Heiztechniken der Zukunft?

Heiztechniken der Zukunft?
Sehr umweltfreundlich sind Wärmepumpen, die mit Ökostrom betrieben werden. Der Hersteller Stiebel Eltron bietet dafür beispielsweise den Tarif „UmweltStromPlus“ an. Foto: txn/Stiebel Eltron

Beim Kauf einer neuen Heizung spielt neben den Anschaffungs- und Betriebskosten auch deren Zukunftsfähigkeit eine große Rolle. Doch welcher Heiztechnik gehört die Zukunft? Der Wärmepumpe, dem Blockheizkraftwerk oder vielleicht der seit Kurzem marktreifen Brennstoffzellentechnik? Ein Überblick über die Systeme.

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Besonders komfortabel ist die Steuerung der Wärmepumpe über das Smartphone mithilfe einer App. Foto: djd/Glen Dimplex Thermal Solutions (GDTS)

Wohin geht der Trend im Bereich der Heiztechniken? „Wärmepumpen werden sich zur zukünftig wichtigsten Heiztechnik in Deutschland entwickeln“, ist sich Dr. Marek Miara vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) sicher. Die aktuellen Absatzzahlen scheinen die These des Wissenschaftlers zu untermauern, denn die Produktion boomt. Laut Bundesverband Wärmepumpe wurden 2017 in Deutschland rund 78.000 Heizungswärmepumpen verkauft. Das sind 17 Prozent mehr als im Jahr zuvor, als sich die Hersteller schon einmal über einen Absatzrekord freuen durften. Angesichts dieser Zahlen ist es wenig erstaunlich, dass auch die deutschen Installateure in einer Umfrage im Rahmen der BauInfoConsult Jahresanalyse 2017/2018 den größten Nachfrageschub in den nächsten drei Jahren bei der Wärmepumpe erwarten.

Die Umwelt heizt mit

Heiztechniken-Wärmepumpe

Gut temperiert: Die neue Sole-Wasser-Wärmepumpe „WSP“ von Remko kann das Haus im Sommer auch kühlen. Grafik: Remko

Ein Grund für ihre Beliebtheit ist, dass Wärmepumpen etwa zwei Drittel ihrer Energie aus der Umwelt beziehen. Die Geräte nehmen Wärme aus der Erde, dem Grundwasser oder der Umgebungsluft auf, verdichten sie, sodass die Temperatur steigt, und beheizen damit das Haus. Weil das Erdreich das ganze Jahr über einigermaßen konstante Temperaturen aufweist, sind Erdwärmepumpen effizienter als Luftwärmepumpen. Relativ neu auf dem Markt sind Wärmepumpen, die Wärme aus einem Eisspeicher, einem mit Wasser gefüllten Betonbehälter im Erdreich, entziehen. Die Besonderheit: Das System nutzt die Wärme, die beim Wechsel des Aggregatzustands von flüssigem Wasser zu Eis entsteht. Im Gegensatz zu Erdwärmesonden oder Erdkollektoren, über die Erdwärmepumpen üblicherweise ihre Energie beziehen, ist das Vergraben eines Eisspeichers im Garten genehmigungsfrei.

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Herzstück einer Eisspeicherheizung ist eine Zisterne, die komplett unter der Erdoberfläche vergraben wird. Grafik: Viessmann

Einige wenige Wärmepumpen arbeiten mit Gas, die meisten nutzen jedoch Strom als Antriebsenergie. Mithilfe von 1 kWh Strom produziert eine elektrische Wärmepumpe aus der kostenfrei zur Verfügung stehenden Umweltwärme 3–5 kWh Wärme. Das ist effizient und wirtschaftlich, insbesondere bei einer Kombination der Wärmepumpe mit einer Fußboden- oder Wandheizung. Denn diese Flächenheizungen kommen mit niedrigeren Systemtemperaturen aus als herkömmliche Heizkörper. Zudem kann eine Wärmepumpe auch grünen Strom aus erneuerbaren Energien beziehen, beispielsweise aus einer hauseigenen Photovoltaikanlage. Das verbessert nicht nur die Umweltbilanz: Ist das Heizsystem zusätzlich mit einem Energiespeicher kombiniert, macht sie den Hauseigentümer auch unabhängiger von Stromversorgern.

Die Energiewende gestalten mit Heiztechniken der Zukunft

Heiztechniken-Speicher

Eine effiziente Kombination: die Wärmepumpe (rechts), der Stromspeicher (Mitte) und der Speicher-Wassererwärmer (links). Foto: epr/Viessmann

Und das ist nicht alles: Weil auch der Strom aus dem Netz im Zuge der Energiewende zunehmend aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind stammt, gilt das Heizen mit Strom über Wärmepumpen auch unter Energiewende-Experten als wichtige Zukunftstechnik. In Kombination mit einem Wärmespeicher kann eine Wärmepumpenheizung sogar zur Netzstabilität beitragen, indem sie Strom zieht, wenn besonders viel davon zur Verfügung steht, also beispielsweise gerade die Sonne scheint oder der Wind weht. Als effiziente „Power-to-heat“-Anwendung bringen Wärmepumpen somit die Energiewende in die Heizungskeller.

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Eine Wärmepumpe wie dieses Modell von Vaillant sorgt auch im Altbau für wohlige Wärme im Winter. Foto: djd/Vaillant

Nicht zuletzt deshalb fördert die Bundesregierung die Anschaffung einer Wärmepumpe. Geld gibt es entweder in Form eines Zuschusses vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) oder eines zinsgünstigen Kredits der KfW-Bank. Unter www.waermepumpe.de finden Sie den Förderrechner des Bundesverbands Wärmepumpe, der für jede Anlage und Einbausituation die bestmögliche Förderung ermittelt. Ob und wie hoch die BAFA die Wärmepumpe fördert, hängt übrigens von ihrer Effizienz ab. Anhand des COP-Werts, auch Leistungszahl genannt, zeigt die Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe. Je höher der COP-Wert, desto effizienter ist das Gerät und desto höher fällt auch die BAFA-Förderung aus.

Strom erzeugende Heizungen

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Eine Mikro-KWK-Anlage wie etwa der „Dachs“ von SenerTec erzeugt nicht nur Wärme, sondern auch Strom. Grafik: txn/SenerTec

Eine weitere Technik, die Heizungsprofis schon seit geraumer Zeit aufgrund ihrer hohen Effizienz als zukunftsträchtig einstufen, ist die Kraft-Wärme-Kopplung, im Fachjargon kurz KWK genannt. Weil allmählich die ersten serienreifen Brennstoffzellenheizungen, die ebenfalls zu den KWK-Anlagen gehören, den Markt erobern, rückt die Technologie aktuell wieder vermehrt ins Zentrum der Aufmerksamkeit.

KWK-Anlagen sind deshalb so effizient, weil sie die Energie doppelt nutzen: Die eingesetzte Energiequelle – in der Regel Erd- oder Biogas – wandelt sich in Strom um und die Wärme, die dabei entsteht, zum Heizen und zur Warmwasserbereitung genutzt. Durch diese dezentrale und verlustarme Ausnutzung des Brennstoffs warten die Anlagen mit hohen Wirkungsgraden auf. Allerdings hat die Technik einen Haken: Strom und Wärme gibt es nur im Doppelpack. Immer wenn Strom produziert wird, entsteht auch Wärme. Das könnte im Sommer zu einer extremen Wärmeüberproduktion führen. Deshalb legen viele Hersteller KWK-Anlagen in Bezug auf den Wärmebedarf bewusst unterdimensioniert aus. Um den kompletten Heizbedarf zu decken, wird zusätzlich ein Gasbrennwertkessel, der in Spitzenlastzeiten einspringt, mit ins Set gepackt.

In Einfamilienhäusern kommen kompakt gebaute Mikro- oder Mini-KWK-Anlagen zum Einsatz. Am häufigsten handelt es sich dabei um sogenannte Blockheizkraftwerke (BHKW), die mit einem Otto- oder Stirling-Motor betrieben werden. In beiden Varianten treibt der gasbetriebene Verbrennungsmotor einen Generator zur Stromerzeugung an. Die Abwärme des Verbrennungsprozesses geht in das Heizung- und Warmwassersystem.

Die Brennstoffzelle als Lösung?

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Brennstoffzellenheizgeräte wie „Bluegen“ von Solidpower wandeln die in Erdgas enthaltene Energie direkt vor Ort in Strom um. Foto: txn/Solidpower

Im Gegensatz zu BHKWs nutzt eine Brennstoffzelle die eingesetzte Energie nicht durch einen Verbrennungsprozess, sondern elektrochemisch. Der im Erdgas enthaltene Wasserstoff produziert zusammen mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft per Elektrolyse Wärme und Strom. Übrig bleibt Wasserdampf. Im Vergleich zu BHKWs mit Verbrennungsmotor haben Brennstoffzellenheizungen einen sehr hohen Wirkungsgrad und einen geringen Schadstoffausstoß ganz ohne Stickoxide. Die chemische Reaktion, oft auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet, ist zudem verschleißarm und leise. Ein weiterer Pluspunkt der Brennstoffzellenheizung ist wie bei allen KWK-Anlagen die Stromproduktion. Schließlich wird KWK-Strom nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) gefördert.

Die Vergütung vom Betreiber für selbst verbrauchte KWK-Strom beträgt 4 Cent pro Kilowattstunde, der ins Stromnetz eingespeiste mit 8 Cent pro Kilowattstunde. Auch die Anschaffung der Brennstoffzellentechnologie fördert der Staat im Rahmen des KfW-Programms „Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle (433)“. Betreiber von Brennstoffzellen von 0,25–5 kW elektrischer Leistung erhalten Investitionszuschüsse in Höhe von bis zu 40 Prozent der förderfähigen Kosten. Ein leistungsabhängiger Betrag von 450 Euro je angefangener 100 Watt elektrischer Leistung ergänzt den Grundbetrag von 5.700 Euro. Durch die Förderung relativieren sich die immer noch recht hohen Anschaffungskosten einer Brennstoffzellenheizung von rund 20.000 Euro. Damit wird sie preislich konkurrenzfähig zur Wärmepumpe.

Bis zu 70 Prozent des Strombedarfs können Brennstoffzellengeräte in Ein- oder Zweifamilienhäusern decken. Grafik: djd/E.ON

Noch sind sich die Gerätehersteller nicht einig darüber, wie zukunftsfähig die Brennstoffzellentechnologie tatsächlich ist. Während Vaillant im März 2017 verkündete, die Markteinführung seines Brennstoffzellengeräts bis auf Weiteres aussetzen zu wollen, sieht Viessmann, ein anderer Big Player auf dem Heizungsmarkt, großes Potenzial in der Brennstoffzelle und treibt die Weiterentwicklung enorm voran.


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