Leseprobe - VDE

1
Argumente für die Wärmepumpe
1.1
Absolut umweltfreundlich
1.1.1
Unsere Umwelt ist in Gefahr
Während Millionen von Jahren haben Wälder und Pflanzen unseres Planeten
Sauerstoff produziert, Sauerstoff den wir heute atmen. Er wurde von der jungen Erde verschlungen und ist zu Kohle, Erdöl und Erdgas geworden.
Heute verbrennt der Mensch genau diese fossilen Stoffe. Die Folge ist, dass
der seinerzeit gebildete Sauerstoff aufgebraucht und Kohlendioxid produziert
wird. Ein weiteres Phänomen ist der enorme Anstieg von Methangas in der
Atmosphäre. Dieser hat mehrere Ursachen: Auch aufgrund der weltweit verstärkten Gewinnung und Nutzung von Erdgas ist eine zunehmende Konzentration von Methan zu verzeichnen. Diese Gase verstärken den natürlichen
Treibhauseffekt und führen zur Klimabedrohung (siehe Abbildung 1.1).
Die Folge ist laut IPCC der UN (Intergovernmental Panel on Climate Change)
eine zu erwartende (durchschnittliche) Temperaturerhöhung von 1,5 bis 6 °C
in einem Jahrhundert. Dies bedeutet einen empfindlichen Eingriff in unser Klimasystem, häufige Gewitter, Hagel und Starkniederschläge sowie Trockenzonen und den Anstieg des Meeresspiegels.
Denken wir weiterhin an die Umweltschäden, verursacht durch undichte
Pipelines und die Ölpest bei Tankerunfällen.
1
2
3
4
5
Kohlendioxid
Methan
Fluorchlorkohlenwasserstoffe
bodennahes Ozon und hochatmosphärischer Wasserdampf
Distickstoffoxid (Lachgas)
(Quelle: Prof. D. Schönwiese, Institut
für Geophysik, Universität Frankfurt/M)
Abbildung 1.1: Verursacher von Treibhauseffekt und Klimaveränderung
1
1.1.2
Den Tätern auf der Spur
Das Heizen mit fossilen Brennstoffen erfolgt hauptsächlich durch Verbrennung von Öl oder Gas. Beim chemischen Prozess der Verbrennung wird eine
beachtliche Menge an Schwefeldioxid, Stickoxiden, Ruß und anderen Schadstoffen emittiert. Letztere verursachen sauren Regen, Waldsterben und
gefährden unsere Gesundheit.
Jede Verbrennung, auch die von Gas und Biomasse, verursacht Kohlendioxid.
Dieses trägt zum Treibhauseffekt und zur drohenden Klimaveränderung bei.
Die durchschnittliche Ölheizung eines Einfamilienhauses emittiert ca. 6.000 kg
CO2 pro Jahr, eine Gasheizung ca. 4.000 kg. Der Hausbrand ist für bis zu
40 % des weltweit von CO2 verursachten Treibhauseffektes verantwortlich.
Daher begrenzen die neuen Gebäuderichtlinien den Primärenergieverbrauch.
Das Heizen mit Holz, Hackschnitzel oder Pellets ist lediglich langfristig
bedingt CO2-neutral, jedoch nicht ohne Emission von oben genannten
Schadstoffen, insbesondere von Feinstaub.
1.1.3
Wärmepumpen arbeiten am Einsatzort
absolut emissionsfrei
Mit der Wärmepumpe heizen Sie frei von Ruß und jeglichen giftigen Abgasen.
Wärmepumpen produzieren je nach Wärmequelle aus Sonnenenergie,
Umweltenergie, Geothermie oder Abwärme schadstofffreie Heizenergie.
CO2-Emissionen verschiedener Heizsysteme
Braunkohle
6. 928
Heizöl EL Brennwert
2.792
Flüssiggas Brennwert
2.408
Erdgas Brennwert
2.392
Fernwärme
2.160
Wärmepumpe ε=4
600
Pellets
424
Fernwärme Biomasse
328
232
Scheitholz
0
Beispiel: neues Einfamilienhaus mit Warmwasserbereitung und
ca. 8,0 MWh Nutzwärmeverbrauch/Jahr.
Gesamtausstoß CO2-Äquivalent aus der Prozesskette Wärme
Spezifische Emissionen CO2-Äquivalent für eine kWh Nutzwärme:
Braunkohleheizung: 0,866 kg/kWh
Ölheizung: 0,349 kg/kWh
Flüssiggasheizung: 0,301 kg/kWh
Gasheizung: 0,299 kg/kWh
Fernwärme (Gas): 0,270 kg/kWh
Wärmepumpe ε=4 (Stommix Österreich): 0,075 kg/kWh
Pelletheizung: 0,053 kg/kWh
Fernwärme (Biomasse): 0,041 kg/kWh
Scheitholzheizung: 0,029 kg/kWh
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
kg CO2-Äquivalent /kWh
Abbildung 1.2: Emissionsvergleich Einfamilienhaus mit Warmwasserbereitung und
ca. 8 MWh Nutzwärmeverbrauch (Quelle: GEMIS, Österreich)
2
Daher können die Betreiber einerseits IM HAUS, im Heizraum beispielsweise,
unbeschadet ihre Weißwäsche lagern und somit auch diesen Raum vielfältig
nutzen. Andererseits entstehen keine Schadstoffe, welche INS FREIE gelangen könnten. Auch die Nachbarn werden für den Beitrag zum globalen
Umweltschutz dankbar sein (siehe Abbildung 1.2).
Die führenden Wärmepumpen-Hersteller verwenden in ihren Geräten ausschließlich chlorfreie, ozonneutrale Arbeitsmittel.
Abbildung 1.3: Strommix emissionsfrei
3
Endenergieverbrauch verschiedener Heizsysteme
15.094
12.307
11.428
9.411
9.195
9.195
8.333
2.000
2.000
0
4.000
6.000
8.000
10.000
Beispiel: neues Einfamilienhaus mit
Warmwasserbereitung und ca.
8,0 MWh Nutzwärmeverbrauch/Jahr.
Nutzwärme ist dabei jene Wärme die
über Heizkörper oder Fußbodenheizung
abgegeben wird.
Endenergie ist jene Energiemenge
welche zur Verfügbarmachung dieser
Energie notwendig ist
Nutzungsgrade sind repräsentative
Werte der Heizungssysteme
14.000
12.000
16.000
kWh Endenergie
Abbildung 1.4: Endenergieverbrauch verschiedener Heizsysteme
(Quelle: Jilek, W. Energieträgerinformation 09. 2008)
Abbildung 1.4 zeigt, wie viel Endenergie in Kilowattstunden pro Quadratmeter
und Jahr für welchen Energieträger aufgewendet werden muss. Die Endenergie ist jene Größe, die der Verbraucher zahlen muss, um seine Räume zu
beheizen (also wie viel Kilowattstunden Strom, wie viel Liter Heizöl oder
Kubikmeter Erdgas).
600%
500%
Vergleich der
Wirkungen
verschiedener
Umwelteinflüsse.
400%
300%
1 WP(CH):
schweizerischer
Strom
200%
100%
0%
1
2
Treibhauseffekt
100a in to
CO2 äquivalent
3
1
2
Photosmog
(“Bodenozon“) in kg
Aeth-äquivalent
3
2 Gas:
Low-NOX,
kondensierend;
3 Öl:
Low-NOX;
Abbildung 1.5: Vergleich der Wirkungen verschiedener Umwelteinflüsse
(Quelle: AWP, Zürich)
4
Eine Kilowattstunde Strom entspricht etwa 0,1 Liter Heizöl. Deutlich ist zu
sehen, dass die Wärmepumpenheizung wesentlich weniger Endenergie verbraucht als Gas- oder Ölheizungen. Der Grund liegt darin, dass die Wärmepumpe bis zu 75 Prozent der erforderlichen Energie in Form von Wärme aus
der Umwelt bezieht.
In Abbildung 1.5 wird die Umweltwirkung der Wärmepumpe mit der einer
Gas- oder Ölfeuerung verglichen.
Die bei der (kalorischen) Stromerzeugung entstehende CO2-Belastung ist
jeweils berücksichtigt.
1.2
Niedrigste Betriebskosten
Ca. 3/4 der Heizenergie kommen bei Wärmepumpen-Heizanlagen gratis aus
der Umwelt. Umweltenergie ist Sonnenenergie. Wärmepumpen nutzen die
kostenlose latente erneuerbare Wärme aus Umgebungsluft, Wasser oder Erdwärme. Die Wärmepumpe hebt die mit Hilfe von Wärmetauschern aufgenommene Umgebungswärme auf das für Heizzwecke gewünschte Temperaturniveau an. In Abbildung 1.6 ist ein typischer Kostenvergleich zu sehen. So
können wir das ganze Jahr hindurch Umweltenergie/Solarenergie auf wirtschaftlichste Weise nutzen.
Betriebskostenvergleich verschiedener Heizsysteme
1.859,-
Braunkohle
Heizöl EL Brennwert
1.415,1.289,-
Flüssiggas Brennwert
Fernwärme Biomasse
970,941,-
Erdgas Brennwert
Pellets
890,-
Scheitholz
879,764,-
Fernwärme
Wärmepumpe e=4;
0
200
Beispiel: neues Einfamilienhaus mit
Warmwasserbereitung und ca.
8,0 MWh Nutzwärme/Jahr.
Summe=Betriebsgebundene+
verbrauchsgebundene Kosten
400
450,600
800
1.000
12.000
14.000
16.000
18.000
20.000
Betriebskosten in €
Abbildung 1.6: Betriebskosten im Jahr, Wohnhaus 175 m², Heizleistung 8 MWh
Nutzwärmeverbrauch, 09/2008
(Quelle: Jilek, W. Energieträgerinformation 09. 2008)
5
1.3
Unabhängigkeit
Heimische Energie statt Abhängigkeit von außen! Die Energiequellen einer
Wärmepumpe – gespeicherte Sonnenenergie aus Luft, Wasser und Erdwärme – liegen krisensicher direkt vor unserer eigenen Haustüre (Versorgungssicherheit). Denkt man an die Auswirkungen der Öl- und Golfkrisen
und der politischen Spannungen in den Gas-Transitländern, so erkennt man
die gefährliche Auslandsabhängigkeit als einen großen Risikofaktor (siehe
Abbildung 1.7).
Die Erdölreserven dieser Welt
Reserven gesichert
Reichweite in Monaten*
Saudi-Arabien 266,8
103
Kanada 178,6
69
Iran 138,4
53
Irak 115
44
Kuwait 104
40
Arab. Emirate 97,8
38
Venezuela 87
34
Russland 60
23
Libyen 41,5
16
Nigeria 36,2
14
USA 21
8
China 16
6
Algerien 12,2
5
Brasilien 12,2
5
Mexico 11,6
4
Norwegen 6,9
3
EU 6,1
2
0
50
100
* Beitrag zum Weltenergieverbrauch
Jährlicher Verbrauch weltweit 2005: 31 Mrd. Barrel Öl
Die Weltreserven betragen 2007: 1332 Mrd. Barrel Öl
Reichweite Weltreserven insgesamt: 42 Jahre (504 Monate)
150
Milliarden Barrel
Abbildung 1.7: Erdölreserven 2007 in Mrd. Tonnen
(Quelle: CIA, The World Fact Book 2008)
6
200
250
300
1.4
Komfort
Die Wärmepumpen-Heizung bietet höchstmöglichen Heiz-, Bedien- und
Wohnkomfort: Die bei Wärmepumpen übliche Wärmeabgabe über eine Niedertemperatur-Fußbodenheizung oder Wandheizung garantiert ein behagliches und gesundes Wohnklima. Niedertemperatur-Strahlungswärme
verhindert auch überhöhte Luft- und Staubverwirbelung. Wärmepumpen mit
Umkehrsystem können zusätzlich bei Bedarf im Sommer kühlen. Wärmepumpen-Heizsysteme arbeiten in der Regel leise, vollautomatisch und wartungsfrei. Brennstoffversorgung, Ascheentsorgung und Rauchfangkehren entfallen.
1.5
Zukunftssicherheit
Die Wärmepumpe stellt das heute modernste Heizsystem dar. Nach dem
Holz- und Kohleofen, der Koks- und Ölzentralheizung löst die Wärmepumpe
nun auch die Gasheizung in immer mehr Fällen ab.
Weiterhin stellt sich die Frage, ob wir uns unsere Heizung in beispielsweise
20 Jahren noch werden leisten können. Die Wahl des Heizsystems sollte eine
Entscheidung auf Jahrzehnte sein. Wer in die Zukunft blickt, wird zwangsläufig auf eine Wärmepumpe stoßen. Bereits heute kann die Wärmepumpe bei
richtiger Auslegung die Heizquelle mit den mit Abstand niedrigsten Betriebskosten sein. Mit jeder generellen Energiepreis-Steigerung werden die Heizkosten mit der Wärmepumpen-Heizung in der Relation noch billiger. Es
vergrößern sich die Einsparungen an Betriebskosten gegenüber Öl, Gas und
Pellets, weil bei der Wärmepumpe 3/4 der Energie kostenlos bleiben, selbst
wenn der Strompreis steigt.
Abbildung 1.8:
Reichweite der Primärenergieträger
(Quelle: Ochsner)
Die Energiequellen einer Wärmepumpe sind zeitlich und mengenmäßig unbegrenzt. Abbildung 1.8 hingegen zeigt, dass die Energieträger Erdöl und Gas
bald knappe und teure Kostbarkeiten werden.
7
Abbildung 1.9: Preisentwicklung Rohöl
Seit dem Jahr 1900 ist die Anzahl der Menschen um den Faktor 3,5 gestiegen
(siehe Abbildung 1.10). Der globale Primärenergieverbrauch hat sich im gleichen Zeitraum aber verzehnfacht. Heute bevölkern 6,75 Mrd. Menschen
unsere Erde – im Jahr 2050 sollen es 9,1 Mrd. sein.
Abbildung 1.10:
Entwicklung der Weltbevölkerung.
Hinweis:
In Entwicklungsländern steigt der
Energiebedarf überproportional zu
Bevölkerung und Bruttosozial-Produkt (Haushalt, Industrie, Verkehr).
Allein China wird beim gegenwärtigen Wirtschaftswachstum in 10 bis
15 Jahren gleich viel Rohöl benötigen
wie der heutige Hauptverbraucher
USA.
(Quelle: Ochsner, Basis UN-Bevölkerungsfond)
1.6
Unbrennbarkeit
Wärmepumpen heizen thermodynamisch, ohne Verbrennung und ohne
Flamme. Das macht sie in Bezug auf potentielle Unfallgefahren besonders
sicher. Die meisten Geräte arbeiten zudem mit unbrennbaren Sicherheitsarbeitsmitteln.
8