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Energetische Bewertung

 
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 Forum: Wärmepumpenheizung

 

Energetische Bewertung der Wärmepumpe und Ökobilanz

Ein wesentliches Entscheidungskriterium für oder gegen eine WärmepumpeWärmepumpe
Die Wärmepumpe als Heizgerät nimmt auf der Eingangseite Wärme mit geringer Temperatur auf und gibt Wärme mit höherer Temperatur auf der Heizungsseite wieder ab. Ein Arbeitsmittel verdampft infolge der Aufnahme von Umweltwärme (Luft, Erdreich, Wasser). Das leicht erwärmte gasförmige Arbeitsmittel wird durch einen Kompressor komprimiert, wodurch es eine höhere Temperatur bekommt. Das in dieser Weise stark erwärmte Arbeitsmittel kann die Wärme an das Heizungswasser übertragen, kühlt sich dabei ab und wird erneut in den Kreislauf geschickt.
ist die realisierbare LeistungsLeistung
Die Leistung ist die pro Zeiteinheit umgesetzte oder verbrauchte Energiemenge (Wärme oder Strom). Die Einheit der Leistung ist das Watt (Kurzzeichen W, 1000 W = 1 kW - ein kiloWatt). Die in Anspruch genommene oder abgegebene Leistung ergibt sich, indem die verbrauchte Energiemenge (angegeben in kWh) durch die Zeit (in Stunden h) dividiert wird. Ein Heizgerät mit einer Leistung von 2 kW (Heizkörper, Elektrokonvektor o.ä.) verbraucht bei ununterbrochenem Betrieb in einer Stunde 2 kWh Wärme ab und verbraucht dabei auch 2 kWh Energie.
- bzw. ArbeitszahlArbeitszahl
Die Arbeitszahl wird aus dem Verhältnis zwischen abgegebener Wärme und zugeführter Antriebsenergie über einen bestimmten Zeitraum errechnet. Da die Arbeitszahl Ausdruck der Effizienz einer Wärmepumpe ist, sollte sie möglichst hoch sein. Die in der Praxis meist schlechteren Betriebsverhältnisse als im Prüfstand führen dazu, dass die erreichbare Arbeitszahl kleiner ist als die im Prospekt angegebene Leistungszahl, die auf einen optimalen Arbeitspunkt bezogen ist.
, d. h. der WirkungsgradWirkungsgrad
Der Wirkungsgrad stellt das Verhältnis von nutzbarer zu aufgewendeter Energie bzw. Arbeit oder Leistung dar. Bei Wärmeerzeugern, die Brennstoffe wie Öl, Gas, Holz oder Kohlen verbrennen, unterscheidet man: Feuerungswirkungsgrad, Normnutzungsgrad, Jahresnutzungsgrad. Bei Wärmepumpen wird der Wirkungsgrad mit der Leistungszahl ausgedrückt.
der Wärmepumpe (»› Wie wichtig ist die Arbeits- bzw. Leistungszahl?). Sie bringt zum Ausdruck, wie viel elektrische Antriebsenergie für die Wärmepumpe notwendig ist, um eine bestimmte nutzbare Gesamtwärmemenge zu erzielen.

Der Versuch einer sorgfältigen energetischen Bewertung der Wärmepumpe setzt also die Kenntnis dieses Verhältnisses voraus. Ist die Arbeitszahl bekannt, wird die Energiekette zu untersuchen sein.

  • Wie hoch ist der Strombedarf für die Erschließung der Umweltwärme (z. B. Pumpen).
  • Wie hoch sind die Aufwendungen für die Stromerzeugung und den Transport, wie hoch ist der Wirkungsgrad der Stromerzeugung über allem betrachtet?

In Deutschland gehen rund zwei Drittel der eingesetzten Wärme fossiler EnergieträgerEnergieträger
Man unterscheidet Primärenergieträger - wie in der Natur vorgefunden, z.B. Öl, Erdgas, Kohle, Holz, Solarenergie und Sekundärenergieträger - wie verarbeitet, z.B. Flüssiggas, Fernwärme, Strom.
"verloren", nur ein Drittel der eingesetzten Brennstoffe kommt als StromStrom
Strom ist der Fluss von Ladungsträgern in einem elektrischen Leiter. Durch einen eingeschalteten elektrischen Verbraucher, z.B. eine Glühlampe, fließt ein Strom. Der Strom wird angetrieben von der Spannung, die an den beiden Polen bzw. Kontakten des Verbrauchers anliegt. Die Höhe des Stromes (Stromstärke) ist abhängig von der Höhe der Spannung und des elektrischen Widerstandes des Leitungsnetzes und des elektrischen Verbrauchers.
praktisch beim Verbraucher an.

Eine Wärmepumpe muss daher mindestens die dreifache Wärmemenge bereitstellen, wie Strom für den Antrieb eingesetzt wird um energetisch neutral zu sein. Doch damit hat sie praktisch noch nichts "gewonnen". Bis dahin ist die Wärmepumpe - bilanziert betrachtet - noch kein Nutzer von erneuerbarer EnergieEnergie
Energie ist die Fähigkeit eines Energieträgers eine physikalische Arbeit zu verrichten. Sie kann die Wohnung oder Wasser erwärmen, Licht erzeugen, einen Motor drehen, einen Zug bewegen usw.. Angegeben wird die Energiemenge in kWh oder Joule.
.

Nur wenn die Wärmepumpe mehr Wärme gewinnt als für die Stromerzeugung an Brennstoffen eingesetzt wird, kann sie eine positive energetische und ökologische Bilanz aufweisen.

Verschiedene öffentlich gemachte Untersuchungen bescheiden der Wärmepumpe eine positive Ökobilanz. In anderen Veröffentlichungen wird das Gegenteil behauptet. Dieser Sachverhalt an sich zeigt, wie schwierig die energetische Bewertung einer Wärmepumpe ist, zumal sehr unterschiedliche Wirkungsweisen und Einsatzbedingungen die Aussagen in die eine oder andere Richtung verschieben. Also: Vorsicht ist geboten.

Auch die in Prospekten dargestellten hervorragenden LeistungszahlenLeistungszahl
Die Leistungszahl gibt das Verhältnis von abgegebener Heizleistung und zugeführter Antriebsleitung einer Wärmepumpe an. Die Leistungszahl ist ein Momentanwert und kann nur für einen bestimmten Betriebszustand angegeben werden. Für die Beurteilung der Effizienz und der Umweltbe- bzw. Entlastung ist die Arbeitszahl, noch besser die Jahresarbeitszahl aussagefähiger.
um 4,5 bis 5,5 für Wärmepumpen, die Wasserwärme (»› Wasserwärmenutzung...) oder die Erdwärme (»› Erdwärmenutzung...) nutzen, sollten nicht unkritisch hingenommen werden, kommt es doch zum Erreichen solch respektabler Werte auf die Realisierung optimaler Rahmenbedingungen in der Praxis an (»› Rahmenbedingungen: Wie erreicht man hohe Arbeitszahlen?).

Leider gibt es nur wenig Informationen darüber, welche Bedingungen in den in der Praxis realisierten Anlagen anzutreffen sind. Erfahrungen aus der Beratungspraxis lassen den Schluss zu, dass man von einer erheblichen Schwankungsbreite bei der Realisierung optimaler Betriebsbedingungen ausgehen muss. Erschwerend wirkt, dass es für das anspruchsvolle Feld der Wärmepumpenplanung und Installation keine Qualitätssicherung gibt. Und eine fundierte sachliche Bewertung der Aussagen von Verkäufern ist für einen Laien nahezu unmöglich.

Aussagen zu einer geringen oder negativen energetischen EffizienzEffizienz
Mit der Effizienz charakterisiert man in der Heizungstechnik die Wirksamkeit, oder besser den Wirkungsgrad eines Kessels, mit dem ein Brennstoff in nutzbare Wärme umgewandelt wird.
müssen nicht auch eine negative ökologische Bilanz bedeuten. So kann es bei der Betrachtung von Schadstoffemissionen (z. B. SchwefeldioxidSchwefeldioxid
SO2 ist ein farbloses Gas mit stechendem, stark reizendem Geruch. Schwefeldioxid entsteht bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen, wie Kohle, Heizöl, Diesel. Es reagiert mit Wasser zu Schwefelsäure, die zur Schornsteinversottung sowie in Verbindung mit Stickstoffoxiden zu Umweltschäden (Saurer Regen) und gesundheitlichen Beeinträchtigungen (Smog, Atemwegserkrankungen) führen kann. Das Kondensat von Brennwertkesseln für normales Heizöl muss neutralisiert werden, was durch Einsatz von schwefelarmen Heizöl verhindert werden kann.
) oder bei der Kohlendioxidemission, verglichen mit konventionellen Heizkesseln auf Heizölbasis, und bei entsprechend hohen Arbeitszahlen zu Vorteilen für die Wärmepumpe kommen. Ursache ist der in den deutschen Kraftwerken erreichte hohe Stand der Schadstoffrückhaltung (Rauchgasentschwefelung, Entstaubung).

Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass es für Wärmepumpen trotz vielfältiger Bemühungen der Industrie kein Verfahren zur Vergabe des Blauen Umweltengels gibt.

Nutzt die Wärmepumpe Strom aus erneuerbaren Quellen (Wind, Wasser, FotovoltaikFotovoltaik
Mit Fotovoltaik bezeichnet man die Technik zur Umwandlung von Solarstrahlung in elektrischen Strom. Genutzt wird das fotovoltaisches Prinzip.
usw.), ist die Schadstoffemission kein Thema mehr. 

siehe auch

»› CO2-Emissionsfaktoren verschiedener Energieträger
»› Ist eine genaue Dimensionierung der Leistung einer Wärmepumpe notwendig?
»› Warmes Wasser mit der Wärmepumpe?
»› Einstufige, zweistufige oder stufenlose Wärmepumpen?

© by f.nowotka | zuletzt geändert am: 03.03.2005 | 26196 x gelesen


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