut installieren kann. Ich habe mich nun auch dafür entschieden und denke, dass es wirklich eine gute Investition ist.
Wir haben bereits eine Photovoltaik. Gut, dass eine Wärmepumpe dazu passt. Wir werden hier aufstocken und auch diese einbauen lassen. Dann können wir unser Haus und die Energiezufuhr optimieren.