Der Stromverbrauch von Wärmepumpen

Früher war alles besser, so heißt es zumindest. Alle Menschen waren freundlich zueinander, es gab noch kein Internet und keine Rekordsommer und durchgehendes Heizen der Wohnung war eine Frage des Geschmacks, nicht des Bankkontos. Die ständig ansteigenden Energiekosten in der Bundesrepublik haben daher weitreichende Folgen nach sich gezogen. Eine davon ist, dass sich immer mehr Deutsche von klassischen Heizsystemen abwenden.

Doch wenn Gott eine Tür schließt, öffnet er im Gegenzug häufig Fenster. So sind die Hersteller von Wärmepumpen ein Gewinner dieser Entwicklung. Ein Problem zeigt sich aber darin, dass sich die Deutschen selbstverständlich noch nicht so sicher im Umgang mit Wärmepumpen zeigen, wie es ihnen bei althergebrachten Heizsystemen gelang. Ein Knackpunkt ist sicherlich, dass die Ermittlung des Stromverbrauches dieser Technologie noch weitgehend unbekannt ist. Daher haben wir alle relevanten Informationen darüber kompakt für Sie zusammengestellt.

Welche Faktoren beeinflussen den Stromverbrauch einer Wärmepumpe?

Der Stromverbrauch von Heizungsanlagen ist prinzipiell eine direkte Konsequenz der benötigten Wärmeleistung. Diese hängt wiederum davon ab, wie effektiv die Wärmedämmung des Gebäudes ausgeführt wurde und, im Besonderen, welchen Umfang das Gebäude aufweist. So sind bei Neubauten umfangreiche Vorschriften bezüglich ihrer Energieeffizienz einzuhalten, deren Sinn ausschließlich darin besteht, den Leistungsbedarf der installierten Heizungsanlagen nachhaltig zu senken. Zudem spielt die eingesetzte Bauart der Wärmepumpen, also ob mit Wasser, Luft oder Erdwärme geheizt wird, eine nicht zu unterschätzende Rolle.

Der wichtigste Faktor ist aber zweifellos die Anzahl und Größe der Räume, die erwärmt werden müssen. Dieser Punkt entscheidet bereits zu 80 Prozent, wie hoch der Stromverbrauch der Wärmepumpe ausfallen wird.

Wie errechnet man den jährlichen Strombedarf einer Wärmepumpe?

Wer den Energiebedarf elektrischer Verbraucher ermitteln möchte, wird sich dem Eindruck nicht erwehren können, wieder in der siebten Klasse angelangt zu sein. Denn schließlich handelt es sich dabei um eine simple Formel, die sich auf die Berechnung physikalischer Leistung (Arbeit x Zeit) herunterbrechen lässt. Bezogen auf den Strombedarf von Wärmepumpen ergibt sich damit folgendes Bild:

Da dadurch aber mehr Fragen aufgeworfen, als Antworten geliefert werden, bewegen sich die Verkaufszahlen von Wärmepumpen in Deutschland noch deutlich unter denen der Nachbarländer. Dabei ist es bei näherer Betrachtung weit weniger kompliziert, als es auf den ersten Blick wirkt.

So ist unter der Heizleistung nichts anderes als die Nennleistung der Wärmepumpe zu verstehen

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, also die maximale Leistung, die die Pumpe durchschnittlich zu erzielen imstande ist. Dabei handelt es sich um einen der absoluten Werte, die die Hersteller elektrischer Geräte auf dem Typenschild angeben müssen. In der Werbung wird er allerdings häufig einfach als Maximalleistung beschrieben, was aus technischer Sicht inkorrekt ist.

Die Heizleistung muss wiederum durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) dividiert werden, die schon etwas komplexer definiert ist. Stark vereinfacht, gibt sie das Verhältnis der ausgehenden zur eingehenden Energie der Wärmepumpe wieder. Somit lassen sich aus ihr zahlreiche Rückschlüsse auf den Wirkungsgrad und die Effizienz der Wärmepumpe schließen.

Bis zu diesem Punkt wurde der Stromverbrauch der Pumpe ermittelt, zudem sich nun der Zeitfaktor gesellt, um den Verbrauch über einen konkreten Zeitraum (in diesem Fall ein Jahr) hinweg zu berechnen.

Konkrete Beispielrechnungen für den Stromverbrauch und die Stromkosten

Wem dies alles ein wenig zu theoretisch klang, dürfte mit ausgearbeiteten Berechnungen eher zurecht kommen. Dazu setzen wir nun folgende Werte voraus: Wir möchten ein zweistöckiges Wohngebäude mit einer Wärmepumpe beheizen, die über eine Nennleistung von 15 kW verfügt. Die benötigte Wärme beziehen wir aus Erdwärme und möchten damit sowohl Heizen als auch unser Warmwasser gewinnen, womit sich eine durchschnittliche JAZ von 3,8 ergibt.

In unserem Beispiel bewohnen wir das Gebäude mit insgesamt drei Familienmitgliedern und benötigen die Wärmepumpe täglich durchschnittlich vier Stunden, womit sich die jährliche Betriebsdauer von 1460 Stunden ergibt. Die Stromkosten entsprechen den aktuellen (Stand 01.09.2018) durchschnittlichen Energiekosten Deutschlands von 29,4 Cent pro kWh.

Um unseren Stromverbrauch zu ermitteln setzen wir nun die gegebenen Werte in die oben aufgeführte Formel ein und erhalten damit:

Die Stromkosten wiederum ergeben sich, wenn wir den Stromverbrauch mit den Stromkosten multiplizieren:

In unserem Beispiel müssten für also mit 1.690,- Euro an Stromkosten für den Betrieb unserer eingesetzten Wärmepumpe (Sole-Wasser-Wärmepumpe) pro Jahr rechnen. Bei diesen Kosten macht es Sinn, über den Abschluss eines speziellen Heizstrom-Tarifes nachzudenken. Der sogenannte Wärmepumpenstrom ist deutlich günstiger als herkömmliche Stromtarife und spart so ordentlich Stromkosten ein.

Lesen Sie auch: Kosten einer Wärmepumpe im Vergleich zu den Einsparpotenzialen

Wie lässt sich die Jahresarbeitszahl ermitteln?

Diese Frage beschäftigt potentielle Käufer von Wärmepumpen aus gutem Grund, denn schließlich stellt sie eine zentrale Kenngröße von Wärmepumpen dar. Allerdings handelt es dabei nicht um einen absoluten Wert, weshalb er unter Laborbedingungen nicht ermittelt und somit von den Herstellern auch nicht angegeben werden kann. Denn in die Berechnung der Jahreszahl fließen viele Faktoren ein, die nur am Einsatzort gemessen werden können. Dazu zählt zunächst der Umfang der am Gebäude verbauten Wärmedämmung. Zudem sind der Wirkungsgrad und die Energieeffizienz der Wärmepumpe entscheidende Parameter. Weitere Punkte betreffen die Qualität der durchgeführten Installationstätigkeiten und die durchschnittliche Temperatur der Wärmequelle.

Wie bereits erwähnt, werden zur Ermittlung der JAZ lediglich zwei Werte benötigt, nämlich die abgegebene und zugeführte Energiemenge. Da dabei aber alle Energieformen inklusive der Wärmeenergie der aufgenommenen Wärmequelle miteinfließen, werden dazu direkt am Einsatzort ein Wärmemengenzähler zur Messung der thermischen Energie und ein separater Stromzähler benötigt. Da die entsprechenden Messungen selbstverständlich erst nach (!) der Installation der Wärmepumpe durchgeführt werden können, haben die Hersteller in diesem Punkt ein echtes Problem in ihrer Argumentationskette zu bewältigen.

Wer nun allerdings annehmen sollte

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, dass es sich bei der JAZ um eine theoretische und damit zu vernachlässigende Kenngröße handelt, sollte sich vor Augen halten, dass sie eine entscheidende Rolle bei der Vergabe von Fördergeldern für Heizungsanlagen durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle spielt. Die geforderten Grenzwerte liegen bei 3,8 für Anlagen, die mit Wasser und Erdwärme heizen, während mit Luft arbeitende Systeme eine minimale JAZ von 3,5 aufweisen müssen. In diesem Zusammenhang ist die durchschnittliche JAZ Deutschlands hilfreich: Sie liegt bei 3 bis 4,5 bei Luft- und Erdwärmesystemen. Bei der Nutzung von Grundwasser liegt der Wert deutlich höher und kann zuweilen über 5 liegen.

Inwiefern beeinflusst die Wärmequelle den Stromverbrauch der Wärmepumpe?

Die Wärmequelle ist bezüglich der Stromkosten ein nicht zu unterschätzender Faktor, da sie die JAZ erheblich beeinflusst. Denn schließlich weisen die möglichen Wärmequellen Luft, Wasser und Erdwärme unterschiedliche Eigenschaften auf, die sich direkt auf die benötigte Energie auswirken. So gelten Wärmepumpen, die mit Luft arbeiten, generell als die Variante mit der niedrigsten JAZ. Dies ist darauf zurückzuführen, dass gasförmige Stoffe erheblich schneller auf Temperaturwechsel reagieren, als flüssige und feste. Demnach liegt die durchschnittliche JAZ dieser Systeme bei einem Wert von 3.

Dieser Logik folgend sind Erdwärme-Systeme erheblich effektiver und erreichen mit einer durchschnittlichen JAZ von 4 einen Platz im Mittelfeld. Wer Wasser als Wärmequelle nutzen möchte, hat hingegen zwei Alternativen, die deutliche Differenzen hinsichtlich ihrer Effektivität aufweisen. So gibt es zunächst die Option, Brauchwasser (also Ansammlungen von Sickerwasser) zu fördern. Damit lässt sich eine JAZ von etwa 3,8 erzielen. Die effektivste Möglichkeit ist es allerdings, Grundwasser als Wärmequelle zu verwenden, womit eine JAZ von über 5 erreicht werden kann. Dafür steigen in diesem Fall jedoch die Installationskosten, da erheblich tiefere Bohrungen durchgeführt werden müssen, um zum Grundwasser zu gelangen.

Die hier aufgeführten Werte beziehen sich auf Wärmepumpen, die ausschließlich zum Heizen verwendet werden. Wenn damit gleichzeitig die Versorgung mit Warmwasser sichergestellt werden soll, sinkt die JAZ jeweils um etwa 10 Prozent.

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