Wärmepumpen: Gut für Klima und Geldbeutel?

Beim persönlichen CO₂-Fußabdruck spielt Wohnen, und dabei vor allem das Heizen, eine entscheidende Rolle – auch in Luxemburg. In einer Analyse zum konsumbasierten Fußabdruck kommt das Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) zu dem Ergebnis, dass von allen Maßnahmen, um weniger CO₂ auszustoßen, der Umstieg auf Wärmepumpen den fünftgrößten potenziellen Einsparbeitrag hat (LIST, 2022).

Quelle: https://carbonnerd.list.lu/fileadmin/files/Brochures/LIST_Decarbonisation_DE.pdf

Der Hebel ist so groß, weil heute noch immer ein Großteil der Wohngebäude in Luxemburg mit fossilen Energieträgern beheizt wird: Rund 80 Prozent der Heizsysteme nutzen Gas oder Öl (PNEC, 2024). Läuft die Heizung, entstehen dadurch Emissionen direkt im Gebäude oder beim Wärmeversorger – und die hängen weniger davon ab, wie gut die Anlage gesteuert wird, sondern davon, wie viel Brennstoff zum Einsatz kommt.

Der politische Druck, Emissionen zu senken, ist hoch. Das in Luxemburgs nationalem Energie- und Klimaplan (PNEC) formulierte Ziel lautet: Bis 2030 sollen die Treibhausgasemissionen um 55 Prozent im Vergleich zu 2005 sinken (PNEC, 2024). Das gelingt nur, wenn es im Gebäudebereich nicht bei kleinen Effizienzgewinnen bleibt, sondern viele Heizungen Schritt für Schritt von Öl und Gas loskommen. 

Quelle: funktion-waermequellen/

Welche Faktoren bestimmen Klimanutzen und Kosten der Wärmepumpe?

Wärmepumpen sind mancherorts ein politisches Reizthema. Gerade deshalb lohnt sich ein nüchterner Blick: Was lässt sich über Klimanutzen und Kosten wirklich sagen – und was bleibt Behauptung? 

Eine Lebenszyklusanalyse kommt je nach Szenario auf 48 bis 91 Prozent weniger Treibhausgase beim Wechsel von einer Gasheizung zur Wärmepumpe. In einem konservativen Szenario fällt die Wärmepumpe zwar in mehreren Wirkungskategorien ungünstiger aus. Fachleute halten den Klimavorteil aber dennoch für plausibel und betonen: Mit einem Strommix, der zunehmend erneuerbare Energien enthält, verschiebt sich die Bilanz weiter zugunsten der Wärmepumpe (SMC, 2024).

Wie groß der Vorteil im Alltag ausfällt, hängt wesentlich von zwei Fragen ab. Erstens: Wie viel Strom braucht die Wärmepumpe bei großer Kälte, wenn der elektrische Heizstab anspringt (s. Infokasten)? Zweitens: Sind Wärmepumpe und Heizung gut geplant und eingestellt? Ist das nicht der Fall, steigen Stromverbrauch und Kosten -  obwohl die Technik an sich funktionieren würde.

Der Strommix macht den Unterschied

Messdaten aus einem Feldprojekt zeigen, dass Wärmepumpen in bestehenden Gebäuden (also nach Umrüstung) gegenüber einem Gas-Brennwertkessel deutliche Einsparungen bei den Treibhausgasen erreichen können. Je nach System und Effizienz lagen die berechneten Werte für 2018/2019 bei Außenluft-Wärmepumpen zwischen 16 und 45 Prozent und bei Erdreich-Wärmepumpen zwischen 36 und 55 Prozent. Für 2030 werden Szenarien mit weiter steigenden Einsparungen ausgewiesen, weil der Strommix klimafreundlicher wird (Fraunhofer ISE, 2020).

Wärmepumpen verlagern Emissionen von der Verbrennung im Gebäude zur Stromerzeugung. Entscheidend ist deshalb, wie emissionsintensiv der Strom ist, mit dem sie laufen. Für Luxemburg weist die Kennzeichnung des Strommixes für 2022 62,6 Prozent erneuerbare Energien aus. Wer also in Luxemburg eine Wärmepumpe betreibt, macht das nicht mit „Kohlestrom“, sondern mit einem relativ CO₂-armen Strommix. Je klimafreundlicher dieser Mix in den nächsten Jahren wird, desto weiter sinken auch die Emissionen der Wärmepumpe im Betrieb (ILR, 2023).

Kältemittel gehören zur Klimabilanz dazu, auch wenn sie nicht den Hauptteil ausmachen. Manche sind als Treibhausgas viel wirksamer als CO₂ – das verbreitete R-410A etwa 2000-fach. Relevant wird das vor allem bei Lecks oder unsachgemäßer Entsorgung. Deshalb drängt die EU-Regulierung Kältemittel mit hohem Treibhauspotenzial zurück und setzt Anreize für den Wechsel zu klimafreundlicheren Alternativen (Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen, 2022). 

Wie effizient sind Wärmepumpen in der Praxis?

In Prospekten steht oft der COP, der „Coefficient of Performance“. Das ist ein Momentwert unter festgelegten Bedingungen: Wie viel Wärme liefert die Wärmepumpe im Verhältnis zum eingesetzten Strom? Für den Alltag ist meist aussagekräftiger, was übers Jahr herauskommt: die Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie beschreibt vereinfacht, wie viele Kilowattstunden Wärme eine Anlage im Jahresverlauf pro Kilowattstunde Strom bereitstellt – unter Berücksichtigung von Wetter, Warmwasser und Steuerung (Fraunhofer ISE, 2020).

Für den Vergleich mit Gasheizungen ist wichtig: Dort entsteht Wärme durch Verbrennung. Deshalb beschreibt der Wirkungsgrad, wie viel der Brennstoffenergie als Wärme im Haus ankommt. Bei Gasheizungen liegen die Werte je nach Technik zwischen 70 und 95 Prozent – mehr Wärme, als im Brennstoff steckt, ist physikalisch nicht möglich.

Eine technisch einwandfreie und gut eingestellte Wärmepumpe ist energetisch effizienter: Zwar braucht sie Strom für den Verdichter und für den Heizstab, falls er einspringt (s. Infokasten). Allerdings nutzt sie Umweltwärme und verschiebt diese ins Haus. Deshalb sorgt eine Wärmepumpe mit einer Kilowattstunde Strom typischerweise für mehrere Kilowattstunden Wärme. Bei modernen Luft-Wasser-Wärmepumpen liegt der Wert bei drei Kilowattstunden Wärmeenergie; fünf Kilowattstunden sind aber auch möglich. Ob das dann auch kostengünstiger ist als eine Gas- oder Ölheizung, hängt von Anfangsinvestitionen, JAZ und den Strom- bzw. Gaspreisen ab (Quarks, 2023; Fraunhofer ISE, 2020).

Die Vorlauftemperatur hat großen Einfluss

Der wichtigste Hebel für die Effizienz der Wärmepumpe im Alltag ist meist die Vorlauftemperatur – also die Temperatur des Heizwassers, das in Heizkörper oder Fußbodenheizung fließt. Je höher sie sein muss, desto ineffizienter wird die Wärmepumpe. Der Verdichter muss das Kältemittel nämlich stärker komprimieren, weil die Umweltwärme auf ein höheres Temperaturniveau gehoben werden muss. Das kostet Strom. Dieses Dilemma können große Heizflächen lösen: Eine Fußbodenheizung kommt meist mit niedrigeren Vorlauftemperaturen aus als alte, kleine Heizkörper (Fraunhofer ISE, 2020; Quarks, 2023).

Wichtig ist auch die Systemlogik im Haus: Wenn parallel Fußbodenheizung und Heizkörper laufen, kann am Ende die Komponente mit der höchsten Temperaturanforderung den Takt vorgeben – je nachdem, wie das System verschaltet ist. Ein hydraulischer Abgleich hilft oft, weil Fachleute dabei das Heizwasser so verteilen, dass alle Heizflächen passend versorgt werden und das System nicht unnötig hohe Vorlauftemperaturen braucht (Fraunhofer ISE, 2020).

Luxemburg: Der Umstieg auf Wärmepumpe ist politisch gewollt

Das Großherzogtum Luxemburg setzt auf Wärmepumpen: Seit 2023 gelten sie im Energiepass für Neubauten als Referenz-Heizsystem. Für Bestandsgebäude nennt der PNEC hybride Systeme als Übergangslösung, um schrittweise zu dekarbonisieren. Staatliche Förderung für Wärmepumpen soll den Umstieg attraktiv machen (PNEC, 2024).

Der PNEC sieht vor, dass der Anteil erneuerbarer Energien im Wärmesektor bis 2030 auf 40,1 % steigt. In absoluten Zahlen entspricht das rund 4.514 GWh erneuerbarer Wärme bei insgesamt 11.270 GWh Wärme-Endenergie. Innerhalb dieser erneuerbaren Wärme sollen Wärmepumpen 2030 rund 1.555 GWh liefern – deutlich mehr als die 422 GWh, die der PNEC noch 2020 für 2030 annahm (PNEC, 2024).

Politisch ist der Umstieg auf die Wärmepumpe also gewollt. Und in vielen Fällen hilft die Wärmepumpe auch, Treibhausgase einzusparen. Trotzdem ist sie kein Allheilmittel: Von Fall zu Fall gilt es zu entscheiden, welches Heizsystem wirklich das richtige ist - für Klima und Geldbeutel.

Auf einen Blick: Lohnt sich der Umstieg?

Wärmepumpen sind in der Anschaffung oft teurer als eine neue Gas- oder Öltherme. Ob sich der Umstieg finanziell rechnet, hängt deshalb weniger von einer pauschalen Technikbewertung ab als von der konkreten Situation: Wie hoch ist der Wärmebedarf des Hauses, welche Vorlauftemperaturen braucht das Heizsystem, wie effizient läuft die Anlage im Jahresverlauf – und wie entwickeln sich Strom- und Brennstoffpreise? (Quarks, 2023; Fraunhofer ISE, 2020)

Gerade im Bestand lohnt sich eine nüchterne Rechnung: Wenn die Wärmepumpe im Betrieb nur mäßige Arbeitszahlen erreicht, kann der Kostenvorteil schrumpfen oder zeitweise ausbleiben – auch wenn die Klimabilanz trotzdem besser sein kann. Umgekehrt können gute Auslegung, passende Heizflächen und saubere Einstellungen den Stromverbrauch deutlich senken. (Fraunhofer ISE, 2020)

In Luxemburg kommt als dritter Faktor die Förderung hinzu: Programme wie der Klimabonus können die Investition spürbar reduzieren – und damit die Wirtschaftlichkeitsrechnung verändern. So gibt es für die Installation einer Luft-Wärmepumpe als Ersatz für eine Gas- oder Ölheizung bis zu 9.000 Euro Förderung (klima agence).

Am Ende ist der beste Schutz vor „Überraschungen“ aber immer eine gute Planung, die nicht nur die Technik auswählt, sondern das Zusammenspiel aus Gebäude, Heizsystem, Regelung und Energiepreisen mitdenkt (PNEC, 2024; Quarks, 2023). Denn dieses Zusammenspiel entscheidet von Fall zu Fall, ob sich der Umstieg auf die Wärmepumpe lohnt. 

Autor: Hannes Schlender, ScienceRelations
Redakteur: Jean-Paul (Jhemp) Bertemes (FNR)