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Wärmepumpe und Stromverbrauch: Einflussfaktoren, Berechnung & Tipps

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Die Funktionsweise einer Wärmepumpe basiert auf einem Kältekreisprozess, bei dem die Wärme der angezapften Umwelt auf das erforderliche Temperaturniveau angehoben wird. Um dies zu ermöglichen, kommen Scroll- oder Kolbenverdichter zum Einsatz. Diese arbeiten effizient und sind kaum hörbar, verbrauchen in der Regel aber Strom. Wie hoch der Heizstromverbrauch einer Wärmepumpe ist, von welchen Faktoren dieser abhängt und wie Sie den Stromverbrauch berechnen, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten.  

Verschiedene Faktoren beeinflussen den Stromverbrauch einer Wärmepumpe

Je nach Wärmequelle benötigt eine Wärmepumpe etwa 20 bis 25 Prozent Strom als Antriebsenergie, um aus Luft, Erdreich oder Wasser Wärme zu erzeugen. Das bedeutet, für die Produktion von zehn Kilowattstunden nutzbarer Wärme werden etwa zwei Kilowattstunden (kWh) Strom benötigt. Der jährliche Verbrauch einer Wärmepumpe hängt von verschiedenen Einflussfaktoren ab. Zu den Wichtigsten zählen:

  • Art der Wärmepumpe
  • Jahresarbeitszahl
  • Wärmebedarf

In Abhängigkeit davon, auf welche Wärmequelle eine Wärmepumpenheizung zurückgreifen kann, verursacht sie unterschiedlich hohe Stromkosten. Grundsätzlich gilt: Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe hat im Vergleich zur Sole-Wasser- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpe einen höheren Stromverbrauch. Das liegt daran, dass Boden und Wasser über das Jahr hinweg verhältnismäßig gleichmäßig Wärme abgeben. Die Temperaturen der Umgebungsluft schwanken stärker. Es wird insbesondere im Winter mehr Energie benötigt, um den Wärmebedarf zu decken. Dafür lassen sich Luft-Wasser-Wärmepumpen nahezu überall aufstellen, benötigen keine behördliche Genehmigung und sind günstiger in Anschaffung und Montage. Denn für die Wärmegewinnung müssen weder Bohrungen noch Grabungen durchgeführt werden. 

Um überschlägig den Stromverbrauch einer Wärmepumpe zu berechnen, muss die Jahresarbeitszahl (JAZ) vorliegen. Diese setzt die erzeugte Heizenergie ins Verhältnis zur eingesetzten elektrischen Energie. Bei einer Jahresarbeitszahl von vier produziert die Wärmepumpe zum Beispiel vier kWh Wärmeenergie aus einem kWh Strom. Je höher die JAZ, desto effizienter und stromsparender arbeitet also die Wärmepumpe. 

Hinweis: Bei der berechneten Jahresarbeitszahl handelt es sich um eine theoretische Zahl. Die Berechnung geht von Standardwerten wie Raumtemperatur, Warmwasserverbrauch, Klimazonen und Lüftungsgewohnheiten aus. In der Praxis kann die JAZ vom theoretisch ermittelten Wert abweichen.  

Neben der Jahresarbeitszahl wird oft auch der sogenannte Coefficient of Performance (COP) für Wärmepumpen angegeben. Dieser stellt ebenfalls das Verhältnis von zu- und abgeführter Energie dar. Der COP gilt allerdings nur für einen bestimmten Zeitpunkt, etwa für eine Lufttemperatur von 15 Grad Celsius und eine Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius. Es handelt sich also nur um eine Momentaufnahme.

 

Neben der Jahresarbeitszahl und der Wärmequelle ist der individuelle Wärmebedarf ein entscheidender Faktor beim Stromverbrauch einer Wärmepumpe. Wie hoch der Wärmebedarf ist, hängt vom individuellen Nutzerverhalten der Bewohner und von dem energetischen Zustand des Gebäudes ab. Weniger unsanierte Altbauten verzeichnen etwa einen höheren Wärmebedarf als gut isolierte Neubauten. Nicht zuletzt macht es einen Unterschied, ob die Wärmepumpe nur zur Erzeugung von Raumwärme oder auch zur Warmwasserbereitung genutzt wird. Eine pauschale Angabe ist daher kaum möglich.

Den Stromverbrauch einer Wärmepumpe berechnen

Um für eine Wärmepumpe den Stromverbrauch grob zu ermitteln, werden drei Größen benötigt: Heizleistung, Jahresarbeitszahl und Betriebs- bzw. Heizstunden. Die Berechnung erfolgt über diese Formel:

Stromverbrauch der Wärmepumpe = Heizleistung / JAZ x Betriebsstunden

Beispielrechnung: Wenn eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit 10 Kilowatt und einer JAZ von 4,0 im Jahr 2.000 Stunden läuft, benötigt sie 5.000 Kilowattstunden (10 / 4,0 * 2.000 = 5.000 kWh).

Möchten Anlagenbesitzer die jährlichen Stromkosten berechnen, können sie die Summe mit dem Kilowattpreis multiplizieren:

Stromkosten der Wärmepumpe = Stromverbrauch x Kosten pro kWh

Wärmepumpenstrom kann Kosten senken

Die speziellen Tarife reduzieren zwar nicht den Heizstromverbrauch einer Wärmepumpe, Kosten lassen sich trotzdem sparen. Denn bei Wärmepumpenstrom haben die Versorger das Recht, die Stromversorgung in den Spitzenlastzeiten temporär zu unterbrechen. Das ermöglicht ein besseres Lastenmanagement. Im Gegenzug fallen die Wärmepumpentarife günstiger aus. Um von diesen zu profitieren, muss jedoch ein separater Stromzähler installiert werden, damit Haushalts- und Wärmepumpenstrom getrennt voneinander abgerechnet werden können. 

Wärmepumpenstrom unterscheidet sich charakteristisch und qualitativ nicht vom klassischen Strom. Für Anlagenbesitzer sind lediglich zwei Faktoren wichtig: die Kosten und der Ursprung. Mittlerweile gibt es viele Versorger, die Wärmepumpenstrom anbieten. Einige von ihnen haben auch Ökostromtarife in ihrem Portfolio. Grundsätzlich ist es ratsam, die Tarife vor dem Vertragsabschluss miteinander zu vergleichen. Haben Anlagenbesitzer den für sie optimalen Wärmepumpentarif gefunden, können sie den Tarif unter Berücksichtigung der Kündigungsfristen ganz normal wechseln. Der Vorgang lässt sich genauso wie beim klassischen Strom abwickeln.

Was bedeuten Sperrzeiten für die Wärmepumpe?

Trennen Energieversorgungsunternehmen (EVU) die Anlage vom Netz, spricht man auch von der sogenannten Sperrzeit oder EVU-Sperre für die Wärmepumpe. In dieser Zeit kann eine strombetriebene Wärmepumpenheizung nicht arbeiten. Die Versorgung mit Heizwärme und Warmwasser können in dieser Zeit Pufferspeicher sicherstellen. Anlagenbetreiber sollten dies bei der Planung berücksichtigen. Denn weil die Wärmepumpe in dieser Zeit nicht nur Heizen, sondern auch den Speicher wieder aufladen muss, wird eine höhere Leistung benötigt. Dieser Zuschlag lässt sich mit dem sogenannten Sperrzeitfaktor berechnen:

Sperrzeitfaktor = 24 Stunden / (24 Stunden – Summe der Sperrzeiten am Tag)

Beispielrechnung: Unterbricht der Energieversorger die Stromzufuhr für die Wärmepumpenheizung dreimal für jeweils zwei Stunden, muss die Leistung um ein Drittel höher sein (24 / 24 – 6 = 1,3).   

Anzahl und Dauer der Unterbrechungen sind gesetzlich geregelt. Pro Tag sind maximal drei Sperrzeiten von zwei Stunden zulässig.

Der Energieverbrauch einer Wärmepumpe lässt sich beeinflussen

Ein Großteil der im Haushalt benötigten Energie wird zum Beheizen der Räume und des Brauchwassers verwendet. Indem Hausbesitzer ihren veralteten Heizkessel gegen eine Wärmepumpe oder ein Hybridsystem austauschen, senken sie den Energiebedarf um bis zu 30 Prozent. Greifen sie neben der Heizungsmodernisierung zu weiteren Maßnahmen wie dem hydraulischen Abgleich oder dem Austausch der Thermostate, verbessert sich der Erfolg noch weiter. Um den Energieverbrauch zu minimieren, sollten aber auch die Heizkörper auf das Heizsystem abgestimmt sein. Um einen effizienten Verbrauch der Wärmepumpe zu gewährleisten, wird diese im Idealfall mit einer Flächenheizung kombiniert.  

Kann ich eine Wärmepumpe nur mit einer Fußbodenheizung betreiben?

Eine Fußbodenheizung ist eine sogenannte Flächenheizung, welche die Wärme über Strahlung an den Raum abgibt. Die thermische Energie verteilt sich auf diese Weise gleichmäßig über große Flächen und setzt ihre Wirkung erst beim Auftreten auf feste Körper wie Wände oder Personen frei. Dank der großen Fläche kommt eine Fußbodenheizung mit Vorlauftemperaturen von circa 35 Grad Celsius aus.

Im Vergleich dazu benötigt ein Radiator Temperaturen von bis zu 70 Grad Celsius. Da die Effizienz einer Wärmepumpenheizung weiter zunimmt, je kleiner der Unterschied zwischen der Wärmequelle und der Vorlauftemperatur des Heizsystems wird, ist der Betrieb mit einer Fußbodenheizung nicht nur möglich, sondern sogar ratsam. Denn in dieser Kombination erzielt die Wärmepumpe den höchstmöglichen Wirkungsgrad. Für Heizkörpersysteme mit höheren Temperaturen sowie für Altbauten empfehlen sich Wärmepumpen im bivalenten Betrieb oder Hybridwärmepumpen. Mehr dazu erfahren Sie in den Abschnitten Wärmepumpe sowie Wärmepumpe in Neubau und Altbau.

Den Strombedarf der Wärmepumpe selbst decken

Der Verbrauch einer Wärmepumpe lässt sich auch günstig mit Solarstrom vom eigenen Dach decken. Denn Photovoltaikanlagen erzeugen aus frei verfügbarer Sonnenenergie Strom. Speicher sorgen dafür, dass dieser auch dann zur Verfügung steht, wenn die Sonne gerade einmal nicht scheint. Der Verbrauch des selbst erzeugten Stroms sorgt so für mehr Unabhängigkeit vom Energieversorger. Um diese Vorteile nutzen zu können, ist die richtige Auslegung jedoch wichtig. Weitere Informationen erhalten Sie im Abschnitt Photovoltaik. Ein Beispiel dafür, wie gut sich Wärmepumpe, Photvoltaik und Speicher ergänzen und die Effizienz des gesamten Systems erhöhen, zeigt das folgende Video: 

 

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