Wärmepumpen können auch in Bestandsgebäuden effizient und klimafreundlich heizen. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE. Im Rahmen des Projekts führten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über einen Zeitraum von vier Jahren detaillierte Messungen an 77 Wärmepumpen in Ein- bis Dreifamilienhäusern durch. Die Wärmepumpen erreichten Jahresarbeitszahlen von 2,6 bis 5,4 und die CO₂-Emissionen lagen für das Jahr 2024 um 64 Prozent niedriger als jene von Erdgasheizungen, da sie erstmals unter Berücksichtigung zeitvariabler Faktoren berechnet wurden. Zudem führte das Forschungsteam Langzeit-Schallmessungen durch und ermittelte, wie Photovoltaikanlagen in den Wärmepumpenbetrieb integriert werden können. Neben dem Fraunhofer ISE waren zwei Energieversorger und neun Wärmepumpenhersteller an dem Projekt beteiligt.
»Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass Wärmepumpen auch in älteren Gebäuden effizient betrieben werden können und dass sie klimaschonend heizen, ohne dass die Gebäude auf Neubaustandard saniert werden müssen«, sagt Danny Günther, Teamleiter »Wärmepumpen und Transformation Gebäudebestand« am Fraunhofer ISE. »Wir haben aber auch Optimierungspotenziale aufgedeckt.« Auf Basis der detaillierten Messdatenanalyse lasse sich nachvollziehen, welche Planungs- oder Installationsfehler besonders häufig auftreten und wo sich ineffizientes Betriebsverhalten zeige, so Günther.
Im Rahmen des Forschungsprojekts hat das Fraunhofer ISE 77 Wärmepumpenheizungsanlagen unter realen Bedingungen überwacht. Im Vergleich zum im Jahr 2019 abgeschlossenen Projekt »WPsmart im Bestand« hat sich die Effizienz der Wärmepumpen verbessert. Luft/Wasser-Wärmepumpen erreichen im Durchschnitt eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,4 und erzeugen somit aus einer Einheit Strom 3,4 Einheiten Wärme. Im vorherigen Projekt lag der Schnitt noch bei 3,1.
Zusätzlich analysierten die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer ISE die Kombination von Wärmepumpen mit Photovoltaikanlagen. Ein klassischer Ansatz zur Erhöhung des Eigenverbrauchs lokal erzeugten PV-Stroms ist die Anhebung von Solltemperaturen bei überschüssigem PV-Strom. Es kann vorteilhaft sein, die Wärmepumpe vermehrt mit Solarstrom zu betreiben: Solarstrom ist günstiger als Strom aus dem Netz, auch bei Wärmepumpentarifen. Zudem lassen sich Wärmepumpen klimafreundlicher betreiben und das Verteilnetz zu bestimmten Zeiten entlasten.
Die Ergebnisse der Untersuchung von sechs Wärmepumpen/PV-Kombinationen sind: Ohne Batterie erreichen Gebäude mit einer PV-Anlage 25 bis 40 Prozent Autarkie und 22 bis 37 Prozent Eigenverbrauch. Mit Batterie verschieben sich diese Bereiche mit Werten für die Gebäude-Autarkie von 32 bis 62 Prozent und für den Gebäude-Eigenverbrauch von 40 bis 83 Prozent deutlich nach oben.
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Ergebnisse des Forschungsprojekts »Wärmepumpen-Qualitätssicherung im Bestand«
Pressemitteilung
