DEFINITIONEN
1. Jahresarbeitszahl JAZ
Zur Beurteilung der Energieeffizienz aller Wärmepumpen ist die Jahresarbeitszahl JAZ die wichtigste Kenngröße. Sie ist definiert als das Verhältnis von erzeugter Wärme am Ausgang der Wärmepumpe (Nutzwärme) zur notwendigen elektrischen Energie (Strom) am Eingang.
Jahresarbeitszahl JAZ = Nutzwärme AUSGANG / Strom EINGANG
Dieses Verhältnis muss mindestens 3 betragen. Je höher die Arbeitszahl, desto effizienter die Wärmepumpe. Die Deutsche Energie-Agentur (dena) und das RWE bezeichnen Elektro-Wärmepumpen als energieeffizient, wenn die Jahresarbeitszahl auch in der Praxis über 3 liegt und als nennenswert energieeffizient, wenn sie über 3,5 liegt.
Die Begründung, warum mindestens eine Jahresarbeitszahl von 3 erforderlich ist, geht aus der folgenden Graphik hervor:
Die bundesdeutschen Kraftwerke wandeln die Primärenergie in Form von Kohle, Uran, Erdgas und auch etwas Erdöl im Mittel mit einem Wirkungsgrad von nur 33% in Strom um. Der größte Teil in Höhe von 67% geht als Abwärme in die Flüsse und die Umgebungsluft. Die Elektro-Wärmepumpe macht bei einer Arbeitszahl von 3 nun nichts anderes als die 67% Abwärme der Kraftwerke wieder der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich zu entnehmen und zusammen mit den 33% Strom als 100% Wärme dem Haus zur Verfügung zu stellen.
Damit ist aber nur der Ausgangszustand am Eingang des Kraftwerkes erreicht. Die Arbeitszahl muss deshalb unter realistischen Betriebsbedingungen über 3 liegen, damit Wärmepumpen überhaupt Primärenergie und das schäd- liche Treibhausgas Kohlendioxid einsparen. Warum sollte sonst der Nutzer 8 000 - 16 000 Euro mehr gegenüber einem Brennwertkessel investieren, wenn er mit dieser Zusatzinvestition keinen persönlichen Beitrag zum Klima- schutz leistet?
Bei der Jahresarbeitszahl gibt es noch zwei Unterscheidungen:
- Erzeugerarbeitszahl:
Verhältnis von Nutzwärme direkt am Ausgang der Wärmepumpe zum Strom am Eingang
- Systemarbeitszahl:Verhältnis von Nutzwärme unter zusätzlicher Berücksichtigung der Verluste des oft vor-
vorhandenen Heizungspufferspeichers und des Brauchwasserspeichers.
Die Systemarbeitszahl ist gemäß des "Feldtest Elektro-Wärmepumpe" fast unabhängig von den verschiedenen Systemen um etwa 0,3 Arbeitszahlpunkte niedriger als die Erzeugeraufwandszahl.
2. Primärenergiefaktor PEF
Der Primärenergiefaktor PEF ist ein Maß für die geamte Umwandlungskette von z.B. dem Abbau der Kohle über den Tranport, die Verstromung im Kraftwerk und die Verteilung der elektrischen Energie bis hin zur Steckdose (End-
energie). Dieser auch als KEA (kumulierter Energieaufwand) bezeichnete Faktor ist definiert als
Damit ist aber nur der Ausgangszustand am Eingang des Kraftwerkes erreicht. Die Arbeitszahl muss deshalb unter realistischen Betriebsbedingungen über 3 liegen, damit Wärmepumpen überhaupt Primärenergie und das schäd- liche Treibhausgas Kohlendioxid einsparen. Warum sollte sonst der Nutzer 8 000 - 16 000 Euro mehr gegenüber einem Brennwertkessel investieren, wenn er mit dieser Zusatzinvestition keinen persönlichen Beitrag zum Klima- schutz leistet?
Bei der Jahresarbeitszahl gibt es noch zwei Unterscheidungen:
- Erzeugerarbeitszahl:
Verhältnis von Nutzwärme direkt am Ausgang der Wärmepumpe zum Strom am Eingang- Systemarbeitszahl:
Verhältnis von Nutzwärme unter zusätzlicher Berücksichtigung der Verluste des oft vor-vorhandenen Heizungspufferspeichers und des Brauchwasserspeichers.Die Systemarbeitszahl ist gemäß des "Feldtest Elektro-Wärmepumpe" fast unabhängig von den verschiedenen Systemen um etwa 0,3 Arbeitszahlpunkte niedriger als die Erzeugeraufwandszahl.
2. Primärenergiefaktor PEF
Der Primärenergiefaktor PEF ist ein Maß für die geamte Umwandlungskette von z.B. dem Abbau der Kohle über den Tranport, die Verstromung im Kraftwerk und die Verteilung der elektrischen Energie bis hin zur Steckdose (End-
energie). Dieser auch als KEA (kumulierter Energieaufwand) bezeichnete Faktor ist definiert als
PEF = Primärenergie (kWh) / Endenergie (kWh) = 2,99 (bundesdeutscher Strommix)
Quelle: iWU 2006/ GEMIS 4.3Er ist gerade von rund 3 auf 2,7 herab gesetzt worden mit dem Hinweis auf den zunehmenden Anteil der erneuer- baren Energien im bundesdeutschen Strommix. Die erneuerbaren Energien, jahrzehntelang von vielen Energiever- sorgungsunternehmen schlecht geredet, dienen jetzt dazu, einen Teil der Elektro-Wärmepumpen für den Klima- schutz zu ertüchtigen.
Dieser an und für sich positiven Entwicklung der Verringerung des Primärenergiefaktors durch die erneuerbaren Energien werden die Energieversorger mit dem Bau von rund zehn neuen Kohlekraftwerken in den nächsten Jah- ren kräftig entgegen wirken. Damit stellen sie selbst den Beitrag von Elektro-Wärmepumpen zum Klimaschutz zu- nehmend in Frage.
3. Aufwandszahlen
Die Fachleute unterscheiden drei Aufwandszahlen:
- Die Erzeugeraufwandszahl: Das ist das Verhältnis von PEF / JAZ direkt am Ausgang der Wärmepumpe.
- Die Systemaufwandszahl: Das ist das Verhältnis von PEF / JAZ unter zusätzlicher Berücksichtigung der Verluste
des oft vorhandenen Heizungspufferspeichers und des Brauchwasserspeichers.- Die Anlagenaufwandszahl:
Sie berücksichtigt gemäß DIN 4701-10 zusätzlich noch die Verluste des Heizkreises.Mit Hilfe des Primärenergiefaktors und der Jahresarbeitszahlen ist es jetzt mit der Aufwandszahl möglich, die Ener- gieeffizienz von Elektro-Wärmepumpen mit denen von Erdöl- und Ergas-Brennwertkesseln zu vergleichen; siehe Tabelle im "Vergleich mit anderen Feldtests" über die Schaltfläche "ZURÜCK".
4. Ziele
Jahresarbeitszahl: deutlich über 3Jahresaufwandszahl: deutlich unter 1S T A R T
Z U R Ü C K