Alternativ Heizen: Wärmetechnologien der Zukunft

Die Politik will die Technologien im Wärmemarkt offenhalten: Es soll Wahlfreiheit geben. Doch zeichnet sich eine deutliche Präferenz für strombasierte Systeme – vor allem die Wärmepumpe – ab. Welche Möglichkeiten der Markt sonst bietet und welche Vor- und Nachteile sich für den Nutzer ergeben: Ein Überblick.

1. Wärmepumpe: Heizungstechnologie der Zukunft

Die Wärmepumpe gilt als die Heiztechnologie der Zukunft. Darauf setzt die Bundesregierung, rechtliche und politische Rahmenbedingungen zielen genau darauf ab. Derzeitiges Manko ist der hohe Strompreis. Und: Streng genommen ist die Wärmepumpe nicht in jedem Fall regenerativ. Denn ihr muss der Strommix zugrunde gelegt werden – und der besteht in Deutschland noch immer zu rund 50 Prozent aus fossilen Energien.

Apropos Förderung: Wenn die Wärmepumpe einst Standard-Technologie ist, wird auch ihre Förderung wegfallen, was nur logisch ist. Wenn sich Immobilien bereits zu einer Umrüstung eignen (hoher Effizienzstandard, gute Dämmung), sollte das daher auch jetzt in Angriff genommen und die Förderung – aktuell je nach Technologietyp 25 oder 30 Prozent – genutzt werden.

• Vorteil: Erfüllt alle gesetzlichen Bedingungen, auch in Zukunft
• Nachteile: Hoher Strompreis; je nach Technologie hohe Investition

2. Eisspeicherheizung: Wärmepumpe mit Eisspeicher

Mit der Wärmepumpe verbunden ist auch das Heizen mit Eis. Das klingt widersinnig, basiert jedoch letztlich auf einer simplen physikalischen Gesetzmäßigkeit. Wenn sich Eis bildet, wird Wärme abgegeben, die sogenannte Kristallisationsenergie. Pro Kilogramm gefrierendes Wasser sind das bis zu 93 Wattstunden.

Eisspeicher

Ein Eisspeicher mit etwa zehn Kubikmetern Volumen liefert die gleiche Energiemenge wie 100 Liter Heizöl und regeneriert sich immer wieder. Das geschieht durch milde Witterung und durch gezieltes Aufwärmen im Sommer mittels Solarabsorbern: Die schwarzen Kunststoffschläuche fangen die Umgebungswärme der Luft auf und leiten sie in den Eisspeicher. Sie führen eine Flüssigkeit mit 80 Prozent Wasser und 20 Prozent Glykol, die sich durch die Umgebungstemperatur der Luft erwärmt oder abkühlt und die dem Eisspeicher zugeführt wird. Der Eisspeicher gefriert nie komplett, sondern nur zu maximal 60 Prozent.

Auch die abgeführte Wärme aus dem Gebäude nutzt den gleichen Kreislauf wie das Heizsystem und kann im Sommer das Gebäude kühlen. Bei den Wärmepumpen können das nur die, die Erdreich oder Grundwasser als Umgebungswärme nutzen.

• Vorteile: Erfüllt alle gesetzlichen Bedingungen, auch in Zukunft; gute Parameter bei Gebäudekühlung
• Nachteile: Hoher Strompreis; hohe Investition

Erd-Eisspeicher

Die kostengünstigere Variante ist ein Erd-Eisspeicher: Hier ist ein separater Betonkörper nicht nötig. Die Wärmetauscher-Leitungen werden übereinander im Erdreich verlegt. Genutzt wird hier ebenfalls die Kristallisationswärme des im Erdreich gebundenen Wassers und die Umgebungswärme des Erdreiches. Das darf nicht überbaut werden. Am besten eignet sich eine Rasenfläche ohne Baumbestand. Die Regeneration des Erdreichs erfolgt ebenfalls über Solarabsorber und im Sommer rückgeführte Wärme aus den Gebäuden.

• Vorteile: Erfüllt alle gesetzlichen Bedingungen, auch in Zukunft; gute Parameter bei Gebäudekühlung
• Nachteile: Hoher Strompreis; hohe Investition

3. Biomasse: Pelletheizungen auf dem Vormarsch

Biomasse ist primärenergetisch top bewertet. Sie kann überall eingesetzt werden, wo der energetische Standard der Immobilie eher niedrig ist, da die Technologie hohe Vorlauftemperaturen erzeugt.

Doch zum einen ist die Investition in eine Heizung, die Pellets oder Hackschnitzel nutzt, sehr hoch (bis zum Dreifachen der Referenztechnik Gas-Brennwert), zum anderen ist die Nachhaltigkeit des Brennstoffs nicht gewährleistet. In Deutschland gibt es einen großen Graumarkt für Importe. Auch Verbrennungsverbote und Anschlusszwänge machen es Biomasseheizungen schwer. Zudem sind die Emissionen stark umstritten und sorgen in direkter Umgebung einer Biomasse-Verbrennungsanlage für Luftverunreinigungen.

• Vorteile: Guter Primärenergiefaktor; vergleichsweise geringe Brennstoffkosten; kein hoher Effizienzstandard der Immobilie nötig
• Nachteile: Hohe Investitionen; ebenfalls von Verbrennungsverboten betroffen; teils hoher Wartungsaufwand; starke Emissionen

4. Fernwärme: Alternative zur Wärmepumpe?

Die Preise für Fernwärme sind eher im oberen Bereich vergleichbarer Brennstoffkosten angesiedelt. Da Fernwärme vorrangig durch Gas und Kohle erzeugt wird, werden die Kosten durch die CO2-Bepreisung weiter steigen. Fernwärme hat auch einen anderen Nachteil: Die hohe Vorlauftemperatur von bis zu 120 Grad Celsius. Da noch 2023 der EE-40-Standard im Neubau und der EE-55-Standard bei Sanierungen gilt, wird die abgegebene Wärmemenge pro Wohnung immer geringer. Zudem kommen solche Wohnungen mit Vorlauftemperaturen von 50 Grad Celsius und weniger locker aus.

Ein hochtemperaturiges System wie Fernwärme passt nicht in diese Welt. Zudem lässt sich derzeit vor allem Erdgas nicht durch einen grünen Brennstoff ersetzen. Ob hier jemals Wasserstoff als Ersatz infrage kommt, ist offen. Die "Ergrünung" der Fernwärme ist dennoch eines der zentralen Anliegen der Bundesregierung in ihrer Wärmestrategie. Die Zukunft könnte in Wärmenetzen mit geringeren Vorlauftemperaturen liegen. Dafür müssten sie jedoch umgerüstet werden.

• Vorteil: Gutes Handling für Kunden; von der Politik als unverzichtbar für die Wärmewende erklärt
• Nachteile: Hohe Vorlauftemperaturen, Investition und Anschlussdichte nötig; bei wärmegeführten Netzen Netzverluste und hohe Preise

5. Abwärme: Synergieeffekte aus Produktion und Industrie

Der Gebrauch von Abwärme wird in Deutschland im Immobilienbereich noch selten genutzt. Dabei wird die anfallende Abwärme in Produktionsprozessen, aber auch in Kanalisationen, mittels Wärmetauschern genutzt und in Wärmenetze eingespeist, die mit niedrigen Vorlauftemperaturen gefahren werden. Je nach Temperatur wird die Wärme dann in den versorgten Immobilien nochmals mit Wärmepumpen auf das für den Betrieb nötige Niveau gebracht. Abwärme kann auch direkt in Immobilien genutzt werden – mittels Wärmerückgewinnungs-Anlagen (WRG). In Passivhäusern sind diese Pflicht, empfehlen sich aber auch für Standards wie EE 40.

• Vorteile: Gute Förderung; sehr effizient; hohes Einsparpotenzial; im Neubau einfach zu installieren
• Nachteile: Höhere Investition; größerer Planungsaufwand

6. Kraft-Wärme-Kopplung mit BHKW

Die Kraft-Wärme-Kopplung nutzt Abwärme, die aus dem Verbrennungsprozess des dazu nötigen Motors (oder seltener: einer Brennstoffzelle) anfällt. Sie wird in der Immobilienwirtschaft, insbesondere in der Wohnungswirtschaft, immer beliebter, um einzelne Objekte zu versorgen. Durch die gleichzeitige Stromerzeugung ergeben sich zudem Möglichkeiten für Mieterstrommodelle.

Die Effizienz ergibt sich aus der gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme. Und: Die in der Wohnungswirtschaft eher unbeliebte, aufwändige Dämmung kann geringer ausfallen, wird ein Blockheizkraftwerk (BHKW) verwendet. Denn es ist günstiger, grundsätzlich wärmegeführt und kann so Grundlasten komplett abdecken.

Beachtet werden sollte dabei allerdings, dass bei KWK der Wartungsaufwand deutlich höher als bei anderen Heizsystemen ist. Die Lebensdauer liegt bei durchschnittlich 20 Jahren. Eine Dämmung kommt auf gut das Dreifache dieser Zeit.

• Vorteile: Eigene Stromerzeugung; garantiert vergütete Stromeinspeisung ins Netz; Mieterstrommodelle
• Nachteile: Hohe Investition; hoher Wartungsaufwand

7. Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen

Brennstoffzellen erzeugen besonders effizient Strom und Wärme. Technisch sind sie bereits marktreif. In Deutschland wurden bisher die meisten davon in Einfamilienhäusern und nur wenige in Gewerbeimmobilien installiert. Für den Durchbruch müssten die Preise sinken – nach derzeitigem Stand um etwa 30.000 Euro. Vom Staat gibt es Unterstützung: Durch die Nationale Wasserstoffstrategie werden verschiedene Projekte gefördert.

Die Brennstoffzelle ist ein Energiewandler, der die im Brennstoff (meist Wasserstoff, in stationär eingebauten Brennstoffzellen in Deutschland Methan) gespeicherte Energie mithilfe von Sauerstoff direkt in elektrische Energie umwandelt. Damit entfällt der übliche Energiewandlungsprozess von Kraftstoff in mechanische Energie (Verbrennungskraftmaschine) und anschließend über den Generator in elektrische Energie.

• Vorteil: Erfüllt alle gesetzlichen Bedingungen; eigene Stromerzeugung; hohe Förderung
• Nachteile: Hohe Investition; hoher Wartungsaufwand; klimaneutraler Betrieb in Zukunft durch grünen Wasserstoff fraglich

8. Wasserstoff-Heizung: Erdgasersatz der Zukunft?

Wasserstoff könnte als Erdgasersatz direkt im Gasnetz dienen. Erste Hersteller bieten bereits "H2-ready"-Gas-Brennwertheizungen an. Die Verteilnetze wären bereits dafür geeignet, wie Tests zeigen, die Fernleitungsnetze müssten erst ertüchtigt werden. Beimischungen sind in beiden Netztypen schon heute zu 9,99 Prozent erlaubt, technisch möglich wären wohl 20 Prozent. Wasserstoff wird aber, verglichen mit anderen Energieträgern, immer teurer sein. Ein Markt mit starkem sozialem Faktor wie der Wärmemarkt ist dafür eher ungeeignet. Denkbar wären lokale Lösungen, bei denen durch ein Überangebot an grünem Strom Wasserstoff produziert wird, und durch die vorhandenen Verteilnetze einer Wärmeerzeugung zugeführt werden kann.

• Vorteil: Nutzung vorhandener Infrastruktur
• Nachteile: hoher Preis; derzeit keine Verfügbarkeit (auch in Zukunft offen)

Das könnte Sie auch interessieren:

Energieeffizient heizen: Wärmepumpe schlägt Wasserstoff

Brennstoffzellenheizung: Das wird neuerdings gefördert

Rechner heizen Wohnungen – simple Idee mit Hürden

Akzeptanz für Ausbau von Solarparks & Co. steigt