Die Effizienz einer Wärmepumpe kann im Vergleich zum Einsatz von grünem Wasserstoff um den Faktor zehn höher liegen. Selbst in Altbauten kann ein vergleichbarer Effizienzvorsprung von Faktor vier oder fünf erreicht werden.
Das Heizen von Wohngebäuden ist eine sehr geringwertige Form einer Energieanwendung, da nur geringe Raumtemperaturen erreicht werden müssen. Strom hingegen ist die höchstwertige Energieform, die wir kennen. Sie Er kann mit hohen Wirkungsgraden in sehr viele andere Energieformen umgewandelt werden. Umgekehrt ist das in den meisten Fällen nicht möglich. So kann beispielsweise eine Energiemenge Strom zu praktisch 100 % in Wärme umgewandelt werden; umgekehrt kann selbst in Kraftwerken eine Energiemenge Wärme nur zu etwa 30-50 % in Stromumgewandelt werden. Strom wird in der Wärmepumpe genutzt, um vor Ort vorhandene Energie wie zum Beispiel die Wärme der Außenluft, zusätzlich als Heizenergie zur Verfügung zu stellen. So werden Wirkungsgrade von 300-500 % möglich. Die Kennzahl der Wärmepumpe wird mit COP bezeichnet und zeigt das Verhältnis voneingesetztem Strom zur insgesamt abgegebenen Nutzwärme.
In der öffentlichen Diskussion wird die Wärmepumpe jedoch als teuer und für Altbauten selten geeignet dargestellt. Grund hierfür ist die häufige Verwechslung zweier physikalischer Grundgrößen, nämlich Leistung und Arbeit. Während die maximale Heizleistung in einem Gebäude nur während weniger Stunden im Jahr am kältesten Tag erforderlich ist, ist die Wärmearbeit die Energiemenge, die über das ganze Jahr zur Beheizung des Gebäudes, häufig bei wesentlich höheren Außentemperaturen, benötigt wird. Es ist richtig, dass eine Wärmepumpe nach der maximal benötigten Heizleistungausgelegt werden muss. In diesem Betriebsfall muss sie hohe Temperaturen bereitstellen, was zu einem vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad führt. Allerdings geschieht es nur sehr kurze Zeit im Jahr. Die Wärmearbeit, also die Energiemenge, die während dieser kalten Periode bereitgestellt werden muss, entspricht häufig weniger als 10 % der gesamten Wärme - Jahresarbeit. Die übrigen rund 90 % der Wärmearbeit kann die Wärmepumpe mit deutlich höherem Wirkungsgrad bereitstellen, da die Temperaturen im Heizsystem wesentlich niedriger sein können und zudem dann, jedenfalls im Falle einer Luftwärmepumpe, die Außentemperaturen deutlich höher liegen. Zur Orientierung: in Deutschland wird rund 50 % der zur Beheizung eines Gebäudes erforderlichen Energiemenge bei Außentemperaturen oberhalb von etwa +3° aufgebracht.
Merke: je niedriger die Differenz zwischen der Außentemperatur und der benötigten Vorlauftemperatur im Heizsystem, desto höher ist der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe. Dieser Zusammenhang spielte bei den bisher verbreiteten Kesselanlagen nur eine sehr geringe Rolle und fand daher auch keine Beachtung.
Zur Veranschaulichung dieses Zusammenhanges nutzt man die so genannte Jahresdauerlinie, bei der die notwendige Heizleistung der Größe nach über das Jahr sortiert wird. In einer grafischen Darstellung dieses Zusammenhangs entspricht die Fläche unter dieser Kurve der Wärmeenergiemenge und somit dem aufzuwenden Geld für die einzusetzende Energie (also Leistung x Zeit; kWh), die Kurve selbst zeigt die absolute Leistung in einem Augenblick (kW). Typisch für den Heizbetrieb sind sehr schlanke, aber hohe Leistungsspitzen für die, wie oben beschrieben, nur wenig Wärmearbeit anfällt.
In der Praxis gibt es viele Anwendungsfälle für den Einsatz einer Wärmepumpe, die jedoch für optimale Betriebsergebnisse eine sorgfältige Planung erfordern. Hierzu ist es erforderlich, sich u.a. mit den oben beschriebenen Parametern zu beschäftigen und einige Eckpunkte bei Auslegung und Einstellung zu beachten. Die akkreditierten Lehrgänge der Campus GmbH zur Planung und Errichtung von Wärmepumpen bieten hierzu wertvolles Grundlagenwissen.
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