Studie der TU München: Wärmepumpe spart 2030 rund 80 Prozent CO2-Emissionen und Primärenergie
Auf dem 10. Forum Wärmepumpe in Berlin präsentierte der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V. Anfang November erste Ergebnisse einer Studie der TU München. Im Rahmen ihrer „energiewirtschaftlichen Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung“ untersuchen die beauftragten Wissenschaftler, welche Auswirkungen der (vermehrte) Einsatz von Wärmepumpen auf CO2-Emissionen und Primärenergieverbrauch in Deutschland hat.
BWP-Geschäftsführer Karl-Heinz Stawiarski kommentierte die Ergebnisse: „Mit der Studie der TU-München haben Wärmepumpenbesitzer nun schwarz auf weiß, dass ihre Anlagen im Vergleich zu fossilen Heizsystemen sowohl Treibhausgase als auch fossile Primärenergie einsparen – und das um bis zu 50 Prozent. Doch das Beste ist: Durch den wachsenden Anteil regenerativer Energien im Strommix werden Wärmepumpen im Laufe ihrer Nutzungsdauer ohne erneute Investitionen immer „grüner“. So wird eine heute installierte Anlage in zwanzig Jahren etwa drei Viertel weniger Primärenergieverbrauch und CO2-Emissionen verursachen als beispielsweise eine Öl-Brennwertheizung mit solarer Trinkwassererwärmung nach EnEV-Standard.“
Die Studie gliedert sich in zwei Teile. Der erste zeigt, dass Wärmepumpen im Vergleich zu einem alten Ölkessel bereits mit dem derzeitigen Strommix 42 bis 52 Prozent der nicht-regenerativen Primärenergie sparen. Im Neubau nach EnEV-Standard beträgt die Ersparnis 32 bis 43 Prozent gegenüber einer Öl-Brennwertheizung mit Solarer Trinkwassererwärmung. Dieses Verhältnis verschiebt sich mit dem immer „grüneren“ Strommix weiter zu Gunsten der Wärmepumpe. So liegen 2030 die Primärenergie-Einsparungen im Alt- und Neubau bereits bei rund 80 Prozent und auch die CO2-Emissionen werden im Vergleich zum Referenzsystem um rund 70 Prozent geringer ausfallen.
Als Berechnungsgrundlage für die für das Basisjahr 2011 dienten den TUM-Wissenschaftlern die vom International Institute for Sustainability Analysis and Strategy (IINAS) prognostizierten GEMIS-Werte für die CO2-Emissionen und den Primärenergiefaktor des Strommixes. Für die Folgejahre haben die Wissenschaftler mit einer Simulation errechnet, dass der Primärenergiefaktor von derzeit 2,2 kWh nicht-erneuerbare Primärenergie für eine Kilowattstunde Strom bis 2030 auf unter 0,8 sinkt. Die CO2-Emissionen pro Kilowattstunde Strom sinken im gleichen Zeitraum von knapp 500 g auf 255 g. Effiziente Wärmepumpen erzeugen aus einer Kilowattstunde bis zu 4 Kilowattstunden Wärme.
Auswirkungen steigender Wärmepumpenzahlen auf den Strommix
In einem zweiten Teil untersucht die Studie der TU München, welchen Einfluss ein starker Ausbau von Wärmepumpen auf den zukünftigen Strommix hätte. Als Basis für die Ausbauprognose dient das sehr optimistische Ausbauszenario 2 der BWP-Branchenstudie 2011, das eine Steigerung des WärmepumpenÂbestands von ca. 450.000 Wärmepumpen auf rund 3,5 Millionen installierte Anlagen in 2030 vorsieht. Diese Wärmepumpen würden zu den derzeit rund 3,3 Terawattstunden jährlich rund 13,5 Terawattstunden Strom zusätzlich verbrauchen. Dieser Strom würde – je nach Stromszenario – zu 39 oder sogar zu 50 Prozent aus Erneuerbaren Energiequellen oder Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung stammen. Obwohl diese Analyse das Lastprofil der Wärmepumpe mit einer deutlichen Verstärkung im PV-armen Winter berücksichtigt, haben die zusätzlichen 3 Millionen Wärmepumpen nur einen sehr geringen Einfluss auf den Strommix. Neben den regenerativen Einspeisern kommen dabei auch etwas mehr fossile Kraftwerke zum Einsatz. Insgesamt würden Wärmepumpen selbst bei dieser forcierten Ausbau-Planung lediglich rund 3,5 Prozent des gesamten Stromverbrauchs ausmachen.
Methodik zur Analyse des Strommixes durch zusätzliche Wärmepumpen
Grundlage der Simulation zur Planung des Kraftwerkseinsatzes und -ausbaus und damit der Strommix-Prognose waren das Szenario A der Leitstudie des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) und die deutlich ambitioniertere Stromprognose des Bundesverbands Erneuerbare Energien (BEE), die den Ausbau der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien vorgeben. Die Stromverbräuche für die Jahre 2020 und 2030 wurden der BMU Leitstudie entnommen. Auf diese wurde der zusätzliche Stromverbrauch der nach 2011 neu installierten Wärmepumpen mittels eines temperaturabhängigen Lastprofils aufgeschlagen. Das spezifische Lastprofil berücksichtigt etwa die stärkere Heizlast im Winter, aber auch tageszeitliche Schwankungen, anhand einer Standardlastprofilkurve für Wärmepumpen und des Temperaturreferenzjahrs TRY. Auf Basis dieser Vorannahmen hat die TU München ermittelt, welche Kraftwerke die zusätzlich benötigte Last erbringen würden, wenn man ein wirtschaftliches Modell zugrunde legt. Der Einspeisevorrang von Erneuerbarem Strom und Strom aus KWK-Anlagen wurde dabei berücksichtigt, wobei dieser alleine schon zwischen 39 und 50 Prozent des zusätzlichen Strombedarfs im Jahr 2030 ausmacht.
Die Präsentation mit den Ergebnissen der Studie können Sie <link fileadmin redakteurdaten verband>hier herunterladen.