Schlüsseltechnologie für eine klimafreundliche Wärmeversorgung
Wärmepumpen sind der Schlüssel zur sogenannten Sektorkopplung, einem zentralen Baustein der Energiewende.
Bisher liefen die Bereiche Strom und Wärme weitgehend getrennt nebeneinanderher: Heizungen liefen mit Gas oder Öl, während der Strom aus einem ganz anderen System kam. Sektorkopplung bringt diese Welten zusammen – sie verknüpft Strom- und Wärmeversorgung zu einem intelligenten Gesamtsystem.
Wärmepumpen machen genau das möglich: Sie nutzen Strom – idealerweise aus Sonne oder Wind – um die kostenlose Umweltwärme nutzbar zu machen und Gebäude effizient und nahezu CO2-frei zu beheizen. So wird aus zwei getrennten Sektoren ein gemeinsames, klimafreundliches Ganzes.
Die wichtigsten Wärmepumpen-Arten
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Nutzt die Umgebungsluft als Wärmequelle. Am weitesten verbreitet, da sie ohne aufwendige Erdarbeiten oder Bohrungen auskommt – einfach zu installieren, aber bei sehr kalten Außentemperaturen etwas weniger effizient.
Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe)
Zapft die Wärme aus dem Erdreich an – entweder über Flachkollektoren (großflächig knapp unter der Oberfläche verlegt) oder Erdsonden (senkrecht bis zu 100 Meter tief gebohrt). Die Erdtemperatur ist über das Jahr sehr konstant, dadurch arbeitet diese Variante besonders effizient – erfordert aber mehr Platz bzw. eine Genehmigung fürs Bohren.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe (Grundwasserwärmepumpe)
Nutzt die relativ konstante Temperatur des Grundwassers (meist 8–12 °C ganzjährig). Sehr effizient, aber abhängig von Wasserqualität und -verfügbarkeit vor Ort sowie einer wasserrechtlichen Genehmigung.
So funktioniert eine Wärmepumpe:
Das Grundprinzip ist bei allen Typen gleich – vereinfacht gesagt funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt: Statt Wärme aus dem Inneren nach draußen zu befördern, holt sie Wärme von draußen nach drinnen. Vier Schritte in einem geschlossenen Kreislauf:
- Verdampfen – Ein Kältemittel mit sehr niedrigem Siedepunkt nimmt die Umweltwärme (aus Luft, Erde oder Wasser) auf und verdampft dabei, selbst wenn die Quelle nur wenige Grad warm ist.
- Verdichten – Ein elektrisch betriebener Kompressor verdichtet den Dampf. Dabei steigt der Druck – und damit auch die Temperatur, ähnlich wie sich eine Fahrradpumpe beim Aufpumpen erwärmt.
- Kondensieren – Der nun heiße Dampf gibt seine Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizsystem (z. B. Fußbodenheizung oder Heizkörper) ab und kondensiert dabei wieder zu Flüssigkeit.
- Entspannen – Ein Expansionsventil senkt den Druck wieder, das Kältemittel kühlt ab – und der Kreislauf beginnt von vorn.
Der große Clou: Für 1 kWh Strom (zum Antrieb des Kompressors) gewinnt man oft 3–5 kWh Wärme – der Rest kommt gratis aus der Umwelt. Diese Kennzahl nennt man Jahresarbeitszahl (JAZ).
Die Jahresarbeitszahl (JAZ): Der wahre Effizienz-Maßstab
Verlassen Sie sich nicht nur auf die in Prospekten angegebenen Leistungszahlen (die nur unter Laborbedingungen gelten). Entscheidend ist die Jahresarbeitszahl (JAZ) unter realen Bedingungen:
- Die JAZ berücksichtigt den gesamten Energieaufwand inklusive sämtlicher Hilfsenergieträger über ein ganzes Jahr hinweg.
- Sie zeigt genau, wievielvach mehr Energie aus der Umgebung gewonnen als für das System eingesetzt wurde.
- Um nennenswert Primärenergie einzusparen, wird eine JAZ von über 3,5 empfohlen.
Wichtig für die Effizienz: Je geringer der Temperaturunterschied zwischen der Umweltquelle und der Zieltemperatur ist, desto effizienter arbeitet die Anlage. Jedes Grad mehr wirkt sich überproportional negativ aus!
Wann lohnt sich eine Wärmepumpe besonders?
Einige Rahmenbedingungen sind von Natur aus gegeben, andere können Sie aktiv beeinflussen. Eine Wärmepumpe ist dann optimal geeignet, wenn …
- eine stabile Wärmequelle zur Verfügung steht (auch die Außenluft ist bei richtiger Auslegung bestens geeignet).
- der Wärmebedarf gering ist – beispielsweise durch eine gute Gebäudeedämmung oder eine kontrollierte Wohnraumlüftung.
- niedrige Vorlauftemperaturen (ca. 25–35 °C, idealerweise über Fußboden- oder Wandheizungen) ausreichen, Spitzentemperaturen (z. B. für Brauchwasser) bei Bedarf von einer zusätzlichen Quelle abgedeckt werden.
- die Planung und Umsetzung fehlerfrei durch professionelle Tools und Fachbetriebe erfolgt.
- der Antriebsstrom aus erneuerbarer Energie stammt – etwa durch eine eigene PV-Anlage, Ökostrom oder Windparkbeteiligungen.
- sie clever kombiniert wird: Die ideale Paarung besteht aus einer Solarstromanlage, einem Batteriespeicher und einer intelligenten Systemsteuerung, die den Netzbezug auf ein Minimum reduziert.
Planung
Für eine gute Auslegung gibt es vielfältige Planungstools für Wärmepumpen vom Bundesverband Wärmepumpe e.V.
