Erdwärmenutzung (in Zahlen), Möglichkeiten der Anwendung, aktuelle Diskussionen und Best Practice Beispiele - Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V ...
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Erdwärmenutzung (in Zahlen), Möglichkeiten der Anwendung, aktuelle Diskussionen und Best Practice Beispiele Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. Dr. Martin Sabel
Agenda
• Vorstellung BWP
• Politische Rahmenbedingungen
• Marktübersicht
• Förderung
• VDI 4645 und Schulungen
• Wärmequellen
• Praxisbeispiele
2
Vorstellung Bundesverband Wärmepumpe
3
Der Verband
o ist ein Zusammenschluss von rund 500 Mitgliedern
o ist Informant, Berater und Vermittler zwischen Wirtschaft,
Politik und Verbrauchern
o vertritt die Belange der Wärmepumpen-Branche entlang
der gesamten Wertschöpfungskette und steht für jegliche
Wärmepumpentechnik
o zählt neben den führenden Herstellern, Energieversorger,
Zulieferbetriebe, Bohrunternehmen sowie zahlreiche
Handwerker und Planer zu seinen Mitgliedern
4
Mitglieder
Unterstützer & Förderer Energieversorgungsunternehmen
Verbände, Institutionen, Messegesellschaften & Zulieferunternehmen
5 21
Prüfzentren 5
15
Industrie, Hersteller &
Vertriebsunternehmen
Massiv- & 57
Fertighaushersteller
2
Geothermieunternehmen
95
Handel SHK & Elektro
1
Fachhandwerk, Planer,
Architekten, Energieberater &
Selbstständige
287
Stand: September 2016 5
Politische Rahmenbedingungen
6
Energiewende - Strom
7
Energiewende - Strom
Quelle: http://www.spiegel.de
8
Energiewende - Verkehr
9
Energiewende - Wärme
10Energiewende - Koalitionsvertrag
„Wir werden die energetische Gebäudesanierung steuerlich
fördern. (…)
Bestehende Förderprogramme wollen wir (…) optimieren. Wir wollen
die Fördermittel auf dem derzeitigen Niveau verstetigen. (…) Der
Austausch von ineffizienten Heizungsanlagen gegen moderne,
hocheffiziente Heizungen (auch Brennwertkessel) wird weiterhin zur
Erreichung unserer Klimaziele gefördert.“
11Energiewende - Koalitionsvertrag
„Wir werden das Ordnungsrecht entbürokratisieren und
vereinfachen und die Vorschriften der EnEV, des EnergieeinsparG
und des EEWärmeG in einem modernen Gebäudeenergiegesetz
zusammenführen. (…)
Dabei gelten die aktuellen energetischen Anforderungen für
Bestand und Neubau fort.“
12Energiewende - Koalitionsvertrag
Wir bekennen uns zu den (…) vereinbarten Klimazielen
2020, 2030 und 2050. Wir setzen (…) den Klimaschutzplan
2050 vollständig um. (…) Das Minderungsziel 2030 wollen
wir in jedem Fall erreichen. (…) Wir werden bis Ende 2019
eine rechtlich verbindliche Umsetzung
[Klimaschutzgesetz] verabschieden.“
„Wir werden die Kopplung der Sektoren Wärme,
Mobilität und Elektrizität in Verbindung mit
Speichertechnologien voranbringen. Dafür müssen die
Rahmenbedingungen angepasst werden.“
13Sektorenkopplung
14Sektorenkopplung
15Energiewende – Wärme
16Energiewende – EE-Strom
Entwicklung der Stromerzeugung in Deutschland (IINAS 2018)
KEV* THG
Option nicht- gesamt CO2Aq CO2
erneuerbar
2011 2,21 2,68 606 579
2013 2,10 2,65 609 581
2015 1,91 2,55 557 531
2017 1,79 2,45 515 491
2020 1,44 2,18 378 359
2030 0,65 1,60 193 182
2050 0,05 1,15 21 19
17Die Physik spricht für die Wärmepumpe
Spezifische Emissionen verschiedener Heizungstechnologien
Umweltbilanz: CO2
Quelle: Fraunhofer IWES, FVEE, Systemanalyse zur Transformation der Energiesysteme bis 2050
18Energiewende - Klimaziele
19EU Effort Sharing – Kosten bei Zielverfehlung
Agora Energiewende: ca. 2 Mrd. Euro bereits bis 2022
Quelle: Agora Energiewende, Die Kosten von unterlassenem Klimaschutz für den Bundeshaushalt
BMF-Haushaltsplan: ca. 300 Mio. Euro bis 2022
20Energiepreise: Kosten der Wärmewende sind ungleich verteilt
21Energiewende – Energiepreis
Heizöl: 8 €/ t CO2
Gas: 20 €/ t CO2
Strom: 185 €/ t CO2
Quelle:
Neue Preismodelle für Energie, Agora 2017: Implizite CO₂-Belastung auf Energieträger in Deutschland
22Energiewende – Energiepreis
„Es ist erforderlich, auch die Nutzung fossiler Brennstoffe für Wärme und
Verkehr an den Kosten der elektrizitätsbezogenen Energiewende zu
beteiligen, um in allen Sektoren gleiche wettbewerbliche Bedingungen zu
schaffen.“
Franz Untersteller, Umweltminister Baden-Württemberg (2018)
„Jeder Energieminister, der das nicht angeht, wird das Thema mit
Vollkaracho gegen die Wand fahren“
Thorsten Herdan, zum Thema Abgabenreform/Sektorkopplung, 2018
23Energiewende – Lösungen
24Energiewende – Lösungen
25Energiewende – Lösungen
26Marktübersicht
27Markt
28Markt
29Markt
30Marktentwicklung Erdwärme
31Marktentwicklung Erdwärme
32Marktentwicklung Erdwärme
Baugenehmigungen 2017
Absolut Zahlen für Erdwärme und Umweltwärme
14.000
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
-
HB HH SL BER MV ST SH SN BRB NDS HE RLP NRW BW BAY
Erdwärme Anzahl Umweltwärme Anzahl
33Markt, Neubau
35Marktwachstum im Neubau, zu wenig im Bestand
36Marktentwicklung Erdwärme
Gesamtmarkt Neubau Bestand
78.000 WP 43.000 WP 35.000 WP
19%
29% 36%
71% 81% 64%
Erde Luft Erde Luft Erde Luft
Quelle: Eigene Berechnungen aus BWP/BDH-Absatzzahlen und Neubauzahlen des Statistischen Bundesamtes.
• Verteilung Absatz: • Nimmt man die Wärmewende ernst, muss die
Neubau 55 % Sanierungsquote gesteigert werden. Hiervon
Bestand 45 % profitiert auch die Erdwärme
37Markt
Absatzzahlen 2018
Wärmepumpe:
84.000 (+ 8%)
Biomasse: 24.000
(- 9%)
Gas-Brennwert:
492.500 (+ 4%)
Gas-NT: 69.500 (- 3%)
Öl-Brennwert: 58.500
(- 3 %)
ÖL-NT: 3.500 (+ 2%)
Gesamt: 732.000
(+ 3%)
38Perspektive – Branche: Studien
39BWP-Branchenstudie
Studienvergleich und BWP-Szenarien
40Perspektive – Branche: Branchenstudie
41BWP-Branchenstudie
Rahmenbedingungen und Annahmen
42Perspektive – Branche: Branchenstudie
• Entwicklung WP-Bestand bis 2050 in zwei Szenarien
43Perspektive – Branche: Branchenstudie
• Absatz Wärmepumpen gesamt bis 2050 in zwei Szenarien
44Förderung
45Förderung
46Förderung - KfW
mit BAFA kummulierbar
mit BAFA kummulierbar
47Förderung - BAFA
48Förderung - BAFA
49Förderung - BAFA
50Förderung - BAFA
Verbesserte Systemeffizienz:
• Erdwärme- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpe mit
ergänzender Wärmequelle Luft oder Solarstrahlung
• Wärmepumpe kombiniert mit einem Eisspeicher
• Wärmepumpe mit Wärmequelle „kalte Nahwärme“
51Förderung - BAFA
Förderbedingungen:
• Effizienzanforderungen (JAZ nach VDI 4650)
• Berechnung z.B. über BWP JAZ-Rechner unter
http://www.waermepumpe.de/jazrechner/
52Förderung - BAFA
Förderbedingungen:
• Qualitätsanforderungen für Erdwärmesonden-bohrungen
• DVGW W120-2 Zertifikat des Bohrunternehmens
• verschuldensunabhängige Versicherung: der
Antragsteller muss den Abschluss einer
verschuldensunabhängigen Versicherung gegen
unvorhergesehene Sachschäden nachweisen z.B.
unter https://geothermic.dr-hoertkorn.de
53Förderung - BAFA
http://www.waermepumpe.de/foerderrechner/
54Förderung
Aktuelle Themen
Förderung: Rückblick 2018
WP BM ST MAP
Anträge 30.194 38.092 24.349 92.635
Vgl. 2017 + 14 % + 32 % + 20 % + 22 %
Förderungen 18.353 17.591 11.966 47.910
Mittel 80,4 Mio. 63,2 Mio. 29,1 Mio. 172,8 Mio.
Investitionen 311,8 Mio. 346,5 Mio. 136,9,3 Mio. 795,0 Mio.
Luft Erdwärme Neubau Bestand
Förderungen 4.124 14.229 11.660 6.693
Mittel 8,4 Mio. 72,0 Mio. 49,0 Mio. 31,4 Mio.
Investitionen 64,2 Mio. 247,5 Mio. 218,2 Mio. 93,5 Mio.
55Förderung, Anträge 2018
Anträge nach Technologien
100.000
Wärmepumpe Biomasse Solar
90.000
80.000 24.349
70.000
54.644
20.335
60.000 31.849
23.027
51.068
26.308
50.000 30.096 38.092
24.383
40.000 28.914
25.184
30.000
22.280 24.771
38.609
20.000 29.228 28.216
24.026
30.194
26.511
10.000 22.012
17.361 15.917
6.620 5.708 6.472 5.292
-
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
56Geförderte Anlagen 2010-2018
57Förderung, Mittel 2010-2018
58Perspektive Förderung – Förderstrategie Energieeffizienz
Umsetzung voraussichtlich frühestens ab 2020
Ziel
• Bereinigung der Förderkulisse im Geschäftsbereich des BMWi
- Klarere Ausrichtung an Energiewende-Zielen
• Zusammenführung von MAP und KfW-Programmen zum
energieeffizienten Bauen und Sanieren - Einrichtung One-Stop-Shop
• Förderung als Anteil an Investitionskosten - keine
Festbetragsförderung
• Auslaufen der Förderung für rein fossile Heizungssysteme
- Beibehaltung der Förderung für Hybridsysteme
• Erhalt der Optionen Kredit- oder Zuschussfinanzierung
59Perspektive Förderung – Förderstrategie Energieeffizienz
60Schulungen nach VDI 4645
63VDI 4645 und Schulungen VDI 4645 und VDI 4645 Blatt 1 sind im März 2018 im Weißdruck erschienen und können über den Beuth-Verlag bezogen werden • Mit der VDI 4645 liegt eine ausführliche Planungsunterlage für die Planung von Heizungsanlagen mit Wärmepumpen vor. • Seit Mitte 2018 finden bei Schulungspartnern des VDI Schulungen nach VDI 4645 statt, die auf dem Konzept des Blattes 1 beruhen. • Je nach Kategorie (Errichter, Planer, Planer und Errichter) dauern diese 560 bis 800 Minuten. • Es besteht die Möglichkeit, eine Online-Prüfung abzulegen und damit einen Qualifizierungsnachweis zu Erlangen.
Wärmequellen
65Wärmequellen: Außenluft
66Wärmequellen: Außenluft
Schall
TA Lärm – Immissionsrichtwerte
Einzuhalten am maßgeblichen Immissionsort: 0,5 m vor dem geöffneten Fenster des
am stärksten betroffenen schutzbedürftigen Raums (Schlafzimmer, Wohnzimmer,
Kinderzimmer etc. des Nachbarn)
Irrelevanzkriterium: werden die Richtwerte um mindestens 6 dB(A) unterschritten,
ist das Geräusch der Wärmepumpe nicht relevant im Sinne der TA Lärm.
67Wärmequellen: Erdreich
68Wärmequellen: Erdreich
69Wärmequellen: Grundwasser
• Monovalente Auslegung der • Sehr gute Arbeitszahlen durch konstante und
Wärmepumpe relativ hohe Wärmequellentemperaturen
70Wärmequellen: Sonstige
• Abwasser
• Abluft
• Raumluft
• Abwärme (aus Prozesswärme, Serverräume etc.)
• Gewässer (Fluss, See, Meer)
• Eisspeicher
Nutzungsmöglichkeiten von Erd- und Umweltwärme
• Energiezäune
• Energiekörbe
• (Ring-) und Grabenkollektoren
• Absorber
71Wärmequellen
Speichersonden Helixsonden/Körbe Gründungspfahlaktivierung
Quelle: geokoax GmbH
Quelle: Rehau GmbH
VTP ® Quelle: Rehau GmbH
Grabenkollektoren
Quelle: Frank GmbH Quelle: GeoCollect GmbH
72Wärmequellen
Oberflächengewässer
Quelle: Frank GmbH
Eisspeicher
Quelle: Viessmann
73Wärmequellen: Abwasser
Quelle: https://www.uhrig-bau.eu/de/energie-aus-abwasser/uhrig-produkt-therm-liner/
74Gebäudekühlung
Passive Kühlung: funktioniert bei Erdreich- oder
Grundwasserwärmepumpen über einen zusätzlichen
Wärmeübertrager. Die abzuführende Wärme wird ins
Erdreich oder ins Grundwasser abgeführt:
• Der Kältekreis ist nicht in Betrieb
• Dem Gebäude wird Wärme entzogen und in die
sonst als Wärmequelle wirkende Wärmesenke
abgeführt.
• Verbrauchskosteneinsparung gegenüber
konventioneller Kühlung etwa 80 %
75Lastmanagement
Wärmepumpen als
schaltbarer Verbraucher
• stromgeführten
Betriebsweise
• Flexibles Ab- und
Zuschalten
• Lastmanagement als
Möglichkeit zur direkten
Netzentlastung
76WP + PV
Quelle: https://www.bdh-koeln.de
Quelle: https://www.energieagentur.nrw/solarenergie/photovoltaik-nrw 77Praxisbeispiele
78Praxisbeispiele - Einfamilienhaus
Grunddaten Haus:
• Projekt: Sanierung Eckreihenhaus mit Ölheizung
(Baujahr 1973 / Sanierung Heizung 2011)
• Größe: 170 m²
• Nutzung: Heizung und Trinkwasser
• Wärmeverteilung: Radiatoren (Senkung der
Vorlauftemperatur von 70 auf max. 55 Grad)
Grunddaten Wärmepumpe:
• Hersteller WP: Max Weishaupt GmbH
• Wärmequelle: Erdwärme mit 2 EWS à 100m
• Speicher: Heizungsspeicher (100 L) und
Trinkwasserspeicher (300 L)
Einsparung und Effizienz
• JAZ: 3,7
• CO2-Einsparung: 50 Prozent
• Senkung der Betriebskosten: von 2500,-€ auf 1000,-€
79Praxisbeispiele - Mehrfamilienhaus
Grunddaten Haus:
• Haustyp: Mehrfamilienhaus
• Projekttyp: Altbau
• Baujahr: 1970
• Einbaujahr Wärmepumpe: 2009
• Nutzung: Wohngebäude mit 21 Wohneinheiten
• Wärmeübergabe: Flächenheizung
Grunddaten Wärmepumpe:
• Hersteller WP: Stiebel-Eltron
• Wärmequelle: Grundwasser
• Heizleistung: 4 x 20 kW
Einsparung und Effizienz
• CO2-Einsparung: > 80 Prozent
• Senkung Endenergieverbrauch: > 80 Prozent
80Praxisbeispiele - Siedlungskonzept
Ganghofer-Siedlung
Regensburg
Technik:
Grunddaten: • Hersteller WP: Stiebel Eltron
• Projekt: Sanierung • Modelle: WPC 10 bzw. WPC 13
• Nutzung: ca. 130 Einfamilienhäuser • Heizleistung: 10 bzw. 13 kW
• Wärmequelle: Erdwärme mittels EWS • Jahresarbeitszahl: 4,5 bzw. 4,3
Kosten und Einsparungen: • Wärmeverteilung:
• Investitionssumme: 2,8 Mio. € Fußbodenheizung
• Kostenersparnis/Jahr: -30 Prozent • Gesamtbohrmeter: 29.400 m
• CO2-Einsparung/Jahr: 3.700 kg je • 420 Sonden / Ø Bohrtiefe 70 m
EFH
81Praxisbeispiele - Quartierslösung
Wärmepumpensiedlung in Köln
Grunddaten:
• 400 Wohnungen und Einfamilienhäuser
• Investitionsvolumen: 35 Mio. €
Grunddaten Wärmepumpen:
• Wärmepumpe: 8 Grundwasser-
Wärmepumpen mit 21 Saug- und
Schluckbrunnen
• Hersteller WP: Waterkotte GmbH
• Heizwärme: 1,7 MW
• Senkung CO2-Ausstoß gegenüber
fossilen Brennstoffen: 50 %
• JAZ 4,6
82Praxisbeispiele - Nichtwohngebäude
IKEA Berlin Lichtenberg
Technik:
• Hersteller Wärmepumpe: Ochsner
Wärmepumpen GmbH
• Modelle: IWWS 5520 ER2
• Heizleistung: 1476 kW
• Kühlleistung: 1137 kW
• Wärmequelle: Abwasser
• Jahresarbeitszahl: 4,5 (gemessen)
• Wärmeverteilung: Fußbodenheizung,
Einsparungen: Betonkernaktivierung,
• Primärenergieeinsparung: ca. 40% Deckenstrahlplatten
• CO2-Einsparung/Jahr: 770.000 kg
83Praxisbeispiele – öffentliche Gebäude
Rathaus Fürth
Grunddaten Objekt:
• Denkmalgeschütztes Gebäude aus
dem Jahre 1840
• Gasverbrauch vor Sanierung:
85.000m²
Grunddaten Wärmepumpe:
• Großwärmepumpe (700 kW) und
Spitzen-Kessel
• Hersteller WP: Buderus
• Deckungsgrad WP: 70 Prozent Einsparung und Effizienz:
• Wärmequelle: Abwasser - 80 • Primärenergieeinsparung: 65 %
Edelstahltauscher im Kanalsystem
• CO2-Reduktion: 130 t/a
• Einsparung Feinstaub: 14 t/a
• Energieeinsparung: 220 MWh/a
• Betriebskosteneinsparung: 20.000 €/a
• Investition:150.000 € Mehrkosten
(Amortisation: 7 Jahre)
84Praxisbeispiele – kalte Nahwärme
Stadtwerke Troisdorf
Baugebiet „Moselfeld“ Baugebiet „Grüne Kolonie“
• Grundstücke werden einzeln • Projekt aus dem nordrhein-
vermarktet westfälischen Energie- und
• Alle Häuser werden mit kalter Klimaschutzprogramm „100
Nahwärme versorgt Klimaschutzsiedlungen in NRW“
• Wahlweise kann der Kunde ent- • Einfamilienhäuser werden von
scheiden, ob die Wärmepumpe einem Investor vermarktet
über Contracting durch die • Alle Wärmepumpen werden über
Stadtwerke Troisdorf betrieben Contracting durch die Stadtwerke
werden soll Troisdorf betrieben
85Praxisbeispiele – kalte Nahwärme
Stadtwerke Troisdorf
Schluckbrunnen 1
„Grüne Kolonie“;
55 Einfamilienhäuser
Entnahmebrunnen 1
Entnahmebrunnen 2
„Moselfeld“;
Schluckbrunnen 2
42
Einfamilienhäuser
86Praxisbeispiele
87Dr. Martin Sabel sabel@waermepumpe.de
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