Energiewende und Wärmepumpe

Was bringt ein Verbot von Gasheizungen fürs Klima?

Das von der Ampel geplante Verbot von Gas- und Ölheizungen schlägt hohe Wellen. Dabei hat der Wirtschaftsminister dem Parlament noch nicht einmal einen entsprechenden Gesetzentwurf wirklich vorgelegt. Von Kritikern wird angemerkt, dass es rein technisch kaum möglich sein wird, binnen weniger Jahre Millionen von Gas- und Ölheizungen auszutauschen. Zunächst fehlen die Produktionskapazitäten für die Wärmepumpen. Darüber hinaus mangelt es sogar an den Handwerkern für die Durchführung der Arbeiten. Und für die betroffenen Hausbesitzer wird das absehbar immens teuer.

Zwei Fragen drängen sich unmittelbar auf:

1. Was bringen Wärmepumpen im Vergleich zu Gasheizungen hinsichtlich der Reduzierung der CO2-Emissionen?

2. Ist der Umstieg von der Gas- auf eine Wärmepumpen-Heizung aufgrund der Anschaffungs- und Betriebskosten eine ökonomisch vertretbare Maßnahme?

Und drittens kann man anschließen:

3. Wieso denkt man in diesem Falle überhaupt an Verbote? Ist es nicht zweckdienlicher, Anreize zu schaffen? Sollte die Regierung nicht lieber aufzeigen wie sich die Kosten für Gas und Strom in den nächsten Jahren entwickeln werden? Und sollte man es den Leuten nicht selbst überlassen, welche Schlüsse sie daraus ziehen?

Wie steht es mit der Wirtschaftlichkeit?

Die klimapolitische Sinnhaftigkeit des Verbots ist zumindest fragwürdig. Das Einsparungspotential betreffend der CO2-Emissionen bleibt aufgrund der Kohleverstromung vorerst eher klein. Daneben steht insbesondere die Frage im Raum, ob der Austausch überhaupt wirtschaftlich sinnvoll ist oder nur höhere Kosten produziert werden. Trotz Förderung sind die Investitionen in eine Wärmepumpe deutlich höher als bei dem bloßen Austausch einer Gasheizung. Der Grund: Neben den reinen Anschaffungskosten für die Wärmepumpe fällt bei vielen Bestandsgebäuden ein erheblicher zusätzlicher Installations- und ggf. auch Sanierungsaufwand an.

Bei hohen Stromkosten liegen die effektiven Betriebskosten für die Wärmepumpe kaum unter denen einer Gasbrennwertheizung. Und wenn die Kosten für den Bezug von Gas steigen, dann werden aufgrund der Marktmechanismen auch die Stromkosten höher. Denn Gaskraftwerke sind als Backup für die Stromerzeugung unverzichtbar. Bei wenig Wind und starker Bewölkung reicht die Stromproduktion durch Wind und Sonne nicht aus. Das gilt auch noch bei einem deutlich stärkeren Ausbau von Windkraft und Photovoltaik. Die Verzahnung der Preise gilt jedenfalls dann, sofern nicht politisch gegengesteuert wird.

Faustregel zur Wirtschaftlichkeit

Eine erste grobe Aussage zur Wirtschaftlichkeit sei an dieser Stelle vorweggenommen. Als Faustregel kann man sagen:

Wenn der Strompreis pro kWh weniger als zweieinhalb bis dreimal höher ist als der Gaspreis, dann sind die reinen Betriebskosten einer (Luft-Wasser-) Wärmepumpenheizung i. A. (also bei noch annehmbarer Energieeffizienz) signifikant geringer als die einer Gasheizung.

Bei einem ungünstigeren Verhältnis Strompreis zu Gaspreis von etwa 3:1 oder 3,5:1 und höher amortisieren sich die erheblichen Zusatzinvestitionen in die Wärmepumpe in vielen Fällen nicht. Abhängig von den individuellen Verhältnissen im Hinblick auf die Effizienz der Wärmepumpe und der Möglichkeit der Solarstromnutzung besteht daher nicht selten die Gefahr eines dauerhaften Draufzahlgeschäfts.

Ältere Bestandsgebäude sind potentiell problematisch

Die vorstehende Aussage gilt insbesondere für die vielen älteren Gebäude. Immerhin gibt es etwa 20 Millionen Wohngebäude im Bestand. In einer Studie des Forschungsinstituts für Wärmeschutz München (FIW München, s. [12]) wird dazu angemerkt, dass etwa die Hälfte davon (also 10 Mio. Gebäude) für den Betrieb mit Wärmepumpen überhaupt nicht geeignet sei, weil der energetische Sanierungsstand der Häuser einen halbwegs wirtschaftlichen Betrieb gar nicht zulasse.

Hinzu kommt der damit einhergehende höhere Strombedarf. Es gibt berechtigte Zweifel, inwiefern angesichts des schleppenden Ausbaus das Stromnetz an die Belastungsgrenze oder gar darüber hinaus kommt. Gerade auch, wenn gleichzeitig, wie von der Politik gewünscht, immer mehr Menschen auf Elektromobilität umsteigen sollten und auch der Stromverbrauch in der Industrie wächst.

Welche Themen werden behandelt?

Die engere Frage der Wirtschaftlichkeit soll an dieser Stelle noch nicht weiter vertieft werden, sie wird in Teil 4 (Gasheizung oder Wärmepumpe? Exemplarische Wirtschaftlichkeitsrechnung) und Teil 5 (Grundsätzliche Analyse zur Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen) behandelt. Davor wollen wir in Teil 3 (CO2-Emissionen von Gasheizung und Wärmepumpe – Vergleich für ein Bestandsgebäude) beleuchten, ob mit dem Umstieg von der Gas- auf die Wärmepumpen-Heizung dem Klima gedient ist. Konkret soll dabei an einem Beispiel die Frage beantwortet werden: Was bringt das Heizen mit Wärmepumpe gegenüber dem Heizen mit Gas an CO2-Einsparung. In Teil 2 (Wärmepumpe. Prinzip, Funktionsweise und Grenzen) wird die grundlegende Funktionsweise von Wärmepumpen erläutert. Ferner wird das theoretische und das in der Praxis mittels Wärmepumpenheizungen erreichbare Effizienzpotential aufgezeigt.

Im letzten Teil 6 (Wärmepumpen für Deutschland – Klimapolitisch sinnvoll oder Fehlinvestition?) diskutieren wir die mit der Wärmewende zusammenhängenden Fragen im Hinblick auf den volkswirtschaftlichen und den globalen klimapolitischen Nutzen, insbesondere hinsichtlich der Effizienz und der Sinnhaftigkeit des Kapitaleinsatzes (auch von Fördermaßnahmen).

Beginnen wollen wir indes in Teil 1 (Energiewende, Stromproduktion und CO2-Emission) mit einem genaueren Blick auf die Stromproduktion: Welche Anteile haben die einzelnen Energieträger? Wie setzt sich der Strommix zusammen? Wie hoch ist der durchschnittliche CO2-Ausstoß pro kWh? Was können Windkraft- und Solarstrom leisten? Wo liegen die Grenzen? Welche ergänzenden Maßnahmen sind nötig, um die Versorgungssicherheit gewährleisten zu können?

Kurzer Überblick über die Einzelbeiträge

1. Energiewende, Stromproduktion und CO2-Emission

Die Belastung der Stromproduktion mit CO2-Emissionen ist in Deutschland relativ hoch, weil noch ein erheblicher Teil der Stromerzeugung mittels fossiler Energieträger erfolgt. Es wird erläutert, wie der durchschnittliche CO2-Ausstoß pro kWh im Strommix zustande kommt. Ferner werden die Chancen und Risiken bezüglich des Ausbaus der Erneuerbaren – insbesondere von Windkraft und Solarstrom – diskutiert. Im Hinblick auf die Sicherstellung der Stromversorgung fragen wir exemplarisch nach der nötigen Speicherkapazität in Zeiten geringer Wind- und Solarstromerträge. Dabei beleuchten wir auch die mögliche Rolle von Elektroautos.

Link: Energiewende, Stromproduktion und CO2-Emission

2. Wärmepumpe. Prinzip, Funktionsweise und Grenzen

Die grundsätzliche Wirkungsweise von Wärmepumpen wird erläutert. Dazu wird der COP-Wert als der wichtigste Effizienzfaktor von Wärmepumpen eingeführt und es werden die theoretisch möglichen und die in der Praxis erreichbaren Effizienzwerte abgeleitet.

Link: Wärmepumpe. Prinzip, Funktionsweise und Grenzen

3. CO2-Emissionen von Gasheizung und Wärmepumpe – Vergleich für ein Bestandsgebäude

Es wird die Frage beantwortet: Was bringt das Heizen mit (Luft-Wasser-) Wärmepumpe gegenüber dem Heizen mit Gas an CO2-Einsparung? Neben der grundsätzlichen Betrachtung wird eine bespielhafte Modellrechnung für ein Bestandsgebäude (Baujahr 2000) mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe durchgeführt.

Link: CO2-Emissionen von Gasheizung und Wärmepumpe – Vergleich für ein Bestandsgebäude

4. Gasheizung oder Wärmepumpe? Exemplarische Wirtschaftlichkeitsrechnung

Ist der Umstieg von der Gasheizung auf die ( Luft-Wasser-) Wärmepumpenheizung wirtschaftlich sinnvoll? Hierzu wird eine konkrete Beispielrechnung für ein Bestandsgebäude (Baujahr 2000) mit einem typischen Wärmebedarf und einem akzeptablen Energiestandard (Energieeffizienzklasse C) durchgeführt. In die Betrachtung werden die bekannten Fördermaßnahmen mit einbezogen und die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der Betriebskosten und der Investitionen im Vergleich zu einer modernen Gas-Brennwerttherme bewertet.

Link: Gasheizung oder Wärmepumpe? Exemplarische Wirtschaftlichkeitsrechnung

5. Grundsätzliche Analyse zur Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen

Über den konkret betrachteten Fall hinaus werden grundsätzliche Überlegungen zur Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen gegenüber Gas-Brennwertthermen angestellt. Ferner werden Wirtschaftlichkeitskriterien mit und ohne Investition sowie mit und ohne Einsatz von Photovoltaik formuliert.

Link: Grundsätzliche Analyse zur Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen

6. Wärmepumpen für Deutschland – Klimapolitisch sinnvoll oder Fehlinvestition?

Die Analyse im Vergleich mit anderen Ländern zeigt, dass die Gegebenheiten in Deutschland aufgrund des ungünstigen Strommix‘ und der hohen Kosten unvorteilhaft sind. Ist daher die Wärmepumpe zum jetzigen Zeitpunkt das richtige Heizsystem für Deutschland? Macht ein Verbot bzw. ein Tauschzwang für Gasheizungen Sinn? Und ist der finanzielle Aufwand dafür unter allen Gesichtspunkten – wirtschaftlich und klimapolitisch – vernünftig?

Es wird gezeigt, dass der Einsatz von Luft-Wasser-Wärmepumpen unter den gegebenen Umständen in der großen Perspektive weder wirtschaftlich ist noch überhaupt eine nennenswerte klimapolitische Wirkung entfaltet. Darüber hinaus wird dargelegt, mit welchen Maßnahmen die CO2-Emissionen wirksam und effizient reduziert werden können. Das Kriterium dafür ist der finanzielle Aufwand pro eingesparter CO2-Menge.

Link: Wärmepumpen für Deutschland – Klimapolitisch sinnvoll oder Fehlinvestition?