Stromverbrauch und Betriebskosten von Wärmepumpen: Das müssen Sie wissen
Ein Blick auf die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen führt an den folgenden Kenngrößen
- Jahresarbeitszahl (JAZ),
- Coefficient of Performance) und
- SCOP (Seasonal Coefficient of Performance)
nicht vorbei. Dennoch sagen nicht nur diese drei Größen etwas über die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpentechnik aus.
Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Wärmepumpen müssen deshalb selbstverständlich sowohl die Anschaffungskosten wie die laufenden Kosten, also die Betriebskosten, betrachtet werden.
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Die Betriebskosten von Wärmepumpen werden in erster Linie vom Stromverbrauch der Pumpe bestimmt, die Wartung fällt demgegenüber nicht so sehr ins Gewicht, zumal Wärmepumpen als nahezu wartungsfrei gelten. Lediglich bei Luft-Wärmepumpen sollte man mit rund 100 Euro Wartungskosten pro Jahr rechnen.
Stromverbrauch von Wärmepumpen
Den größten Teil der Betriebskosten bestimmt der Stromverbrauch der Wärmepumpen bzw. die Stromkosten für die Wärmepumpe. Dieser Stromverbrauch wiederum wird u.a. von der Effizienz der Wärmepumpe bestimmt und hier kommen wieder die JAZ, COP und SCOP ins Spiel. Deshalb hier zunächst ein kurzer Exkurs.
Coefficient of Performance (COP)
Der COP-Wert gibt die Effizienz der Wärmepumpe an, dazu wird die Heizleistung der Wärmepumpe ins Verhältnis gesetzt zum benötigten Strom. Dabei bezieht sich die COP einzig auf die Wärmepumpe selbst, nicht auf das gesamte System. Hierfür ist die Jahresarbeitszahl besser geeignet, die das gesamte System bewertet.
Jahresarbeitszahl
Im Prinzip stellt die Jahresarbeitszahl (JAZ) eine Kennziffer dar, die eine Aussage über die Effizienz und damit die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe erlaubt.
Die Jahresarbeitszahl wird berechnet als Quotient der Heizwärme und dem von der Wärmepumpe benötigten Strom, im Gegensatz zum COP aber bezogen auf ein Jahr. Die Jahresarbeitszahl kann berechnet werden entsprechend einer VDI-Norm, wobei sowohl eine JAZ für die Heizung und eine für das Warmwasser berechnet werden und je nach Anteil in die JAZ einfließen. Auf keinen Fall sollte man mit geschätzten Werten oder „Erfahrungswerten“ arbeiten.
Damit setzt die JAZ die Wärmeausbeute mit dem zum Betrieb nötigen Strom in ein für alle Wärmepumpen vergleichbares Verhältnis. Und damit ist auch klar, dass die JAZ individuell für jede Wärmepumpe ausfällt. Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe vergrößert sich mit sinkender Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heizung. Daher gilt grundsätzlich: Je höher die Jahresarbeitszahl, umso besser. Es leuchtet ein, dass Luft-Wasser-Wärmepumpen niedrigere JAZ haben als Sole-Wasser oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen, da die Temperaturdifferenz bei Sole- und Wasser-Wasser-WP geringer ist.
Zur Ermittlung der Jahresarbeitszahl kann auf der Webseite des Bundesverbands Wärmepumpe e.V. der JAZ-Rechner genutzt werden.
Seasonal Coefficient of Performance (SCOP)
Schließlich muss aber noch der SCOP-Wert betrachtet werden. Da Wärmepumpen entsprechend einer Vorgabe der EU nun auch in Effizienzklassen eingeteilt werden (in dem bekannten Energy Label A bis G), wurde eine Kennzahl gesucht, mit der die Effizienz einer Wärmepumpe genauer dargestellt werden kann und die nicht auf theoretischen (Labor) Werten basiert. So kann der SCOP betrachtet werden als Jahresarbeitszahl, der im tatsächlichen Betrieb entsteht. Dazu werden hier auch die Klimaregionen (es werden drei in Europa vorkommende Zonen unterschieden) und verschiedene Vorlauftemperaturen betrachtet.
ETAs – jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz
Mit der ETAs soll übersichtlich ausgedrückt werden wieviel Primärenergie notwendig ist, um eine kWh Wärme zu erzeugen. Sie wird einfach errechnet, indem man SCOP durch 2,5 als Primärenergiefaktor dividiert.
Das BAFA verlangt Mindestwerte der ETAs, wenn Fördermittel für Wärmepumpen beantragt werden.
| Wärmepumpe | ETAs bei 55 Grad Vorlauftemperatur | ETAs bei 35 Grad Vorlauftemperatur |
|---|---|---|
| Sole-Wasser-WP | 135 % | 150 % |
| Wasser-Wasser-WP | 135 % | 150 % |
| Luft-Wasser-WP | 120 % | 135 % |
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Stromverbrauch von Wärmepumpen
Natürlich muss bei der Entscheidung für eine Wärmepumpe der Nutzer wissen, wie hoch der Stromverbrauch ungefähr sein wird, um vorab abschätzen zu können, ob mit dem jeweiligen Stromverbrauch und den dafür entstehenden Kosten die Wärmepumpe wirtschaftlich ist.
Ist zudem bekannt, wie hoch der Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser ist, kann der Stromverbrauch relativ einfach berechnet werden. Sinnvoll ist es, jeweils den Stromverbrauch der Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser getrennt zu betrachten, da die Jahresarbeitszahl ja bei höherem Wärmebedarf (wie für Warmwasser), niedriger ausfällt. Außerdem unterscheidet sich die Jahresarbeitszahl wie oben beschrieben zwischen den einzelnen Wärmepumpen-Typen.
Stromverbrauch für Luft-Wärmepumpen
Der durchschnittliche Stromverbrauch für Luft-Wärmepumpen fällt – wegen der niedrigeren JAZ – natürlich höher aus als für eine Erdwärmepumpen oder Wasser/Wasser-Wärmepumpe. Die Berechnung des Stromverbrauchs setzt voraus, dass auch die Heizstunden der Wärmepumpe, ebenso wie JAZ und Heizleistung bekannt sind.
Hier eine kurze Beispielrechnung für eine 10 kW-Wärmepumpe:
10 kW (Heizleistung)
—————————- x 2.000 (Heizstunden) = 5.714 kWh
3,5 (JAZ)
Nun kommt es bei der Berechnung der Kosten auf den Stromtarif an. Hier gibt es natürlich große Unterschiede, sogar die Kosten allein beim Wärmepumpen-Strom können extrem variieren. Wer keinen speziellen Wärmepumpen-Tarif wählt, zahlt zu viel! Sparen kann dagegen jeder, der die Wärmepumpe mit dem Strom von der eigenen Photovoltaik-Anlage speist.
Gehen wir von einem Durchschnitts-Tarif von 38 Cent/kWh aus, berechnen sich die Stromkosten für die Wärmepumpe in unserem Beispiel wie folgt:
5.714 kWh x 0,38 € = 2.171,32 € + 90 € Grundpreis = 2.261,32€ pro Jahr.
Stromverbrauch für Erdwärmepumpen
Bei einer Erdwärmepumpe sieht die Berechnung schon deutlich günstiger aus. Dies liegt natürlich an der höheren Jahresarbeitszahl. Nehmen wir dieselben Werte hinsichtlich Heizleistung und Heizstunden, kommen wir mit einer Jahresarbeitszahl von 3,8 auf folgende Rechnung:
10 kW (Heizleistung)
—————————- x 2.000 (Heizstunden) = 5.236 kWh
3,8 (JAZ)
Und die Kosten gestalten sich dann so:
5.263 kWh x 0,38 € = 1989,68 € + 90 € Grundpreis = 2.079,68 €
Stromverbrauch für Grundwasser-Wärmepumpen
Und natürlich sieht es bei den Grundwasser-Wärmepumpen noch besser, d.h. preiswerter aus. Da das Grundwasser vergleichsweise hohe gleichbleibende Temperaturen im Sommer und im Winter beibehält, ist der Unterschied zwischen Umweltwärme und Vorlauftemperatur geringer und die Wärmepumpe muss weniger arbeiten. Bei einer JAZ von 4 ergibt sich also:
10 kW (Heizleistung)
—————————- x 2.000 (Heizstunden) = 5.000 kWh
4 (JAZ)
Und die Kosten gestalten sich dann so:
5.000 kWh x 0,25 € = 1.900 € + 90 € Grundpreis = 1.990,00 €
Bei einer JAZ von 4,5, kostet der Wärmepumpen-Strom natürlich noch weniger:
10 kW (Heizleistung)
—————————- x 2.000 (Heizstunden) = 4.444 kWh
4,5 (JAZ)
Für innovative Wärmepumpen ergeben sich also folgende Kosten
4.444 kWh x 0,38 € = 1.688,72 € + 90 € Grundpreis = 1778,72 €
Hier nun noch, um vorab eine grobe Schätzung über den Stromverbrauch zu bekommen, eine Übersicht über den Stromverbrauch der verschiedenen Wärmepumpen je nach Heizleistung. Dabei wird immer von 2.000 Heizstunden pro Jahr als durchschnittlichem Wert sowie die durchschnittlichen Jahresarbeitszahlen wie oben (3,5 / 3,8 / 4) ausgegangen.
| Heizleistung | Luft-Wärmepumpe JAZ 3,5 | Erdwärme-Wärmepumpe JAZ 3,8 |
Grundwasser-Wärmepumpe JAZ 4 |
Innovative Wärmepumpe JAZ 4,5 |
|---|---|---|---|---|
| 5 kW | 2.857 | 2.631 | 2.500 | 2.222 |
| 7,5 kW | 4.285 | 3.956 | 3.750 | 3.333 |
| 10 kW | 5.714 | 5.263 | 5.000 | 4.444 |
| 12,5 kW | 7.143 | 6.579 | 6.250 | 5.555 |
| 15 kW | 8.571 | 7.912 | 7.500 | 6.666 |
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Was tun, wenn die Stromkosten für die Wärmepumpe zu hoch ausfallen?
Fallen nun beim Betrieb der Wärmepumpe die Stromkosten deutlich höher aus als erwartet, dann gibt es verschiedene Stellhebel, die helfen, den Stromverbrauch der Wärmepumpe zu senken.
- Richtige Heizkörper?
Sind für die Wärmepumpe die passenden Flächen-Heizkörper montiert? Insbesondere Fußbodenheizung oder Wandheizungen sind für den Betrieb mit Wärmepumpen geeignet. Es können auch spezielle Heizkörper, die für Wärmepumpen geeignet sind und ggf. sogar noch über Ventilatoren verfügen, gegen vorhandene Heizkörper getauscht werden. - Haus gedämmt?
Entspricht die Dämmung des Hauses, der Fenster und des Dachs modernen Ansprüchen? Damit lässt sich der Wärmebedarf erheblich senken. Dabei sollte die Dämmung immer in der Reihenfolge Fenster – Dach – Wände bzw. Gebäudehülle erfolgen. - Stromtarif richtig gewählt?
Es gibt extra Tarife für Wärmepumpen bei fast allen Energieversorgungsunternehmen. Dazu ist lediglich ein zusätzlicher Zähler notwendig. Am besten die Stromtarife über einen Preisvergleich vergleichen. Und das am besten jährlich, denn der Wechsel kann die Stromkosten für die Wärmepumpe senken helfen. - Erneuerbare Energien genutzt?
Hier kommen sowohl Solarthermie als auch eine Photovoltaik-Anlage in Frage. Die Solarthermie ersetzt die Wärmepumpe teilweise bei der Erwärmung des Brauchwassers – also gerade dort, wo die Wärmepumpe besonders wenig effizient arbeitet (die JAZ für die Warmwassererzeugung ist immer niedriger als die JAZ für die Heizwärme).Eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach kann die Stromkosten erheblich senken, wenn der eigene Strom direkt für die Wärmepumpen genutzt wird.
Fazit
Es ist bekannt, dass die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe – wie die Wirtschaftlichkeit jeder anderen Heizung, neben den Anschaffungskosten auch entscheidend von den Betriebskosten abhängt. Diese Betriebskosten werden bei Wärmepumpen fast ausschließlich durch die Stromkosten beeinflusst.
Der Stromverbrauch wiederum hängt von der Art der Wärmepumpe und der Wärmequelle, der Jahresarbeitszahl, dem Wärmebedarf (und damit z.B. auch dem Nutzerverhalten) ab und die Kosten dann vom Strompreis. All diese Stellhebel müssen optimiert werden und optimal aufeinander abgestimmt sein, damit die Wärmepumpe ihrem Ruf als umweltfreundliche, sparsame Heizung gerecht wird.
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