Luft-Wärmepumpen können in verschiedenen milden, kalten Klimazonen eine durchschnittliche Arbeitszahl zwischen zwei und drei erreichen, wie Wissenschaftler der britischen Universität Oxford und der Nichtregierungsorganisation Regulatory Assistance Project gezeigt haben.
Ihre Ergebnisse beruhen auf Daten aus sieben verschiedenen Feldstudien und rund 550 Wärmepumpen. „Dieser Kommentar zeigt, dass die Effizienz von Wärmepumpen bei Temperaturen weit unter null Grad Celsius immer noch deutlich höher ist als die von fossilen Brennstoffen und elektrischen Widerstandsheizungen auf Geräteebene“, so die Wissenschaftler.
Bezüglich des Komforts bei der Nutzung von Wärmepumpen erklärte Duncan Gibb, einer der Autoren des Artikels, gegenüber pv magazine, dass „eine der von uns untersuchten Studien im Nordosten der Vereinigten Staaten zeigte, dass 32 der 42 Besitzer einer Wärmepumpe für kalte Klimazonen angaben, mit ihrer Wärmepumpe im vergangenen Jahr 'sehr zufrieden‘ gewesen zu sein, drei ‚zufrieden‘ und sieben ‚etwas zufrieden‘.“ Er fügte hinzu, dass „in einer europäischen Studie mit 670 Antworten, bei denen eine Wärmepumpe neu installiert wurde, sich der Komfort in 81 Prozent der Fälle verbesserte und nur in einem Prozent der Fälle verringerte“.
Mildes, kaltes Klima wird in den Artikeln als ein Klima mit durchschnittlichen Januartemperaturen von über minus zehn Grad Celsius definiert. Für ihre Untersuchung zogen die Wissenschaftler Feldstudien aus Orten mit einem solchen Klima heran, darunter Regionen in der Schweiz, Deutschland, dem Vereinigten Königreich, den Vereinigten Staaten, Kanada und China.
„Bei Außentemperaturen zwischen fünf Grad Celsius und minus zehn Grad Celsius lag die mittlere Arbeitszahl aller Systeme bei 2,74 und der Median bei 2,62, was ausreicht, um die Heizlast mit einer viel höheren Effizienz zu decken als fossile Heizungen und elektrische Widerstandsheizungen“, betonten sie. „Da in den meisten europäischen Ländern mildere Winter mit Mindesttemperaturen von über minus zehn Grad Celsius herrschen, lässt unsere Analyse darauf schließen, dass Wärmepumpen unter diesen Bedingungen erfolgreich installiert werden können, ohne dass Bedenken hinsichtlich der Leistung oder der Notwendigkeit einer Reserveheizkapazität bestehen.
Die Wissenschaftler haben auch untersucht, was sie als extrem kaltes Klima definiert haben, das heißt Regionen mit Durchschnittstemperaturen unter minus zehn Grad Celsius im kältesten Monat. Dazu haben sie Daten aus Studien in den US-Bundesstaaten Alaska und Minnesota sowie aus kommerziellen Studien von Mitsubishi und Toshiba in Finnland zusammengetragen.
„In Klimazonen mit extrem niedrigen Temperaturen haben die Leistungstests gezeigt, dass Wärmepumpen mit einer Leistungszahl zwischen 1,5 und 2 arbeiten können. Die Leistungsdaten haben gezeigt, dass Wärmepumpen Wärme mit einem Wirkungsgrad liefern können, der doppelt so hoch ist wie der von Widerstandsheizungen“, fügten sie hinzu, betonten jedoch, dass weitere Analysen erforderlich sind, insbesondere im Hinblick auf die Notwendigkeit eines Reserveheizsystems.
„In extremeren Klimazonen können Kaltklimawärmepumpen die volle Heizleistung erbringen, sind aber in der Regel sehr viel teurer“, fügte Gibb hinzu. „Es ist auch erwähnenswert, dass Erdwärmepumpen eine sehr relevante Technologie für die kältesten Klimazonen sind. In jedem Fall muss die Wärmepumpe qualitativ hochwertig konzipiert und installiert werden, und das Gebäude sollte angemessen isoliert sein.
Die Forschungsergebnisse erschienen in dem Artikel „Coming in from the cold: Heat pump efficiency at low temperatures“ in der wissenschaftlichen Journal Joule.
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Ein informative Zusammenfassung, sehr schön.
Meiner Meinung nach folgen viele der WP-Skeptiker der gleichen Logik wie die EV-Skeptiker (gleiche Personengruppe).
Bei den EVs ist eines der Argumente, dass man nicht mal eben 1000 Kilometer am Stück fahren könne.
Bei den WPs ist analog dazu das Argument, dass man nicht mal eben bei -10°C voll aufdrehen könne und -> schwupps, wird’s kuschelig warm.
Da helfen nur immer und immer wieder Berichte wie dieser, aufklären, aufklären, aufklären. Diese Woche durfte Springer schon wieder und ohne Eingreifen des Presserats verbreiten, dass WP in Wahrheit CO2 Schleudern wären und die Habeck-Kohle zum Fenster raus verfeuern würden.
Da hilft nur massive Gegenaufklärung. Danke für den Einsatz 🙂
Das WP’s mit -10° kein Problem haben ist doch längst klar.
Die Frage ist nur und sie stellt sich genauso für EV’s im Winter:
1. Wo kommt der Strom her ?
2. Wie teuer ist er oder wird er sein wenn alle so heizen und fahren ?
Denn:
1. es ist neuer zusätzlicher Stromverbrauch (wenn man von einer Deindustrialisierung absieht)
2. in den „milden kalten“ Weltzonen wird genau dann (wenn fürs heizen benötigt) wenig PV und auch oft kein Wind da sein (Dunkelflaute). Auch dann wenn die heutige PV Fläche verzehnfacht wird.
3. also wird ein ordentlich Anteil fossiler Strom dafür nötig sein, den wir alle nicht wollen. Aus Kraftwerken die nur im Winter Auslastung haben, also sehr teuren Strom produzieren.
4. und fossiler Strom kommt beim Verbraucher mit 65% Wirkungsgrad an. Da reisst auch ein COP von 2 nicht viel raus gegenüber Öler oder Gastherme vor Ort, ausser man vergleicht mit Heizstablösungen.
Im Winter in der Heizperiode wird der Strom aus Kohle und Gas erzeugt. Wirkungsgrad 33% laut wikipedia. Transport 10% Verlust. Also wird aus 1kWh Wärme *0,33 * 0,9= 0,297kWh Strom bei mir zuhause angeliefert. Wenn meine Wärmepumpe mit Faktor 2 läuft, dann erzeugt sie 0,297 *2=0,594kWh Wärme. Dann sollte ich die 1kWh Wärme direkt bei mir zuhaue mit Gas oder Kohle erzeugen.
Da kann man sich schon wundern. Insbesondere wenn man fälschlich davon ausgeht, dass den gesamten Winter 0,00 erneuerbarer Strom zur Verfügung steht. Es mag Dunkelphasen und auch Windflauten geben, dass diese 6 Monate am Stück 24 Stunden laufen ist mir neu und auch völlig daneben. Man schaue sich die Details mal in den Energy-Charts des Frauenhofer Instituts an.
Insbesondere in der kalten Jahreszeit sind die Winderträge besonders hoch weshalb es auch von großer Wichtigkeit ist nicht nur PV sondern auch Wind weiter stark auszubauen.
falsch Jochen, ganz falsch !!! bitte noch einmal die ganzen Studien lesen
Ich habe eine WP im Altbau ohne FBH (allerdings gedämmt) und bin auch überzeugt, das ich so bis auf einige Winterwochen ökologischer heize.
Wenn allerdings mal in 20WP’s in Altbauten im Dauerlauf sind und 20Mio. EV’s an der Steckdose hängen, sehe ich den Stromverbrauch im Winter skeptisch…Und ja, Wind kann da viel helfen, aber auch lange grossflächige Windflauten gibt es eben. Wo der Strom, den man aktuell bezieht, herkommt, kann jeder im Netz sehen, und an besagten Wintertagen sah das bisher bei mir zumindest sehr fossillastig aus.
Jochen, Ihre Annahmen erscheinen mir wie alternative Fakten. Woher kommen Ihre Zahlen?
Über die Fakten muss man sich beim Diskutieren schon einig sein, sonst bringt das nichts.
Falsch, BotU, ganz falsch!!! Bitte noch einmal den Beitrag von Jochen lesen
SMARD.de, letzter „schwacher“ Winter (und damals waren noch 6% Atomstrom dabei).
Jochen: Was interpretieren Sie aus der Stromherstellung von 1. Nov 2022 bis 1. März 2023?
Dass das keine PV-Zeit ist, brauchen wir nicht zu diskutieren.
Ich finde das interessanteste an der Aufstellung mit obigen Filtern im SMARD den Offshore Wind. Dieser zusammen mit Onshore und angebundenen Speichern alleine hat das Potenzial, die Kohleanteile in Schwachwindzeiten deutlich zu verdrängen.
Warum importiert man den Strom aus Dänemark? Weil der günstiger ist als Kohle zu verstromen.
Deutschland hat einiges an Küsten – aber das Thema wird einfach ziemlich langsam vorangetrieben (im Verhältnis zu Dänemark + UK z.B.). Am Tourismus kann es nicht liegen – denn die kriegen im Zweifel direkt ein LNG-Terminal vor die Nase gesetzt mit allem Zip und Zap. An technischen Hürden: Hm, glaube ich auch eher weniger. Da könnte man ja mal bei den Nachbarn fragen sonst.
Das Winter-Dunkelflauten HuiBuh-Gespenst lässt sich mit diesen Mitteln und dem seit Jahrzehnten verschleppten Leitungsausbau eigentlich ziemlich einfach lösen so die nächsten 10-15 Jahre ist da einiges an Potenzial. Zumindest sind da noch verhältnismäßig simple „low-hanging-fruits“ im Vergleich zum Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft auf der grünen Wiese.
Die Onshore-Geschichte ist alleine bei weitem zu dynamisch. Aber die Offshore-Sache hat Potenzial – auch bei „Dunkelflaute“ – wird aber bisher nur stiefmütterlich genutzt und in der öffentlichen Diskussion taucht sie selten auf.
Beim Anflug auf z.B. Kopenhagen kann man ins Staunen geraten, wie die das hinbekommen haben mit den ganzen Windparks auf See.
Was man im SMARD nicht sieht, ist btw das eingesparte private CO2 durch privat verfeuertes Öl und Gas für Wärme. Und darum geht es doch am Ende. Weniger verfeuern.
Selbst mit einer WP mit 1:3 COP hätte man ja im Vergleich noch immer 3 von 4 Anteilen CO2 gespart, selbst wenn der Strom dafür via fossiler Quelle generiert wurde. Die Devise kann also meiner Meinung nach nur lauten: Zubau, Zubau, Zubau. Leitungen Leitungen Leitungen, Netz Netz Netz. Von morgens bis abends, und das die nächsten 22 Jahre.
HD: ich teile eigentlich alle ihre Punkte und bin, wie schon beschrieben, Befürworter von WP’s und EV’s um weniger CO2 zu generieren.
Was ich aus SMARD und dem letzten „schwachen Winter“ interpretiere, ist, dass wenn in wenigen Jahren 20 Mio WP’s und 20 Mio EV’s am Netz hängen würden, dies erheblichen neuen Stromverbrauch bedeutet, wo wir aktuell noch ohne diese Last von Ende November bis Anfang Februar (=“Winter“) zu wenig regen. Strom haben. Off-Shore Windkraft und europaweite Netze wären eine Lösung, aber die braucht viel Zeit und Geld, daher die Frage, wie wird sich der Winterstrompreis entwickeln. Das kann im Moment niemand wissen, daher sind auch die Prognosen, wieviele neue Gaskraftwerke gebraucht werden so unterschiedlich.
Noch eine Bemerkung zu PV + LWWP + PV-Speicher bei einer typischen PV Anlage mit 7kWPeak (bundesweiter Durchschnitt privater Dach-PV Anlagen) im süddeutschen Raum, wo es noch Nebel und manchmal auch Schnee in den besagten Wochen gibt (leider genau die Zeit, wo man mit der LWWP auch heizen muss):
– da kommt z.B. im Dezember bei Nebel oder auch Schnee von der PV auch mal zwei Wochen lang insgesamt keine 10kWh zusammen, bei einer Anlage die an einem Sommertag 40kWh produzieren kann.
– an solchen Tagen, Sonne scheint zw. 11 und 15 Uhr, kann man seine kleine 5kW LWWP nicht mal auf kleinster Modulationsstufe (600W) mit eigen-PV speisen, braucht den Grossteil aus dem Netz.
– daneben noch einen Batteriespeicher nachladen oder eine 40kW Autobatterie aufladen ? Dafür wird kein PV-Strom da sein.
– Nächte mit -10°C sind für PV und LWWP sogar oft besser als solche mit Nebel und hoher Luftfeuchtigkeit um die 0°C. Denn bei -10°C sind die Chancen auf Sonne tagsüber hoch, während bei um die 0°C und Nebel viele LWWP-Enteisungen anfallen, was den COP stark reduziert.
@Jochen
Der Bezug über die eigene PV bringt fast gar nichts, wenn es um Wärmepumpen im Winter geht. Natürlich ist dafür ganz viel Wind im Netz erforderlich, der zuzubauen ist. Es ist dafür ein Strommarktmodell erforderlich, das den Bezug von Windstrom anreizt und begünstigt… gerne auch zukünftig für den eigenen Warmwasser- und Batteriespeicher (Haus, Auto), um ggf. sogar lukrativ zurückspeisen zu können.
Natürlich werden auch damit nicht 100% abgedeckt… den flexiblen Lückenfüller bis zur Dunkelflaute benötigen wir so oder so. Aus meiner Sicht kann das mit Gas gelingen, wenn man heute mit dem Zubau der Infrastruktur für Residuallast anfängt. Genauso muss Biogas nur noch in der Spitzenlast angewendet werden oder der europäische Verbund erheblich erweitert werden… in fernerer Zukunft geht es dann auch um die Produktion von Wasserstoff in Spanien, Nordafrika oder Griechenland über dem Transportweg von Pipelines unter der Zuhilfenahme von der bestehenden natürlichen Speicher in Skandinavien oder den Alpen.
Hallo Leute Ihr diskutiert da über die Winterzeit, mit PV und WP ohne verlässliche Zahlen. Nehmt doch mal meine Aufzeichnung unter die Lupe.
Es war zwar nicht der härteste Winter, ist aber immer noch aussagekräftiger als nur mit Annahmen.
Eine Frage stellt sich mir: Um wieviel Grad C sinkt die Temperatur in einer Stadt wie Berlin im Winter, wenn in allen Haushalten Wärmepumpen eingesetzt würden? Welchen Einfluss hätte das auf die Effizienz?
Um 0,76 °C im ersten Jahr, im zweiten um 0,91 und dann für die nächsten Jahre konstant -0,025 bis 2040.
Dann hört es auf sich zu verändern, einfach so. Grundschule zweite Klasse.
„Welchen Einfluss hätte das auf die Effizienz?“
-> Kommt drauf an.
Auf die Kommunikationseffizienz aber hat es gar keinen Einfluss. Auf die Effizienz von Streitsucht minimal vielleicht und auf die Effizienz von benutzter Lebenszeit ist die Effizienz negativ – dafür aber verändert sich proportional die Effizienz des Humorpegels. Ein klassischer Trade-off also.
Musicman schreibt am 18. September 9:56 Uhr
Da kann man sich schon wundern. Insbesondere wenn man fälschlich davon ausgeht, dass den gesamten Winter 0,00 erneuerbarer Strom zur Verfügung steht. Es mag Dunkelphasen und auch Windflauten geben, dass diese 6 Monate am Stück 24 Stunden laufen ist mir neu und auch völlig daneben. Man schaue sich die Details mal in den Energy-Charts des Frauenhofer Instituts an.
Hallo Ihr Mitdiskutanten
Da ich in meinem Bekanntenkreis mit diesem Thema auch oft konfrontiert werde, habe ich letztes Jahr mal begonnen morgens Aufzeichnungen zu machen.
Wir betreiben 15 kWp im Eigenverbrauchsmodus, davon sind 7 nach Osten 5 nach Westen und die restlichen 3 sind jeweils 1,5 kW auf Gauben nach Süden und Norden ausgerichtet. Zum besseren Verständnis, die Gauben sind auf einem Anbau.
Im Hausflur kann man an einem Display, ablesen was gerade aus dem Netz gezogen wird, oder als Überschuss eingespeist wird.
Wir betreiben eine Wärmepumpenheizung, mit 4,93 kW bei einer Zimmertemperatur von 21,8 Grad, im Referenzraum. Die Aufzeichnungen haben am Morgen zur Kaffeezeit stattgefunden. Die Daten haben sich tagsüber verändert mal zu mehr und auch zu weniger Selbsterzeugung. Beim beim Netzbezug waren meistens eine 1 oder 2 vorm Komma. Ich kann mich aber nicht erinnern mal tagsüber eine 4 vorm Komma gesehen zu haben, die aus dem Netz kamen. Die 4 ist deshalb beachtenswert, weil unsere Wärmepumpe 4,93 kW hat. Nun hatten wir allerdings auch nur an wenigen Tagen Temperaturen unter 5 Grad minus.
Hier die Ergebnisse der Aufzeichnung von morgens zwischen 9 und 10 Uhr.
Vom 01.10. bis 31.10 . …3 mal aus dem Netz gezogen.
Vom 01.11. bis 30.11 ..10 mal aus dem Netz gezogen.
Vom 01.12. bis 31.12….. 21 mal aus dem Netz gezogen.
Vom 01.01. bis 31.01….. 19 mal aus dem Netz gezogen.
Vom 01.02 bis 28.02….. 10 mal aus dem Netz gezogen .
Vom 01.03. bis 16.03 ……4 mal aus dem Netz gezogen.
Seit Anfang Feb. ist ein Heimspeicher in Betrieb, da pendelt es auf dem Display nur noch zwischen 0,0x grün und 0,0x rot. Rot bedeutet aus dem Netz und grün heißt Überschuss ins Netz. Das läge aber am Speicher, wenn er zwischen aufnehmen und abgeben entscheiden müsste, hat mir mein Sohn der E-Ingenieur und Planer des Ganzen erklärt.
An den Tagen wo nicht aus dem Netz gezogen wurde ( rot ) zeigte das Display tagsüber grün, das heißt es wurde mal mehr, und mal weniger Überschuss abgegeben. Interessant wird es in der kommenden Heizperiode, wo unser Heimspeicher den ersten Winter erlebt, und jeden Sonnenstrahl einfangen kann. Im letzten Jahr hätte er immerhin an 128 Tagen die Möglichkeit gehabt, über den Eigenverbrauch hinaus zu speichern.