Re: [Ag-bauen-verkehr] [Energiepolitik] Wärmepumpen … kurz- bis mittelfristig schlimm für die Energiewende (Gunnar Kaestle)

[Gunnar Kaestle <gunnar.kaestle AT gmx.net>]

La Caleta GmbH schrieb:

> > zusammengefasst kann ich wohl deine Aussage so interpretieren:
> > Wärmepumpen ja aber nicht jetzt. Zuerst muss genügend Strom aus
> > erneuerbaren Quellen zur Verfügung stehen bevor wir mit
> > WP-Systemen anfangen zu heizen.
> >
> > richtig ???? Werner .... der Lechpirat

Ja, Wärmepumpen spielen vor allen dann ihren Vorteil aus, wenn hierfür
Strom aus EE verwendet werden kann, der ansonsten abgeregelt werden
müsste. Das ist im großen Stromsee irgendwann der Fall, wenn die
Restlast unter Null sinkt oder auch regional von Bedeutung, wenn
aufgrund Netzengpässen abgeregelt werden müsste (reales Netz !=
Kupferplatte).

Wenn noch genügend Strom aus fossilen Quellen erzeugt wird, könnten
Wind- und Solarstromanlagen diesen verdrängen, was aber nicht getan
wird, wenn man gleichzeitig die elektrische Last erhöht. Diese
Lasterhöhung führt in der Regel zu einer besseren Auslastung von
Kohlekraftwerken (Mittellast, entspricht Jahreslaufzeit von
Heizanlagen). Somit ist die PE-Energieeinsparung und CO2-Einsparung
durch Wärmepumpen marginal, solange die Kohlekraftwerke im Winter noch
laufen.

> > > 3. Re: Wärmepumpen ….. kurz- bis mittelfristig schlimm für die
> > > Energiewende (Gunnar Kaestle)
> > >
> > > Ich glaube darum geht es nicht, sondern dass ein "level playing
> > > field" hergestellt wird. Das bedeutet z.B. dass eine Verzerrung
> > > über den sog. Primärenergiefaktor des verwendeten Stromes
> > > verhindert wird. Dieser sollte - wie es auch der Realität
> > > entspricht - sich am PE-Faktor des marginalen Kraftwerks
> > > orientieren. Das ist also jenes Kraftwerks, das entlang der
> > > Merit-Order zusätzlich benötigt wird, wenn zu Heizzwecken
> > > zusätzlicher Strom benötigt wird und deswegen disponible
> > > Kraftwerksleistung raufgefahren wird.
>
> Widerspruch. Es ist ebenfalls eine Verzerrung, wenn "marginale"
> Kraftwerke als PE-Faktor-Lieferant herangezogen werden. Mit der
> Realität hat dieses "marginale" Karftwerk auch nichts zu tun.

Für die Kilowattstunde, die bewusst in einem bestimmten Zeitslot mehr
benötigt wird, ist das marginale Kraftwerk das bestimmende Kraftwerk um
als Referenz für diese kWh zu dienen. Wenn man mit dem Auto mit 220
Sachen über die Autobahn düst, dann liegt der Verbrauch bei diesem
Streckabschnitt ggf. bei 12 l/100 km, auch wenn der Durchschnitt nur 5
l/100 km beträgt.

> Die Nutzung eine Wärmepumpe bringt energetisch und ökologisch nur
> dann wirklich was, wenn sie mit generativem oder wenigstens
> regenerativem Strom betrieben wird. Deshalb sollten entweder die
> Stromzukäufe der Nutzer dezidiert durch einen Ökostromtarif
> erfolgen, oder der Stromverbauch durch Beteiligung an einer
> EE-Stromanlage bilanziell ausgeglichen werden oder am besten gleich
> am Gebäude eine PV-Anlage oder wo es passt ein Windrad installiert
> sein.

Der Ökostromtarif bringt nicht wirklich etwas, auch die Kopplung mit
einer PV-Anlage nicht. Das ist nur eine Augenwischerrei, die kWh in der
Bilanz zusammenzählt. Da man elektrische Energie nur schlecht speichern
kann, sondern dafür aufwendige Umwandlungsprozesse in andere
Energieformen braucht (z.B. potentielle Energie im Pumpspeicher) muss
man auch die Lastgänge betrachten. Außerdem wird Solar- und Windstrom
sowieso eingespeist, der dann wie oben beschrieben, nicht mehr
Kohlestrom verdrängen kann, wenn man damit heizen will. Eine vernünftige
Brennwerttherme kommt auf 220 g/kWh_th, das ist gut und günstig. Wenn
man Geld zuviel hat, ist meiner Meinung nach die sinnvollere Erweiterung
zur Brennwerttherme eine PV-Anlage und dann ein Heizstab, der aber rein
netzgeführt Überschüsse verbraten sollte und dann den Gaseinsatz
reduzieren kann.

> Hier bei uns in Bayern bin ich am zusammensuchen von echten Zahlen
> und Meßeinrichtungen, um das herauszuarbeiten. Wir kommen grob
> geschätzt auf ca. 80 % PV-Strom, den wir direkt nutzen können, und 20
> % Netzstrom. Entsprechend, selbst wenn es nur 50 % sind, dann ist
> das immer noch besser, als von Abwärme aus einem GuD oder KuD
> abhängig zu sein und dafür Fern- und Nahwärmenetze durch die gesamte
> Republik zu vergraben.

Fern- und Nahwärmenetze werden in der Regel nicht quer durch die
Republik vergraben, sondern in unmittelbarer Nähe von Wärmesenken (da wo
Wärmeenergie gebraucht wird). Die Wärmesenke hat meist auch einen
Stromverbrauchsanteil, d.h. ein Heizkraftwerk wird dorthin gebaut, wo
nicht nur der Wärmekunde in der Nähe ist, sondern auch der Stromkunde.

Wenn du ein Stromverbrauchsprofil einer typischen Wärmepumpe hast, lass 
es mal sehen. Mit den Daten aus der Transparenzplattform kann man dann 
sehr schön hochrechnen, aus welchen Stromquellen diese 
Elektrowärmeanwendung verbraucht hat. Auch die eigene PV-Anlage steht in 
der Merit Order ganz links. Mach mal die folgende Fallunterscheidung:
Haus mit Brennwert-Therme (Referenzfall)
Haus mit WP und PV-Anlage
Haus nur mit WP und Strombezug vom marginalen Kraftwerk
Haus mit netzstromverdrängender PV-Anlage und Brennwert-Therme

> Denn 50 % PV-Strom mal PE-Faktor 0 plus 50 % Netzstrom mal PE-Faktor
> 2,6 sind mit durchschnittlichem PE-Faktor 1,3 sicher nicht
> schlechter, als Abwärme aus Gas, die mit PE-Faktor 1,1 zur Hälfte
> nutzbar ist und auf dem Transportweg durch ein Fernwärmenetz noch
> mal 20 % verliert.

Wie schon gesagt, der Durchschnitt hilft hier nicht. PV-Anlagen könnte 
weiter Kohlestrom verdrängen, daher der Ansatz über das Grenzkraftwerk.

> Stimmt ja, dass Gas bei der Bewertung bei der Primärenergie für
> Gebäude mit PE-Faktor 1,1 gerechnet wird.  Das heißt aber nicht,
> dass die kWh Strom aus GuD deshalb auch mit 1,1 gerechnet werden
> darf. Selbst bei 50 % Wirkungsgrad, die kein GuD in der Realität
> wirklich erreicht, und bei 100 % Anlagennutzungsgrad, die es weder
> bei 4.000 h und schon gar nicht bei 1.000 h Betriebszeit gibt,

Verstehe ich nicht - was hat der Wirkungsgrad mit der 
Jahresnutzungsdauer zu tun?

> brauche ich für eine kWh Strom immer noch 2 kWh Gas. Ohne
> Abwärmenutzung heißt das PE-Faktor 2,2. Schaffe ich noch die Hälfte
> der Wärme in einem Gebäude zu verwenden, dann gewinne ich halt noch
> ein Viertel dazu. Dann sind es eben 1,5 kWh von 2, die genutzt werden
> und der PE-Faktor für beide Energieträger liegt halt bei 1,65.

Primärenergiefaktoren für Fernwärme wird per Zertifikat ausgewiesen. Die 
meisten FW-Anbieter veröffentlichen den Wert auf ihrer Homepage, damit 
die Kunden und Kunden in Spe damit ihre EnEV-Berechnungen durchführen 
können. Such Dir einen Anbieter aus, meist liegt er deutlich unter 0,5.

> > > Was man lesen kann, ist das nachts bei Windstelle jede kWh
> > > kostbar ist. Daher sollten auch Wärmepumpen so ausgelegt sein,
> > > dass sie selbst ein einer Kältewelle bei bis zu minus 20°C für
> > > einen halben Tag abstellbar sind. Viele Wärmepumpen haben aber
> > > einen Heizstab mit COP = 1 statt 3 als Spitzenwärmeerzeuger für
> > > die wenigen wirklichen kalten Tage an Bord und diese
> > > nichtlineare Zuschaltung bei kräftigen Minustemperaturen kann das
> > > elektrische Energieversorgungssystem wie im Februar 2012 gezeigt,
> > > an den Rand des Kollapses bringen.
>
> Jede Wärmepumpe im Wohngebäudebetrieb hat einen Heizstab. Der hat
> unterschiedliche Funktionen. Je nach Typ der Wärmepumpe. Der Einsatz
> einer Luftwärmepumpe verbietet sich aus Gründen der Energieeffizienz
> von selbst

Luftwärmepumpen sind aber die am häufigsten eingebauten Varianten.

> Luftwärmepumpen: 1,8 bis 2 und dann darf man glücklich sein. Für den
> Heizstab heißt das, er heizt den halben Winter mit.

Besonders dann, wenn's richtig kalt wird und das elektrische 
Energiesysstem Kapazitätsengpässe entwickelt so wie letzten Februar 
während der zweiwöchigen Kältewelle.

> Wasser-Wasser-Wärmepumpen: JAZ je nach Grundwasser- oder
> Bachtemperatur 3,6 bis 3,8. Der Heizstab heizt gelegentlich mit, vor
> allem bei offenem oder oberflächennahen Wasser wenn das Wasser zu
> kalt wird.

Siehe oben. Bei kältebedingten Lastspitzen müsste man an sich die WP und 
den Zusatzheizer als flexible Last abwerfen können, um das Stromsystem 
vor dem Kollaps zu schützen. Es scheint sich aber ein umgekehrter, 
parasitärer Effekt einzustellen: Lastabwurfmöglichkeiten, wenn keine 
Lastspitze vorhanden ist und Lasterhöhungsimpulse wenn sowieso alles 
knapp ist (siehe Diskussion über die Notwendigkeit von 
Kapazitätsmechanismen)

> Sole-Wasser-Wärmepumpe: Je nach Primärenergiequelle zwischen 3,8 und
> 4,3. Und das ist eine ganz andere Hausnummer als die Luftwärmepumpe.
> Die Heizstäbe sind lediglich Back-Up für den Fall eines
> Verdichterausfalls.

Wie hoch ist der Anteil der Erdwärmesonden (Sole-Wasser) in Deutschland? 
Ich schätze, das etwa ein Fünftel so funktioniert und die anderen die 
bekannten Effizienzschwächen bei tiefen Aussentemperaturen haben.

> Primärenergiequellen:
>
> Erdkorb: 3,8 / 3,9 Erdsonde: 4,0 Eisspeicher: 4,3
>
> Meßreihe des ITZW, Uni Stuttgart.

schieb doch noch die Quelle hinterher. Mich interessieren vor allem die 
Messreihen zu Luft-Wasser-WP.

> > > Im aktuellen Zustand erhöht
> > > man durch den unbedingten Strom-Wärme-Einsatz (nur univalenter
> > > Einsatz mit hoher Gleichzeitigkeit) allerdings die Ausleitung
> > > des fossilen Kraftwerkesparks, d.h. Kohle- und
> > > Braunkohlekraftwerke profitieren überwiegend davon.
>
> Nur dann, wenn am Einsatzort keine generativen Stromerzeuger
> errichtet werden. Und nicht in Bayern. Da gibt es so gut wie keine
> Kohlekraftwerke. Und das bleibt auch so.

Schon mal was vom innerdeutschen Stromhandel gehört? Der ist dafür 
verantwortlich, dass bei viel Wind in Norddeutschland in Süddeutschland 
die Gaskraftwerke runtergefahren werden und die Kohlekraftwerke weiter 
laufen, selbst wenn sie in Norddeutschland oder in NRW stehen. Erst bei 
Netzüberlastung gibt's den sogenannten Redispatch.

> > > Soweit ich informiert bin, sind mittlerweile Bilanz-Rechnungen
> > > incl. Messungen bei WP-Heizsystem vorgeschrieben. Gibt es hierzu
> > > schon erste Auswerkungen?
>
> Wo hast Du die Information her? Mir ist eine entsprechende
> Vorschrift bisher nicht untergekommen. Wir haben ja noch nicht mal
> eine anständdige Dokumentationspflicht und Überprüfung von
> Sanierungen, Hydraulischem Abgleich etc.

Ich hätte auf EEWärmeG oder EnEV getippt oder eine der zugehörigen 
Durchführungsverordnungen getippt. Nachweis der Jahresarbeitszahl mit 
extra Stromzähler für die gesamte WP-Anlage (incl. Solepumpen o.Ä.) und 
Wärmemengenzähler.

> > > Die installierte Leistung ist der Knackpunkt bei PV und Wind.
> > > Die steht nicht auf Abruf zur Verfügung, wenn man Heizstrom
> > > benötigt. Die Energiespeicherung in Form von elektrischer Energie
> > > wenn man an sich Wärmeenergie benötigt bezeichne ich als stark
> > > suboptimal gelöstes Optimierungsproblem - sprich es ist um
> > > Größenordnungen ökonomisch und physikalisch effizienter, wenn man
> > > Wärme statt Strom speichert. Wärme lässt sich einfacher
> > > speichern, wenn ein hoher Temperaturgradient vorliegt, d.h. 90°C
> > > zu 40°C hat eine höhere Speicherdichte (geringere Kosten) als
> > > 50°C zu 30°C.
>
> Logisch. Weil in 50 Kelvin Delta T mehr drin steckt als in 20 K.
> Allerdings ist Speicherung von Wärme genauso ineffizient. Und teuer.

Ähh - Nein. Wärmespeicherung ist relativ günstig. Ein Kubikmeter Wasser 
für ca 50 kW_th (bzw. bei Stromkennzahl von nur 0,5 auch 25 kW_el) ist 
in FW-Netzen ab 200 €/m³ Speichervolumen zu haben.

> Fossilienfreie Gebäudeheizung ist ein gelöstes Problem.

Stimmt, mit Holz wurde über zig Jahrtausende geheizt. Man muss nur 
aufpassen, dass der Wald nicht zu schnell verschwindet. In Griechenland 
und England sind die großen Waldflächen allerdings eher dem Schiffbau in 
der Antike und im Mittelalter zum Opfer gefallen.

Gruß,

Gunnar


--
/^\
\ / Plain-Text Ribbon Campain
 X Say NO to HTML in email and news!
/ \