Verzögern Wärmepumpen den Kohleausstieg?

Seit die Energiepreise nur noch den Weg nach oben kennen, steigt die Nachfrage nach elektrischen Wärmepumpen gewaltig an. Passen Wärmepumpen und Erneuerbare Energien überhaupt zusammen?

Die im Zeichen der Energieverknappung allseits gelobten Wärmepumpen sind keine neue Erfindung, wie es die Öffentlichkeit derzeit glauben mag. Während die mit Gas betriebene Wärmepumpe, die den Schritt der Stromerzeugung für den Antrieb vermeidet und daher energieeffizienter ist, sich in Deutschland gegen den Gasbrennwertkessel nie durchsetzen konnte und heute nur eine geringe Marktbedeutung hat, kommt die elektrische Version gerade zu neuen Ehren.

Sie bezieht 75 Prozent der für Heizung und Warmwasser benötigten Wärme aus der Umwelt. Und wenn der für die elektrische Wärmepumpe benötigte Strom mit Windkraft oder PV erzeugt wird, ist sie mit Sicherheit eine klima- und umweltfreundliche Variante.

Wer heutzutage von Wärmepumpen spricht, meint die elektrische Version, die keinen Gasanschluss benötigt, der gerade in neuen Einfamilienhaussiedlungen mit Energiesparhäusern aus Rentabilitätsgründen auch vielfach gar nicht mehr vorgesehen ist.

Der Betrieb einer solchen Wärmepumpe kann im Optimalfall kostengünstiger sein als der aller anderen Heizungen. Ihre Anschaffungskosten sind bislang jedoch deutlich höher als die für eine Öl-, Gas- oder Pelletheizung. Zudem ist sie aufgrund der niedrigeren Vorlauftemperaturen nicht für alle Formen der Raumbeheizung gleich gut geeignet.

Wärmepumpen können je nach System Luft, Grundwasser und Erde als Wärmespender nutzen, die jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile besitzen. Im Prinzip handelt es sich bei der Wärmepumpe um einen "umgedrehten Kühlschrank", bei dem die Wärme nicht aus diesem, sondern aus der Umgebung entzogen und an die Heizkörper des Gebäudes abgegeben wird.

Funktionsvarianten der Wärmepumpe

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe kommt als sogenannte Lüftungswärmepumpe zum Einsatz, wenn eine Lüftungsanlage vorhanden oder vorgesehen ist, bei der man der Abluft die Wärmeenergie entnimmt, um die frische Zuluft aufzuheizen. Sie wird daher meist in Passivhäusern eingesetzt, wo nur geringe Energiemengen übertragen werden müssen.

Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird der Umgebungsluft Energie entzogen und dem Heizsystem zugeführt. Diese Anlagen benötigen keine größeren baulichen Maßnahmen und Genehmigungsverfahren. Sie sind jedoch weniger effizient als Erd-Wärmepumpen oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen und stark von den Temperaturen der Außenluft abhängig. Neuere Modelle sind deutlich leiser geworden, sodass man keinen surrenden Kasten mehr in den Vorgarten stellen muss.

Mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe wird die Energie dem Erdreich entzogen, daher werden sie auch Erd-Wärmepumpen bezeichnet. Eine Variante nutzt Erdsonden, die bis zu 100 Meter in den Erdboden getrieben werden und so dem Erdreich große Energiemengen auf einem hohen Temperaturniveau entziehen können und eine hohe Effizienz erzielen. Die Bohrungen für die Sonden sind jedoch mit hohen Kosten verbunden und genehmigungspflichtig, was inzwischen immer wieder für Probleme sorgt.

Die zweite Variante arbeitet mit Flächenkollektoren, die im Boden unterhalb der Frostgrenze eingebaut werden. Sie benötigen jedoch ausreichend Fläche, die jedoch bei der politisch gewünschten Nachverdichtung der Besiedlung nur bedingt verfügbar ist.

Bei einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe greift man auf die Energie eines Grundwasserreservoirs zurück, das sich besonders gut für diese Zwecke eignet, da es das gesamte Jahr über eine nahezu konstante Temperatur besitzt. Wenn man entsprechenden Zugang hat, kann man auch das Abwassersystem als Energiequelle nutzen. So bezieht das neue Rathaus der Gemeinde Schallstadt südlich von Freiburg seine Wärme aus dem Abwasser von Nachbargemeinden.

Kann eine Wärmepumpe mit schwankenden Erneuerbaren betrieben werden?

Als die Wärmepumpen entwickelt wurden, wurde die Grundlast von großen fossil befeuerten Zentralkraftwerken bedient, die weitgehend ungeregelt durchliefen. Die Wärmepumpen fallen daher auch in diese Grundlast und können sich bislang in den meisten Fällen nicht am schwankenden Stromangebot orientieren.

In der heutigen Stromversorgungslandschaft sollten die Wärmepumpen an diese angepasst werden und sich am jeweils verfügbaren Stromangebot orientieren. Wenn sie nicht wie eine Art Durchlauferhitzer betrieben werden, sondern mit einem Wärmespeicher betrieben werden, der es ermöglicht, dann Wärme zu erzeugen, wenn Strom im Überfluss vorhanden und damit auch billiger ist, also gewissermaßen vorzuheizen.

Zusätzlich zum Wärmespeicher wird jedoch auch eine digitale Netzsteuerung benötigt, um den Einsatz der Wärmepumpen im Netz zu koordinieren. Wenn die Stromnetze endlich digitalisiert sind, ist auch ein umweltfreundlicher Betrieb von Wärmepumpen möglich, da die Wärmpumpen netzdienliche Funktionen erfüllen können.

Jetzt Kohle- oder Kernkraftwerke weiterbetreiben zu müssen, um ungesteuerte Wärmepumpen in der Grundlast zu betreiben, ist genauso wenig klimaschonend wie die klassischen Nachtspeicheröfen.