Die Wärmepumpendiskussion geht weiter

 Diagramm: Geologische Arbeiten Deutscher Verlag Grundstoffindustrie Leipzig 1986

„Je weniger Energie den Bürgern zur Verfügung stehen wird, umso mehr wird ihnen ein Licht aufgehen. Energieeffizienzgesetz“ (Fundstück auf FB)


Die Sekte bringt es fertig. Eine geniale Erfindung, die Wärmepumpe, bekommt den ganzen Ärger ab, den die politischen Transformatoren blind vor Weltrettungsehrgeiz vom grünen Zaun brechen. Das hat der Entwickler des nach ihm benannten Gedankenexperiments (Carnot-Zyklus) der Realisierung einer reversiblen Wärme-Kraft-Maschine zur Umwandlung von Wärme in Arbeit namens  Léonard Sadi Carnot (1796-1832) nicht verdient! Ebenso schuldlos ist der Heilbronner Arzt Robert Mayer (1814-1878), der Robert Habeck und uns allen den Energieerhaltungssatz einbrockte. Der Energieerhaltungssatz ist einfach da. Mayer hat ihn erkannt und formuliert. Danke, Robert Mayer!

Wie alle energetischen Prozesse unterliegt auch der Carnot-Zyklus dem Energieerhaltungssatz. Ein Ausweichen ist nicht möglich. Das Verhältnis von in das System eingebrachter Wärme- und elektrischer Energie zum vom System „ausgespuckter“ Zielenergie in Form von Wärmeenergie nennt selbst ein Hauptschüler, sollte er Physik nicht abgewählt haben, Wirkungsgrad des Wärmeerzeugungssystems.

Am Wirkungsgrad scheiden sich die Geister. Der Sekte ist der Wirkungsgrad schnurz, Handwerkern, Technikern, Ingenieuren, technischen Wissenschaftlern und sogar Max Mustermann, der auf seinen Geldbeutel achten muss, interessiert sich für den Wirkungsgrad der von ihm genutzten Technik, also auch der Wärmepumpe.

Es gibt, ich beschrieb das mehrfach, verschiedene Wärmepumpensysteme mit unterschiedlichen Wirkungsgraden und damit unterschiedlichen Monatslängen bezogen auf den Geldbeutel. Bei vielen Menschen im Lande hört seit der großen Transformation der Geldbeutelinhalt oft schneller als der Monat auf. Die Sekte interessiert das nicht. Um einen Plan B kümmert sie sich auch nicht. Das Volk soll durch die Wand, die weltweit vernetzte Sekte wird es finanziell überleben. Eine einfache Sache.

Die Transformationsregierung favorisiert aus der Familie der Wärmepumpen die Luftwärmepumpe mit einem Wirkungsgrad von 3,1 (COP). Die ist sehr teuer, aber als Gesamtinvestition wesentlich billiger als die Wärmepumpe auf Solesondenbasis, für die ein Wirkungsgrad von 4,6 (COP) errechnet wird. Dieses System benötigt Bohrungen je nach Geologie und Hydrologie bis 100 Meter Tiefe und mehr.

Weiter gibt es Erdwärmepumpen mit Horizontalkollektoren. Die sind derzeit nicht in der Betrachtung, da der Flächenverbrauch groß und die mittelfristige Energiebilanz weniger gut ist. Dem Erdreich entnommene Wärme „reproduziert“ sich nicht zu hundert Prozent. Die wird auf Dauer weniger. Die Wärmemenge ist dann nicht weg, nur woanders. Auch sieht man den Flächen die energetische Ausnutzung an. Die Fruchtbarkeit der Böden ist dann auch nicht weg, nur woanders.

Für sämtliche Wärmepumpen-Heizsystem gilt, die machen nur energetisch und finanziell Sinn, wenn eine Fußboden- oder Wandflächenheizung betrieben wird. Alles andere funktioniert auch, doch können dann Wirkungsgrad der Gesamtheizung und Geldbeutel komplett vergessen werden. Man benötigt dann viele güldene Dukaten in Grün. Wer hat die schon?

Mir fallen diese Artikel in der Intension nicht leicht, weil ich Wärmepumpen jeglicher Bauart als geniale Entwicklungen schätze. Es muss halt nur passen und jeder sollte Chancen und Risiken für den Geldbeutel, für das Heiz-Ziel (konstante Behaglichkeit) selbst abwägen können und wenn es dann der frohen Wetterentwicklung dient, ist es auch gut.

Für Luftwärmepumpen wird es ab 5 Grad Celsius abwärts stromerisch anstrengend. Der Heizstab wirft sich ab diesem Punkt mit ins teure Getümmel.

Die Wärmepumpe auf Solesondenbasis hat da noch viel Platz nach unten. Ihr stehen bspw. bei uns immer 10 Grad Celsius zur Verfügung. Egal wie kalt oder warm es oben auf der brennenden Erde ist. Der Heizstab hat meist Langeweile und lümmelt im Gehäuse rum

Ich schreibe dennoch ausdrücklich nicht gegen die Luftwärmepumpen an. Wo die Sinn machen, dann sollen die ihre Chance haben können. Wer eine andere Heizart bevorzugt, möge die andere nutzen und dafür seinen Geldbeutel strapazieren.

Ein guter Freund betreibt seit 16 Jahren eine Luftwärmepumpe. Da er was von Physik und Wirkungsgraden versteht und auf seinen Geldbeutel achtet, hat er seine Luftwärmepumpe mit einer automatischen Holzheizung verheiratet. Bei 3 Grad Celsius schaltet seine Wärmepumpe ab und platzt seine Holzheizung ersetzend ins Geschehen rein. Der Heizstab seiner Wärmepumpe ist zwar verärgert, weil im Drang unterbrochen, doch das interessiert meinen Freund nicht.

Die Moral der Geschicht? Willst Du mit Luftwärmepumpe heizen, kauf dir eine zweite Heizungsart dazu! Doppelt hält besser. Nur der Geldbeutel muss sich doppelte Sorgen machen und den zusätzlichen Platz muss Mensch auch noch in seinem trauten Heim haben.

Mir schrieben viele Bürger zum Thema Wärmepumpe, Fußbodenheizung und Dämmung. Ich bedanke mich bei allen! Die Zuschrift der Arbeitsgemeinschaft Energie und Umwelt AGEU möchte ich der Öffentlichkeit zur Kenntnis geben:


Luft-Wärmepumpen für Altbauten verfehlen das Klimaziel

ageu-die-realisten.com/archives/6469

28/05/2023

Um seine Klimaziele zu erreichen, plant der Bundeswirtschaftsminister das Gebäudeenergie-Gesetz, das den Einbau oder Ersatz neuer gas- oder erdölbetriebener Heizungen in Häusern effektiv verbieten soll und stattdessen elektrische Wärmepumpen zur Norm macht. Dazu:

Stellungnahme der Arbeitsgemeinschaft Energie und Umwelt AGEU zu der Forderung des BMWK im Gebäudeenergie-Gesetz, den Einsatz von Luft-Wärmepumpen zur Norm zu machen.

Vorbemerkung 
Wir legen Wert auf die Feststellung, dass die wesentlichste Aussage in diesem Artikel mit der Veröffentlichung  von Prof. Fritz Vahrenholt (Lit.1) und dem Vortrag von Prof. Gerd Ganteför (Lit.2) bereits öffentlich gemacht wurde: Die falsche Klimaschutz-Begründung in der  Vorlage des Gebäudeenergiegesetzes. Das war der Anlass für unsere  Veröffentlichung.

Dass Luft-Wärmepumpen bisher nahezu keinen Anteil an neu eingebauten Gebäudeheizungen hatten, liegt an deren physikalisch bedingten Grenzen. Diese kann weder die Politik noch die Heizungsbranche umgehen. Wenn wie jetzt plötzlich von manchen Herstellern von Verbesserungen dieser Technik die Rede ist, kann das allenfalls mit einer billigeren Produktion erreicht werden. China hat sie bereits.

Weshalb Luft-Wärmepumpen für die Gebäudeheizung?
Die elektrische Luft-Wärmepumpe zieht Wärme aus der Außenluft ab und befördert sie als Heizwärme in eine Zentralheizung. Dazu muss sie einen Temperaturunterschied zwischen der Außentemperatur der Luft und der nötigen Vorlauftemperatur der Hausheizung überwinden. Aus dieser in der Anlage gezeigten großen Abhängigkeit  folgt die drastische Abnahme der aus der Außenluft angesaugten Wärmeenergie bei tiefen Temperaturen – und deren Ersatz durch immer höheren Stromverbrauch der Pumpe.  Die Folge ist weitgehende oder völlige Wirkungslosigkeit im Winter. Was das für den „CO2-Fußabdruck“ dieser teuren Heizanlage bedeutet, wird unten behandelt.

Der Einsatz in Wohnungen und speziell in älteren Einfamilienhäusern
Ältere Einfamilienhäuser (und ebenso ältere Mehrfamilienhäuser) benötigen für ihre Zentralheizung mit ihren kleinflächigen Heizkörpern in den Räumen zwingend eine Vorlauftemperatur von 70°C.

Die Luft-Wärmepumpe  befindet sich dann bereits bei Außentemperaturen von wenigen Graden unter 0°C jenseits der Grenze ihrer Funktionsfähigkeit, weil sie eine Temperaturdifferenz von 70°C nicht mehr bewältigen kann. Das führt dazu, dass Luft-Wärmepumpen für die Beheizung der weitaus größten Anzahl der Bestandsgebäude im Winter völlig ungeeignet sind.

Wer ist von dem Gebäudeenergiegesetz betroffen?
Alle. Alle Bewohner von Mehrfamilien- und Einfamilienhäusern. Eigentümer  und Mieter. Ausgenommen sind offenbar nur die Bewohner von Containern, Wohnwagen und Gartenhäuschen, die vom Gesetzgeber vergessen wurden. Dazu die Zahlen:

Anzahl der Wohnungen:              43,08  Millionen

Anzahl der Einfamilienhäuser:  16,185 Millionen

(Daten von Statista.com für das Jahr 2022)

Besonders betroffen: 
Ältere Ein- und Mehrfamilienhäuser. Eine Voraussetzung für einen Einsatz der Luft-Wärmepumpe im Winter ist eine Fußbodenheizung zusammen mit einer starken  Wärmedämmung des Gebäudes, was eine geringere Vorlauftemperatur erlaubt. Das ist bei älteren Einfamilienhäusern jedoch eine Ausnahme. Die Eigentümer benötigen dann auf jeden Fall eine Heizung, die eine Vorlauftemperatur von 70°C bereitstellt.

Der Verlauf der für die Vorlauftemperatur 70°C maßgeblichen Leistungszahl (siehe Anhang) zeigt: Der Einbau der Luft-Wärmepumpe ist im normalen Winter nichts anderes als eine weit überwiegend elektrische Heizanlage. Bei minus 10°C wird dann das Haus rein elektrisch geheizt. Die Stromkosten sind dann erheblich. Aber nicht nur das.

Die Gasheizung ist auch beim Klimaschutz überlegen                                             
Die einzige Begründung für die massenweise Ausmusterung der Gasheizungen und deren Ersatz durch Luft-Wärmepumpen ist deren angebliche Klimaschutz-Wirkung. In § 1 des Gesetzes heißt es: „Ziel des Gesetzes ist es, einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der nationalen Klimaschutzziele zu leisten.“

Ein Vergleich der Klimafolgen der Nutzung von Gas- und Ölheizungen einerseits mit Luft-Wärmepumpen-Heizungen andererseits, den Prof. Fritz Vahrenholt in seiner Veröffentlichung „Das Wärmepumpen-Desaster“ vom 7. April 2023 vorgelegt hat, bewies, dass eine Gasheizung im normalen Winterbetrieb im Vergleich mit einer Luft-Wärmepumpe einen deutlich geringeren Kohlendioxid-Ausstoß pro Kilowattstunde der gelieferten Wärmeenergie aufweist. (Lit.1).  Auch für die Ölheizung träfe das zu. Der Grund dafür sind die über 50 Prozent „fossil“ erzeugten Netzstroms der Kohle-, Öl- und Gaskraftwerke, den die Wärmepumpen benötigen.

Eigene Berechnung
Hierzu wurde die mit einer 70° C-Kurve ergänzte Arbeits-Charakteristik eines Herstellers verwendet – siehe Anhang. Sie stellt das durch Messungen ermittelte Ergebnis einer im Einsatz befindlichen Luft-Wärmepumpe dar. Also das realistische Verhalten im Betrieb.

Die hier angegebenen Umwandlungsfaktoren wurden von den beiden genannten Wissenschaftlern (Lit. 1 und 2) übernommen:

A): Der „Fußabdruck“ (die Menge) der CO2-Emission einer Strom-kWh beträgt für die Luft-Wärmepumpe 0,517 kg. Der Grund: Die CO2-Emissionen der Kraftwerke.

B): Bei einer Gasheizung beträgt der Fußabdruck 0,16 kg CO2 pro kWh gelieferter Wärmeenergie.

Damit werden zwei Beispiele für den Betrieb einer Gasheizung und einer Luft-Wärmepumpe (WP) bei Außenluft-Temperaturen im Winter von 0°C und minus 10°C präsentiert:

Beispiel 1:
Mit einer Vorlauftemperatur von 70 °C und 0 °C an der Außenseite schafft die WP eine Leistungszahl von 1,4.  Der CO2-Fußabdruck der WP-Heizanlage ist dann 0,37 Kilogramm CO2 per kWh Wärmelieferung ins Haus. Das ist bereits das 2,3-fache dessen, was die Gasheizung ausstößt.  Die Gasheizung ist bereits damit wesentlich klimafreundlicher als die Wärmepumpenheizung.

Beispiel 2: 
Bei gleicher Vorlauftemperatur 70 °C, aber minus 10°C ist ihre Leistungszahl ist 1.0  – und das bedeutet, dass die gesamte Heizleistung der Anlage elektrisch erzeugt wird. Als hätte man nur einen großen elektrischen Boiler. Man hat aber eine sehr viel teurere Anlage, die leider auch noch das 3,2-fache an CO2-Menge pro Kilowattstunde Wärmeenergie im Vergleich mit einer entsorgten Gasheizung ausstößt.

Damit entfällt die gesamte Begründung des Gesetzes.

Die in dem vorgelegten Gesetz enthaltenen wesentlichen Teile stellen bei ihrer Realisierung einen u.E. noch niemals dagewesenen unverhältnismäßigen, vor allem unnötigen Eingriff in die wirtschaftlichen und finanziellen Verhältnisse der Bürger dar, die massiv ihr Leben beeinträchtigen werden.

Ein technisches Schlüsselelement der Gesetzes-Vorlage der Regierung ist der erzwungene massenhafte Einsatz der Luft-Wärmepumpe – die seit langem bekannt ist, aber bislang fast gar nicht in der Gebäudeheizung eingesetzt wurde. Ganz im Gegensatz zu sinnvollen Anwendungen in der Industrie bei geeigneten Voraussetzungen.

Der Einbau der als klimafreundliche Alternative zur Gasheizung ernannten Luft-Wärmepumpe ist in einem normalen Winter nichts anderes als eine weit überwiegend elektrische Heizanlage.

Eine Gasheizung und ebenfalls die Ölheizung haben im normalen Winterbetrieb im Vergleich mit einer Luft-Wärmepumpe einen deutlich geringeren Kohlendioxid-Ausstoß pro Kilowattstunde der gelieferten Wärmeenergie. Der Grund dafür liegt in dem hohen, ca. 50prozentigen „fossilen“ Anteil des Strommixes, den die elektrische Luft-Wärmepumpe benötigt.  Eine massenweise teure Umstellung der vorhandenen Gas- und Ölheizungen auf Wärmepumpen-Heizung ist nicht nur unvorstellbar teuer, sondern auch noch klimaschädlich.

Die gesamte Grundlage des mit einem angeblichen „wesentlichen Beitrag zur Erreichung der nationalen Klimaschutzziele“ begründeten Gebäudeenergiegesetzes ist deshalb falsch.

Nachwort
Die in allen Aspekten bestehende Überlegenheit der Gasheizungen liegt nicht nur in ihrer geradezu drastisch besseren Klimabilanz, sondern nach wie vor im intensiven Ersatz älterer Gasheizungsanlagen durch solche mit der Gas-Brennwerttechnik. Man achte auf die Schornsteine, aus denen ein Stück Edelstahlrohr herausschaut. Damit wird eine Brennstoffeinsparung von 20 Prozent erreicht. Damit weniger Emissionen. Und diese Überlegenheit steigt noch.

Wie es weitergehen wird: Der ca. 50 % betragende „fossile“ Prozentsatz des von der Luft-Wärmepumpe benötigten Stroms wird künftig zwangsläufig weiter ansteigen, weil die Regierung weitere der schon stillgelegten Kohlekraftwerke wieder einsetzen muss. Womit sie ja bereits begonnen hat. Dann wird die Luft-Wärmepumpe als Heizung noch klimaschädlicher sein, als sie es bereits heute ist. 

Anhang: 
Leistungskennlinien einer Wärmepumpe (Grafik und Text)

Die Abbildung zeigt die von einem Hersteller veröffentlichten Verläufe der Leistungszahlen einer Luft-Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Die dargestellten Kurven betreffen die an einem Heizkörper abzuliefernden Temperaturwerte, die z.B. bei hochgedämmten Gebäuden mit Fußbodenheizungen (Niedrigenergie-Häuser) bei 50° C oder auch darunterliegenden Werten ausreichen. Bei älteren Häusern mit kleineren Heizkörpern und geringerer Wärmedämmung sind 70° C notwendig. Die 70° C-Leistungszahl-Kurve wurde ergänzend eingefügt; sie fehlte in der Hersteller-Grafik. Die in den Berechnungen verwendeten Leistungszahlen wurden aus dieser 70° C-Kurve für Winterbetrieb bei 0° C sowie bei -10°C entnommen.

Quellen / Literatur
Prof. Fritz Vahrenholt, „Das Wärmepumpendesaster“, 7.4.2023; EIKE-Institut; https://eike-klima-energie-eu/2023/04/07/das-waermepumpendesaster-von-fritz-vahrenholt/

Prof. Dr. Gerd Ganteför: „Wärmepumpe – klimaschädlicher als Gas?“; Vortrag auf Youtube.com, 10.3.2023; https://youtube.com/watch?v=X0rchzlfW0

Klaus Müller: „Wärmepumpen als Heizungen? Kritische Betrachtung ihrer Umweltfreundlichkeit“, Berliner Zeitung, 16.4.2023, https://www.Artikel, Vorträge%3B leserbriefe, zitate/artikel/experte-warnt-waermepumpen-in-altbauten-klimaschaedlicher-als-gasheizungen.html

 Michael Fabricius „Rund 12 Milliarden pro Jahr für Wärmepumpen? Die wahren Kosten dürften viel höher sein“, DIE WELT 5.4.2023; https://www.welt.de/wirtschaft/plus244633978/klimaneutralitaet-12-milliarden-pro-jahr-füer-waermepumpen-die-wahren -kosten-duerften-viel-hoeher-sein.html

 Sabine E. Rädisch: „Solare Fernwärme um 3-4 ct/kWh nur in Dänemark möglich?“, 4.12.2013, https://blog.paradigma.de/solare-fernwaerme-um-3-4-ctkwh-nur-in-daenemark-moeglich/ (mit Landkarte zur Lage und Größe der Projekte in DK).