Kleine Anlagen mit weniger Verlusten

Kleine Anlagen mit weniger Verlusten

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Das Interesse an der Tagung am HTI Burgdorf war mit 200 Teilnehmern wie gewohnt gross.
An der Hochschule für Technik und Informatik in Burgdorf wurden News aus der Wärmepumpenforschung vorgestellt. So belegen Messungen, dass Grosswärmepumpen gewichtige Unterschiede
in der Leistung aufweisen.
Das Interesse an der Tagung am HTI Burgdorf war mit 200 Teilnehmern wie gewohnt gross.
Wer in der Schweizer Wärmepumpen-Szene Rang und Namen hat, traf sich an der Veranstaltung in Burgdorf. Eingeladen hatte das Bundesamt für Energie (BFE). Präsentiert wurden wichtige Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, die nicht nur für Forscher, sondern auch für Hersteller, Planer und Installateure von Interesse waren. 13 Referenten boten Einblicke in einen Bereich der energetischen Forschung, dem ein grosses Potenzial zugeschrieben wird. Gemäss Angaben des BFE würde der Ersatz aller Widerstandsheizungen und aller Warmwasser-Erhitzer genügend Strom freisetzen, um eine Million Wärmepumpen zu betreiben. Zum Vergleich: Ende 2006 waren in der Schweiz 112 800 Wärmepumpen im Einsatz, die 1,5 Prozent des Stroms verbrauchten. Wärmepumpen erzeugen aus 75 Prozent Umweltwärme und 25 Prozent Antriebsenergie 100 Prozent Nutzwärme (meistens Elektrizität, möglich ist auch Gas). Diese kann für die Raumheizung und Warmwassererwärmung eingesetzt werden. Umweltwärme ist überall in der nahen Umgebung verfügbar: in der Luft, der Erde und im Wasser sind gewaltige Energiemengen gespeichert, die durch Sonneneinstrahlung, Niederschläge und dem Wärmenachfluss aus dem Erdinnern ständig auf natürliche Weise erneuert werden.
 

Verluste im Wärmenetz

Peter Hubacher präsentierte Messungen und Analysen an 20 Grosswärmepumpen. Mit den grossen Wärmepumpen wird trotz der eher kleinen Stückzahlen ein bedeutendes energetisches Potenzial abgedeckt. Umso wichtiger ist deren Effizienz. Laut Hubacher zeigte sich, dass die Werte von Grosswärmepumpen deutlich unter jenen von Kleinwärmepumpen liegen. Werden mehrere Objekte mit einer zentralen Wärmepumpe versorgt, dann ergeben sich im Fernleitungsnetz zwischen Heizzentrale und Satellitengebäuden Verluste, die bei Kleinwärmepumpen nicht auftreten, erklärte Hubacher. Sobald mehrere Objekte im Spiel sind, treten vier grundlegende Unterschiede zu Ein-Objekt-Anlagen auf:
- Die Wärmepumpen werden über ein Nahwärmenetz versorgt. Im Netz entstehen Wärmeverluste und es beansprucht Pumpenergie.
- Wenn Objekte mit dezentralen Wärmepumpen beheizt werden, jedoch über eine gemeinsame Wärmequelle verfügen, entstehen Verluste durch Pumpenergie.
- Wenn die Warmwasserversorgung ebenfalls nicht zentral erfolgt, entstehen vor allem im Sommerbetrieb beträchtliche Auskühlverluste im Nahwärmenetz.
- Bei grösseren Wärmeleistungen sind die Wärmepumpen im Normalfall mehrstufig. Dies kann auch bei leistungsmässig grossen Ein-Objekt-Anlagen der Fall sein. Ohne Anpassung der Nebenantriebe an die Leistungsstufen der Wärmepumpen sinkt die Arbeitszahl im Teillastbetrieb deutlich.
 

Ziel gesteckt für 2020

Einen Überblick über die Entwicklung im Wärmepumpen-Markt gab Richard Phillips, Bereichsleiter Markt im BFE. Faktoren wie die Entwicklung des BIP und der Treibstoffpreise beeinflussen nach seinen Angaben den Absatz. Das Baugewerbe meisterte die Krise mit vollen Auftragsbüchern. Der Schweizer Markt konnte seine Dynamik halten. So wurden 2009 über 20 000 Wärmepumpen verkauft. Zum Vergleich: 1993 betrug der Absatz rund 2000 Stück, 2007 über 16 000. Für Phillips sind 400 000 installierte Wärmepumpen bis zum Jahr 2020 realistisch, was auch durch eine Hochrechnung des Umsatzes nachgewiesen werden könne. «Die aktuellen Marktdaten zeigen einen starken Anstieg im Bereich der Sanierung. Dieser Trend dürfte sich dank der Einführung der CO2-Teilzweckbindung und dem nationalen Gebäudesanierungsprogramm fortsetzen.»
Über CO2-Grosswärmepumpen informierte Andreas Meier. Laut ihm eignet sich das Gas hervorragend zur Verwendung in Wärmepumpen aufgrund seiner thermodynamischen und ökologischen Eigenschaften, wobei Anwendungen mit grossem Temperaturhub im Vordergrund stehen sollten. Konventionell wird Freon als Arbeitsmittel gebraucht. In Japan seien CO2-Wärmepumpen im privaten und industriellen Bereich Stand der Technik, sagte Meier. Auch in Europa werden insbesondere Grosswärmepumpen über 50 kW Verbreitung finden. Thomas Kümin
 

Nachgefragt bei Thomas Kopp

Für welches Zielpublikum wird die Tagung durchgeführt?
Thomas Kopp: Sie ist in erster Linie für Forscher, Entwickler und Planer gedacht. Auch die Hersteller wollen wir bedienen, aber mehr im Sinn einer Orientierung. Für die einzelnen Hausbesitzer dagegen ist der Anlass nicht zugeschnitten, weil hier Aspekte diskutiert werden, die noch nicht Marktreife aufweisen und zudem relativ tiefgreifende Kenntnisse der Materie verlangen.
 
Wie würden Sie den Themenrahmen beschreiben, der dieses Jahr behandelt wurde?
Der erste Block heute diente der Orientierung über die Aktivitäten des BFE. Der zweite Teil handelt von Grosswärmepumpen. Die weiteren Blöcke stellen Entwicklungen im Bereich Komponenten vor. Mit einem einzigen Schlagwort lassen sich die Referate nicht zusammenfassen, die Forschungsaktivitäten sind zu vielfältig.
 
Bei den Grosswärmepumpen stellten Sie ein grosses Gefälle der gemessenen Jahresarbeitszahlen fest. Woran liegt das?
Das BFE unterstützte Feldmessungen, die zeigten, dass viele Grosswärmepumpen respektable Jahresarbeitszahlen aufweisen, allerdings zeigen die Messungen auch wenige Anlagen mit schlechteren Leistungen. Das wollen wir unserem Tagungspublikum unbedingt mitteilen. Die Ursache der schlechteren Leistungen liegt meistens im Konzept, also bei der Planung. Die Planungsfirmen müssen zum Teil noch dazulernen, genauso wie die grossen Investoren der Objekte, die sich nicht nur Gedanken um Investitionskosten, sondern auch um den langfristigen Ertrag machen sollten.
 
Welches Potenzial birgt die Nutzung von Wärmepumpen?
Mit Wärmepumpen und Wärmekraftkopplungen wäre es möglich, den CO2-Ausstoss gegenüber fossilen Heizsystemen um 50 Prozent zu reduzieren. Die Schweiz ist Mitunterzeichnerin des Kyoto-Protokolls und muss etwas gegen den CO2-Ausstoss unternehmen. Wir erwarten 400 000 installierte Wärmepumpen bis zum Jahr 2020. Am Schweizer Energieverbrauch hätten diese Pumpen einen Anteil von nur vier Prozent. Preislich wäre eine Öl- oder Gasheizung zwar billiger, doch die Nutzung von fossilen Brennstoffen nur zur Gewinnung von Wärme ist eine «thermodynamische Sünde» und sollte unbedingt vermieden werden. Der Mehrverbrauch an elektrischer Energie soll durch den Ersatz von Elektrospeicherheizsystemen gedeckt werden, sodass wegen der zusätzlichen Wärmepumpen keine neuen Kraftwerke benötigt werden.
 
Es war bereits die 16. Wärmepumpen-Tagung. Stieg mit der Energiekrise das Interesse an diesem Forschungsgebiet?
Wir stellen eigentlich seit Jahren ein konstant grosses Interesse an der Wärmepumpenforschung fest. Seit Beginn der Wärmepumpen-Tagungen sind wir an der HTI Burgdorf, da sie sehr zentral gelegen ist und über den grossen Konferenzsaal mit knapp 200 Plätzen verfügt. Die Schweizer Wärmepumpenszene ist nicht viel grösser. Wir wollen jeweils nur eine Tagung pro Jahr durchführen, dabei aber anstreben, dass wir die wichtigen Player aus der Schweiz ansprechen und orientieren können. (küm)