Beim Klimaschutz spielt die Energieversorgung von Gebäuden eine zentrale Rolle: Aktuell entfallen in Deutschland rund 35 Prozent der gesamten Endenergie auf den Gebäudebestand – und rund 30 Prozent der Treibhausgase. Ein Großteil davon ist auf den Wärmebedarf zurückzuführen.

Mieterstrom bietet wirkungsvolle Wege, die CO2-Emissionen im Gebäudesektor spürbar zu reduzieren. Die Sektorenkopplung mittels Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen ist hierfür prädestiniert. Sie wird nach unserer Einschätzung bei Polarstern mittelfristig den Einsatz von BHKWs in der Mieterstromversorgung ablösen. Zumal BHKWs meist mit Erdgas betrieben werden, was deutlich klimaschädlicher ist als oft angenommen.

CO2-Emissionen im Wärmemarkt

Die Zielvorgabe ist klar: Verglichen zu 2014 soll bis 2020 20 Prozent weniger Energie für die Wärmeversorgung benötigt werden. Und 40 Prozent weniger bis 2030. Nur so ließe sich ein klimaneutraler Gebäudebestand bis 2050 erreichen, heißt es aus dem Umweltbundesamt. Die Realität sieht anders aus.

Der Grund für die anhaltend hohen CO2-Emissionen im Gebäudebereich sind vor allem ineffiziente Heizungen, alte Fenster und eine unzureichende Dämmung. Um das zu ändern, muss saniert und die Energieeffizienz im Neubau ausgebaut werden. Doch die Sanierungsrate stagniert weiter bei etwa einem Prozent pro Jahr – zum Erreichen der Klimaziele wären mindestens 1,5 Prozent notwendig. Auch wurde es im Zuge des neuen Gebäudeenergiegesetzes (GEG) verpasst, höhere Effizienzstandards einzufordern. Und wie stark die Unterstützung durch das Klimapaket wirklich ausfällt, bleibt abzuwarten.

Und da kommt Mieterstrom ins Spiel: Wer saniert, die Energieeffizienz der Gebäudehülle verbessert, oder neu baut, für den rechnet sich Mieterstrom inklusive Wärmeversorgung schon heute. Gerade in energieeffizienten Gebäuden können mit der Kombination von Photovoltaikanlage und Wärmepumpe der Primärenergiebedarf und die Energiekosten deutlich reduziert werden. Auch die Wirtschaftlichkeit der Investitionen verbessert sich.

Um Wärmepumpen zur Beheizung nutzen zu können, sind Flächenheizungen mit recht großflächiger Wärmeabgabe Voraussetzung, zum Beispiel Fußbodenheizungen. Sie laufen auf Niedertemperaturniveau, so dass die gesamte Heizungsanlage auch an recht kalten Wintertagen auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau arbeitet. In vielen Bestandsbauten sind noch klassische Heizkörpersysteme verbaut. Hier muss bei einer Sanierung also zuerst auf Flächenheizungen umgerüstet werden, damit dann das Gesamtsystem mit Wärmepumpe effizient betrieben werden kann.

Klimaschutz mit Mieterstrom

Mieterstrom hat das Potenzial die Energieversorgung mit Strom und Wärme auf erneuerbare Beine zu stellen – und sogar die klimafreundliche Mobilität zu unterstützen.

Eine Schlüsseltechnologie ist hierbei die Wärmepumpe. Gerade bei sanierten, energieeffizienten Gebäuden reicht ihre Wärmeerzeugung immer öfter aus. Gebäude, welche das Kriterium KfW 40 Plus erfüllen, benötigen rund 90 Prozent weniger Heizenergie als ein nicht saniertes, rund 50 Jahre altes Gebäude.

Durch die Stromversorgung mit lokal produziertem Solarstrom hat eine Wärmepumpe deutliche Klimavorteile gegenüber BHKWs, die meist mit Erdgas betrieben werden. Dass Erdgas deutlich klimaschädlicher ist als gedacht, haben zuletzt erst wieder diverse Studien unterstrichen. Gerade der Methanschlupf, sprich das bei der Erdgasförderung austretende Methangas, ist ein Vielfaches klimaschädlicher als CO2. Nur wird es bei der CO2-Betrachtung der Brennstoffe bisher selten berücksichtigt. Unterm Strich könnte sich der Treibhauseffekt des Energiesektors um bis zu 40 Prozent erhöhen, wenn der Strom- und Wärmesektor von Kohle und Öl auf Erdgas umgestellt würde, heißt in einer Studie der Energy Watch Group.

Vorteile des Einsatzes von Wärmepumpen im Mieterstrom

1. Effiziente Energieversorgung

In Mieterstromprojekten mit Wärmepumpen wird der erzeugte PV-Strom automatisch dorthin geleitet, wo er am effizientesten genutzt wird. Zunächst wird in der Regel der direkte Strombedarf der Haushalte gestillt. Überschüssig erzeugter Solarstrom wird bevorzugt gespeichert. Dazu kann auch der Wärmespeicher der Wärmepumpe dienen. Als funktionaler Stromspeicher nimmt er zeitversetzt zum Bedarf der Wärmepumpe Strom auf. Erst wenn alle Nutzungs- und Speichermöglichkeiten erschöpft sind, wird der erzeugte Strom ins Stromnetz eingespeist. Damit entlasten Wärmepumpen mit ihrer Pufferfunktion zugleich auch die öffentliche Netzinfrastruktur.

2. Reduzierung des Primärenergiebedarfs

Im neuen Gebäudeenergiegesetz (GEG) wird die Nutzung von Photovoltaikstrom zum Betrieb von Wärmepumpen positiv auf den Primärenergiefaktor angerechnet. Dazu kann ein pauschaler Betrag vom Jahres-Primärenergiebedarf abgezogen werden, in Abhängigkeit von der installierten Nennleistung. Er liegt mit PV-Anlage bei maximal 20 Prozent des errechneten Primärenergiebedarfs und bei PV-Anlage und Stromspeicher bei maximal 25 Prozent.

Die Installation von Wärmepumpen soll ferner über das Klimapaket künftig stärker gefördert werden. Geplant sind steuerliche Förderungen von 20 Prozent auf drei Jahre, eine Austauschprämie für Ölheizungen mit bis zu 40 Prozent und KFW-Zuschüsse von bis zu 15 Prozent der Investitionssumme.

3. Verbesserte Wirtschaftlichkeit

Wärmepumpen haben einen hohen Grundbedarf. Dadurch steigern sie den Direktverbrauch des erzeugten Solarstroms und so auch die Wirtschaftlichkeit solarer Stromerzeugung. Angesichts sinkender EEG-Einspeisevergütung ist die Nutzung des erzeugten Solarstroms immer attraktiver. Der 52-Gigawatt-Zubaudeckel für Solardachanlagen ist nach wie vor nicht vom Tisch (Stand Dezember 2019). Bleibt er bestehen, erhalten Betreiber von PV-Dachanlagen bald gar keine EEG-Vergütung mehr für ihren eingespeisten Strom.

Mittels intelligenter Vernetzung der Anlagentechnik und geeigneter Energiekonzepte kann die natürliche Gegenläufigkeit von solarer Stromerzeugung und Strombedarf der Wärmepumpen gelöst werden. Die HTW Berlin hat am Beispiel eines Einfamilienhauses errechnet, dass mit einer ideal ergänzenden Kombination aus PV-Anlage, Speicher und Wärmepumpe der Autarkiegrad trotz stromintensiver Wärmepumpe bei 60 bis 65 Prozent liegen kann, effiziente Gebäudedämmung vorausgesetzt. In Mieterstromprojekten ist die solare Energieerzeugung pro Wohneinheit naturgemäß geringer. Das heißt, ein Haushalt erzielt zwar verglichen zu einem Einfamilienhaushalt eine geringere Autarkie. Dennoch rechnet sich aus genannten Vorteilen die intelligente, sektorenübergreifende Vernetzung inklusive Wärmepumpe. Das unterstreichen diverse Mieterstrombeispiele von Polarstern.

Wärmepumpen in der Quartiersversorgung

Im zukunftsweisenden Quartier Future Living Berlin werden ergänzend zu einer 190 Kilowattpeak Photovoltaikanlage und einem knapp 170 Kilowattstunden Gewerbespeicher gleich mehrere Wärmepumpen installiert: 17 Luft-Wasser-Wärmepumpen und 8 Sole-Wasser-Wärmepumpen. Sie versorgen künftig neun Gebäude mit insgesamt 69 Wohneinheiten, 20 Boarding House-Studios und 11 Gewerbeeinheiten sowie einem Café und einem Ausstellungs- und Seminarbereich. Dabei sind die Wärmepumpen so vernetzt und aufeinander abgestimmt, dass jede Wärmepumpe optimal betrieben werden kann. Während die Wärmeversorgung mit den Wärmepumpen dezentral für die einzelnen Gebäude funktioniert, wird die Stromversorgung zentral gesteuert. Insgesamt lassen sich so voraussichtlich 38 Prozent des Strombedarfs der Gebäude decken.

Wärmepumpen im Mehrfamilienhaus

Auch in typischen Wohngebäuden werden bei Mieterstromprojekten immer öfter Wärmepumpen zusammen mit PV-Anlagen und Stromspeicher installiert. In einem Gebäude mit 60 Wohn- und Gewerbeeinheiten im Münchner Großraum wurden dazu eine Photovoltaikanlage mit 99,84 Kilowatt-Peak Leistung, ein Batteriespeicher mit 126 Kilowattstunden und zwei Wärmepumpen mit 56,1 kW und 117,2 kW Nenn-Wärmeleistung miteinander vernetzt. Strom- und Wärmeversorgung werden dabei zentral gesteuert. Zwei Wärmepumpen, eine für die Erzeugung von Warmwasser und eine für die Erzeugung von Heizenergie, erfüllen die Herausforderung des jahreszeitlich schwankenden Strombedarfs. Würde eine einzige Wärmepumpe installiert, liefe diese stets mit einem schlechteren Wirkungsgrad, was zu einem höheren Stromverbrauch und damit verbundenen höheren Heizkosten für die Mieter führt.

Quelle

Bildquelle: Pixabay
Manuel Thielmann
Manuel Thielmann arbeitet in der Geschäftsentwicklung von Polarstern. Er ist Ansprechpartner für die konzeptionelle Entwicklung und die praktische Umsetzung von Eigenstrom- und Mieterstromprojekten in ganz Deutschland. Sein Schwerpunkt ist die Integration verschiedener Energie- und Speichertechniken in dezentrale Energiekonzepte. Zuletzt hat er u.a. am Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik der TU München die Integration von Batteriespeichern in Mehrfamilienhäusern erforscht.

8 KOMMENTARE

  1. Das Dumme ist nur, wenn der größte Wärmebedarf besteht scheint die Sonne , leider recht wenig !
    des halb ist ein fast 100 prozentige autarkie bei Strom mit einem BHKW zu ereichen!!
    Wenn man dann noch teuere Wärmepumpen einsetzen möchte ?? ist auch hierfür die Autarkie zu erreichen !!
    Ist nur die Frage wie viel und umfangreich mann investieren möchte ?
    Jede zugekuft Kwh Srom verschlechtert gegen über einem BHKw die CO 2 Bilanz unstrittig ??
    Denn ich bezweifele , daß Großkraftwerke die abfallende W ärme . so evffizent verwertet wie ein dezentrales BhKW!! ??

  2. @Hartmut:

    Wie bereits mehrfach im Artikel erwähnt, besitzt das BHKW per se eine schlechte CO2-Bilanz, weil eben Erdgas als Energiequelle verwendet wird. Also ist „jede zugekaufte“ kWh eher vorteilhaft gegenüber einem BHKW. Zumindest unter der Prämisse, dass unser Strom mittelfristig weiter zunehmend immer grüner wird. Also um auf Ihre Frage direkt zu antworten: Nein, das ist keinesfall „unstrittig“! Die Alternative sind auch keine Großkraftwerke, aus denen Wärme ausgekoppelt wird. Die Alternative sind Wärmepumpen, die vor Ort Wärme erzeugen, betrieben nur mit Strom. Der Clou ist hierbei, dass der größte Teil der Wärme aus der Umwelt regenerativ gewonnen wird. Bei einem Erdgas BHKW nutzen sie leider nur 0,0% regenerative Energien – das ist das große Manko und daher langfristig nicht sinnvoll.

    Ich verstehe auch nicht, warum es das Ziel sein soll 100% Autarkie zu erreichen? Wo soll hier der Vorteil liegen? Es ist nur teuer und ineffizient. Schon das kleine Beispiel im Artikel mit dem Verbund aus mehreren Gebäuden zeigt wie sinnvoll ein Netz bzw. die Kopplung von mehreren Verbrauchern und Erzeugern ist, um Synergien zu nutzen.

  3. Als Eigentümerin eines Mehrfamilienhauses sage ich: Hier ist absolut keine Wirtschaftlichkeit gegeben.
    Wie teuer soll es für die Mieter und den Eigentümer denn noch werden, Grundbedürfnisse wie das Heizen zu finanzieren? Ein Mietshaus ist ein Wirtschaftsunternehmen. Meine Beobachtung: Je grüner der Strom, desto teurer. Die Hälfte davon Steuern. Bei Gas, angeblich Bio, bietet die Firma Polarstern, für die der Autor des Artikels arbeiitet, für meinen Bedarf von 22.000 kwh p.a. einen Jahrespreis von € 1.752 gegenüber meinem jetzigen Anbieter von € 930 p. a. Das ist indiskutabel!

  4. Gerade bei sanierten und neuen Gebäuden mit entsprechender Dämmung sind Wärmepumpen und PV-Anlage eine super Kombination. Und wie Nico schon beschrieben hat, auch aus CO2-Sicht einem erdgasbetriebenen BHKW vorzuziehen.
    @Anne-Marie Bekkaye: Mieterstrom muss Mietern preisliche Vorteile bieten, ansonsten würden sie es gar nicht annehmen. Schließlich ist der Bezug von Mieterstrom freiwillig. In Ihrer preislichen Argumentation vermischen sie Strom und Gas. Selbst erzeugter Strom ist günstiger als Strom aus dem Netz und damit eine Wärmepumpe zu betreiben entsprechend attraktiv. Will man ein Blockheizkraftwerk klimabewusst mit Ökogas betreiben, ist auch das möglich. Nur leider lässt sich auch aufgrund des EEG 100 % erneuerbar erzeugtes Gas – wie Polarsterns Wirklich Ökogas – nicht zu den Kosten von fossilem Erdgas anbieten. Mit der CO2-Bepreisung wird es jedoch ab 2020 auch im Wärmebereich attraktiver, auf erneuerbare Energien zu setzen.
    Beste Grüße, Anna von Polarstern

  5. Schade finde ich, dass EINE Technologie in den Fokus gestellt wird und andere sogar klar ausgeschlossen werden, obwohl diese zusammen sogar einen wichtigen gemeinschaftlichen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten könnten. Man darf die Augen nicht verschließen, dass momentan gut 1/3 des Stroms immer noch aus Kohle und Gas generiert werden, wobei Kohle rückläufig und Gas zunehmend ist. Der eingesetzte Strom in der Wärmepumpe besteht also auch wieder zu einem großen Anteil an fossiler Energie.
    Zu einer „All Electric“ Welt fehlen heute schlichtweg effiziente & kostengünstige Speichertechnologien im großen Stil, wodurch sich auch neben der Frage der Klimafreundlichkeit auch immer die Frage der Speicherung und Versorgungssicherheit ergibt.

    Ich finde deshalb, dass die Argumentation hier nicht vollständig und technologieneutral geführt ist.

  6. @Jochen:

    Welche anderen Technologien gibt es denn noch, mit denen man eine CO2-neutrale Wärmeversorgung kostengünstig und in großem Umfang bewerkstelligen kann? Von welchem „gemeinschaftlichen Beitrag“ sprechen Sie genau? Klingt interessant, aber leider etwas nebulös, wenn Sie sie diesen nicht konkret benennen.

    Sie schreiben richtig, dass der Strom aktuell noch zu einem guten Teil aus fossilen Quellen erzeugt wird. Jedoch sollte man berücksichtigen, wie lange denn eine heute neu installierte Heizungsanlage im Gebäude verbleibt. Das sind gut mal 20-30 Jahre. Heißt, alles was jetzt eingebaut wird, hat noch sehr lange Bestand und „belastet“ die Klimabilanz für die Zukunft. Wenn man also in 10 Jahren nicht direkt alles wieder rausreißen und ersetzen möchte, sollte man eine Technologie wählen, die in der Zukunft auch weiterhin bestand haben wird. In wenn man sich den geplanten Strommix in 10, 20 oder 30 Jahren anschaut, wird die Wärmepumpe stetig besser werden, was die CO2-Intensität anbelangt. Mal davon abgesehen, dass sie jetzt schon zu den CO2-armen Wärmeerzeugungstechnologien zählt.

  7. @ Nico:
    Ich widerspreche ihren Ansichten bezüglich der Wärmepumpe auch in keinster Weise. Diese wird einen sehr wichtigen Beitrag leisten in Zukunft, vor allem wen der Ausbau erneuerbarer Energien wie PV und Wind hoffentlich wieder stärker in die Gänge kommt.

    Wir dürfen jedoch auch nicht vergessen, dass die enorme Zunahme an elektrischen Kapazitäten (bspw.: Wärmepumpe, E-Mobilität, Datenspeicherung etc.) auch zuverlässig erzeugt und transportiert werden muss. Und gerade hier treffen sich z.B. Wärmepumpen und Blockheizkraftwerke im dezentralen Kontext sehr gut.

    In den heutigen und auch in absehbaren Stromnetzen wird sich vor allem die Frage der Versorgungssicherheit stellen, die in einer All-Electric Welt wohl kaum volkswirtschaftlich darstellbar sein wird.

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