Posterpräsentation - Vergleich der Emissionen von Solarthermieanlagen und Wärmepumpensystemen

Vorgetragen am 11.05.2017

20170531 Poster

Das Klimaabkommen von Paris definiert ambitionierte Klimaschutzziele. In diesem Kontext werden in dem Forschungsprojekt Dynamis (FKZ: 03ET4037A) Maßnahmen zur Dekarbonisierung des Energiesystems verglichen und bewertet. Als Teil des Projekts fand beispielhaft ein Vergleich der Treibhausgasemissionen von Wärmepumpen-Systemen mit denen von Gasheizsystemen mit solarthermischer Unterstützung statt. Die Ergebnisse wurden auf dem 27. Symposium für thermische Solarenergie (OTTI) in Form eines Posters veröffentlicht.

Methodik

Die Parität der Emissionen beschreibt einen hypothetischen Zustand, in dem zwei unterschiedliche Heizsysteme zur Deckung des Wärmebedarfs eines Haushaltes Emissionen in gleicher Höhe verursachen. Diesbezüglich lässt sich der solarthermisch substituierte Endenergieanteil (SSE Anteil) bestimmen, für den das solarthermische Heizsystem gleich hohe Emissionen aufweist wie die des Strombezugs der Wärmepumpen. Die Parität der Emissionen wird einerseits für den Status Quo und andererseits für ein Szenario mit hohen Anteilen an Erneuerbaren Energien (EE-Szenario) berechnet. Weiterhin wird der flexible Betrieb von Wärmepumpen durch eine geeignete Ladesteuerung abgebildet. Dieser könnte zukünftig durch eine stärkere Digitalisierung ermöglicht werden.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen die oben beschriebene Parität der Emissionen und ermöglichen vielfältige Aussagen zu den Emissionen der betrachteten Heizsysteme. Im oberen Diagramm des Posters ist der Anteil regenerativer Energien am Bruttostromverbrauch (EE-Anteil) von 32,3 % im Jahr 2016 als vertikale gestrichelte Linie dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass ineffiziente Luft-Wärmepumpen (JAZmin) vergleichbare Emissionen verursachen, wie die einer Gasheizung ohne Solarthermieanlage (Punkt 1). Um einen kostenneutralen Vergleich zu ermöglichen, wird die Gasheizung um eine Solarthermieanlage mit 50 m² Kollektorfläche ergänzt. Dadurch vermindert sich der Erdgaseinsatz um 37 % und die Emissionen sinken auf rund 210 g/kWhth (Punkt 2). Aktuell werden diese spezifischen Emissionen auch durch effiziente Luftwärmepumpen ( vgl. JAZmax) nicht erreicht.

Fazit

Es kann von einem sich in Zukunft weiter vermindernden Emissionsfaktor des Strombezugs von Wärmepumpen ausgegangen werden. Die entwickelten Diagramme ermöglichen einen Vergleich der Emissionen solarthermischer und elektrischer Heizsysteme für unterschiedliche EE-Anteile. Aktuell erreichen nur die effizientesten Luftwärmepumpen vergleichbare Emissionen wie Solarthermie-Erdgas-Kombisysteme. Gleichzeitig führt bei entsprechender Kostenäquivalenz ein Großteil der Erdwärmepumpen bereits zu niedrigeren Emissionen. Eine zukünftig denkbare intelligente Steuerung von Wärmepumpen führt zu niedrigeren Emissionen des Strombezugs und damit von Wärmepumpensystemen. Ferner wurde gezeigt, dass Emissionen von Heizsystemen in Solarhäusern bereits aktuell deutlich niedriger liegen als die von elektrischen Heizsystemen.

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