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Wärmepumpen: Schlüssel zur Energieunabhängigkeit?

Luft-Wärmepumpe an einem Einfamilienhaus. © KangeStudio/ iStock.com

Der fortschreitende Klimawandel und der Krieg in der Ukraine führen uns deutlich vor Augen, wie wichtig die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen ist. Neue, innovative Wärmepumpensysteme sollen daher die Versorgung von Gebäuden mit Raumwärme und Warmwasser unabhängiger und umweltfreundlicher machen. Doch in der Praxis gibt es gerade beim Nachrüsten bestehender Gebäude erhebliche Hürden.

Um die gesetzten Klimaziele und mehr Energieunabhängigkeit zu erreichen, plant die Bundesregierung ein 100-Milliarden-Euro-Paket. Mit diesen Geldern sollen unter anderem Technologien unterstützt werden, mit denen beim Heizen von Wohnraum CO2 eingespart werden kann. Dabei sollen vor allem energieeffiziente Wärmepumpen in Zukunft die Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser ermöglichen – und dabei gleichzeitig die Inanspruchnahme von Energie aus fossilen Brennstoffen deutlich reduzieren.

Wärmepumpen zum Heizen von Wohnraum kommen ohne Verbrennungsprozesse aus, denn sie wandeln Wärme aus der Umwelt so um, dass sie für Erwärmungsprozesse im Haushalt genutzt werden kann. Dies funktioniert ähnlich wie bei einem Kühlschrank, der seinem Innenraum Wärme entzieht und diese an die Umgebung abgibt. Bei einer Wärmepumpe wird die Umgebungswärme aus Luft, Boden und Grundwasser über einen Wärmetauscher an ein Kältemittel überführt. Dieses ist das Schlüsselelement der Wärmepumpe, denn es hat einen sehr niedrigen Siedepunkt. Dadurch kann schon wenig Wärme das Kältemittel zum Verdampfen bringen. Mit einem Kompresser wird das nun gasförmige Kältemittel verdichtet, woraufhin es sich stark erwärmt. Diese Wärme kann dann in das Heizsystem des jeweiligen Gebäudes eingespeist werden.

Wie unabhängig und effektiv sind Wärmepumpen?

Doch wirklich unabhängig von fossilen Energiequellen können Wärmepumpen-Systeme nur sein, wenn auch der Strom zur Inbetriebnahme und die Erzeugung von benötigten Materialien ohne Nutzung von fossilen Brennstoffen funktioniert. Wie fortgeschritten die Technologien in diesen Punkten sind, haben nun Energieexperten um Immanuel Stieß vom Institut für sozial-ökologische Forschung in Frankfurt am Main untersucht. Eines der Ergebnisse ihrer Studie: Insbesondere als Teil von sogenannten Trigenerationssystemen, die Wärme-, Kälte- und Stromerzeugung kombinieren, sind Wärmepumpen besonders effizient. Um die Energieabhängigkeit zu minimieren, könnte die hauseigene Wärmepumpe beispielsweise mit Solarenergie auf dem Dach betrieben werden.

„Die Nutzung von Sonnenenergie auf dem eigenen Dach macht den Betrieb dieser Wärmepumpen besonders energieeffizient, autark und kostengünstiger als fossil betriebene Heizungen“, erklärt Stieß. Die neuen innovativen Wärmepumpensysteme kommen außerdem auch ohne synthetische Kältemittel aus, die ein sehr hohes Treibhauspotential haben. Stattdessen nutzen sie natürliche Kältemittel wie Propan oder CO2, wodurch sie im Betrieb besonders umwelt- und klimafreundlich sind. „In dieser Kombination stellen Trigenerationssysteme die Technologie für Wärmepumpen der nächsten Generation dar, eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit und mehr Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen dar“, sagt Stieß.

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Hürden bei der Umsetzung

Doch laut der ISOE-Forschenden macht Technik allein noch keinen Klimaschutz. Diese Innovationen müssen Architekten, Eigentümern und Installateuren bekannt sein und auch akzeptiert werden. „Im Dialog mit den Praxisakteuren haben wir gesehen, dass im Gebäudebestand die größte Herausforderung für den Einbau von Wärmepumpensystemen liegt“, sagt Stieß. Denn die Planung und Installation ist anfänglich mit vielen Kosten und Aufwand verbunden. Oft fehlen Entwürfe, die es Architekten und Heizungsbauern erleichtern, die Installation von Wärmpumpen an individuelle Gebäude anzupassen. Auch unter Technikern und Installateuren würde das Fachwissen für die innovativen Wärmepumpensystemen häufig fehlen und müsse daher über Fortbildungen vermittelt werden, erläutert Stieß.

Aber zumindest im Neubau besteht nach Ansicht von Spieß und seinen Kollegen eine gute Chance, um vermehrt energieeffizienten Systeme zu etablieren. Zur Verbesserung der Marktakzeptanz empfehlen sie, dass Wärmepumpen stärker standardisiert und leichter installierbar werden sollten. Damit die Systeme praxistauglicher werden, sei es zudem wichtig, kompakte und platzsparende Systeme zu entwickeln sowie sicherzustellen, dass die Geräte mit Komponenten anderer Hersteller kombinierbar sind. Auch eine vereinfachte Antragstellung zur Förderung von Wärmepumpensystemen könnte die Techniken attraktiver machen. Auch wenn bis zum flächendeckenden Einsatz von Wärmepumpen noch viele Hürden überwunden werden müssen, stufen die Experten diese Systeme als entscheidend für die Einsparung von CO2 und Treibhausgasen im Gebäudesektor ein.

Quelle: Institut für sozialökologische Forschung (ISOE)

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