Erste Ergebnisse der TU-München-Studie für den BWP
Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung 10. Forum Wärmepumpe, 8.11.2012
Hintergrund und Ausgangslage
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
•
Der ökologische Nutzen der Wärmepumpe hängt – neben der Effizienz – vor allem vom Strommix ab.
•
Durch einen zunehmenden EE-Strom-Anteil und effizientere Kraftwerke verbessert sich die Ökobilanz der Wärmepumpe.
•
Das gilt auch für bereits installierte Anlagen über deren gesamte Lebensdauer.
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Strom zum Heizen wird häufig noch negativ gesehen. Daher besteht hier großer Aufklärungsbedarf.
Eckpunkte der Studie
• • •
•
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
Titel: Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung Vergleich von fossilen Heizungen mit Wärmepumpen hinsichtlich CO2 und Primärenergie für 2011, 2020 und 2030 Im Bestand: – EFH Baujahr 1990 gemäß Gebäudetypologie des Instituts für Wohnen und Umwelt (EFH_H). – Verglichen werden „neue“ Wärmepumpen sowie Gas‐ und Öl‐Brennwert (Einbau 2011) mit Gas‐NT (Baujahr 1990). im Neubau (Standard EnEV 2009): – EFH nach IWU‐Gebäudetypologie EFH_J – Vergleich von Wärmepumpen. Gas‐ und Öl‐Brennwert (jeweils mit solarer Trinkwassererwärmung nach EnEV‐ Standard) und Pelletkessel.
Umweltbilanz verschiedener Heizsysteme im Bestand
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
Einfamilienhaus 1990 Betrachtungsjahr 2030 WSchV 1984 Bezugsfläche 155,8 m2 Raumwärmebedarf 148,1 kWh/(m²·a) Warmwasserbedarf 12,5 kWh/(m²·a)
(Installationsjahr Heizung)
Öl-NT (1990)
Gas-Brennwert (2011)
Luft/WasserWärmepumpe (2011)
Sole/WasserWärmepumpe (2011)
CO2-Emissionen (kg/a)
10.039
6.946
2.603
2.170
Primärenergiebedarf (nichtErneuerbar)
37.958
-31% 35.448
-7%
-74% 7.881
-79%
-78% 6.570
-83%
Vergleich nicht-regenerativer Primärenergieverbrauch im Bestand
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
IfE 48379B12
Heizsystem (Installationsjahr) Luft/Wasser-WP (2011) 2030
Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel (2011)
Luft/Wasser-WP (2011) 2020
Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel (2011) Öl-BW-Kessel (2011) Luft/Wasser-WP (2011) Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) 2011
Betrachtungsjahr
Öl-BW-Kessel (2011)
Gas-BW-Kessel (2011) Öl-BW-Kessel (2011) Gas-NT-Kessel (1990) Öl-NT-Kessel (1990)
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
Nicht regenerativer Primärenergieverbrauch in kWh/a
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
Vergleich CO2-Emissionen im Bestand Heizsystem (Installationsjahr) Luft/Wasser-WP (2011) 2030
Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel (2011)
Luft/Wasser-WP (2011) 2020
Sole/Wasser-WP (2011)
Wärme direkt Pellet-Kessel (2011)
Wärme vorgelagert
Gas-BW-Kessel (2011) Öl-BW-Kessel (2011)
Hilfsenergie vorgelagert
Luft/Wasser-WP (2011) IfE 48356D12
Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) 2011
Betrachtungsjahr
Öl-BW-Kessel (2011)
Gas-BW-Kessel (2011) Öl-BW-Kessel (2011) Gas-NT-Kessel (1990) Öl-NT-Kessel (1990)
0
2.000
4.000
6.000
8.000
CO2-Emissionen in kg/a
10.000
12.000
Umweltbilanz verschiedener Heizsysteme im Neubau
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
Einfamilienhaus 2011 (= Installationsjahr Heizung) Betrachtungsjahr 2030 EnEV 2009 Bezugsfläche 155,8 m2 Raumwärmebedarf 35,1 kWh/(m²·a) Warmwasserbedarf 12,5 kWh/(m²·a)
CO2-Emissionen (kg/a)
Primärenergiebedarf nicht Erneuerbar
Öl-Brennwert + Solar
Gas-Brennwert + Solar
Luft/WasserWärmepumpe
Sole/WasserWärmepumpe
2.837
2.137
948
793
-25% 10.565
10.466
-1%
-67%
-72%
2.871
2.400
-73%
-77%
Vergleich nicht-regenerativer Primärenergieverbrauch im Neubau
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
IfE 48380D12
Heizsystem (Installationsjahr) Luft/Wasser-WP (2011)
2030
Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel solar (2011)
Luft/Wasser-WP (2011)
2020
Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel solar (2011) Öl-BW-Kessel solar (2011) Luft/Wasser-WP (2011) Sole/Wasser-WP (2011) 2011
Betrachtungsjahr
Öl-BW-Kessel solar (2011)
Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel solar (2011) Öl-BW-Kessel solar (2011)
0
10.000 Nicht regenerativer Primärenergieverbrauch in kWh/a
20.000
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
Vergleich CO2-Emissionen im Neubau Heizsystem (Installationsjahr) Luft/Wasser-WP (2011)
2030
Sole/Wasser-WP (2011) Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel solar (2011)
Luft/Wasser-WP (2011)
Wärme direkt
2020
Sole/Wasser-WP (2011)
Wärme vorgelagert
Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel solar (2011)
Hilfsenergie vorgelagert
Öl-BW-Kessel solar (2011)
IfE 48357D12
Luft/Wasser-WP (2011) Sole/Wasser-WP (2011) 2011
Betrachtungsjahr
Öl-BW-Kessel solar (2011)
Pellet-Kessel (2011) Gas-BW-Kessel solar (2011) Öl-BW-Kessel solar (2011)
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
CO2-Emissionen in kg/a
3.000
3.500
Wärmepumpen-Ausbau – Hohes Ziel: Bis 2030 3,5 Mio. WP mit 16,8 TWh Stromverbrauch 4,5
18 IfE 48351B12
16
Stromverbrauch der Wärmepumpen in TWh
3,5
14
3,0
12
2,5
10
2,0
8
1,5
6
1,0
4
0,5
2
0,0 2010
2015
2020
2025
Stromverbrauch der WP in TWh
Anzahl an Wärmepumpen
4,0
Anzahl an WP in Mio.
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
0 2030
Jahr
•
Die über 3 Mio. Zusätzlichen Wärmepumpen in 2030 verbrauchen rund 13,5 TWh Strom mehr als 2011.
•
Die Studie addiert per Standard-Lastprofil diesen Mehrverbrauch zum Stromverbrauch und berechnet den entstehenden Strommix.
Standardlastprofilkurven der Wärmepumpen (temperaturabhängig) 450
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
IfE 48360D12
-17 °C 400
Energieverbrauch pro Stunde in kWh
-13 °C 350 -8 °C
300 250
-3 °C
200
2 °C
150
7 °C
100 12 °C 50 17 °C 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Stunde
Lastprofil des Wärmepumpenbestands 2011
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
Leistungsbedarf der Wärmepumpen in GW
1,6
61334B12
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0
1000
2000
3000
4000 Stunde
5000
6000
7000
8000
CO2 und PE je kWh Strom
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
BMU-Szenario ohne WP-Ausbau
500 KREV
4,5
476
450
KNEV spezifische CO2-Emissionen
4,0
400
3,5
350 335
3,0 2,5
300 250
0,5 255
200
2,0 0,8
150
1,5 1,0
1,0
2,2
100 1,4
0,5
0,8
spezifische CO2-Emissionen in g pro kWhel
spezifischer Primärenergiebedarf in kWhPE pro kWhel
5,0
50 0
0,0 2011
2020 Jahr
2030 61336B12
CO2 und PE je kWh Strom
BMU-Szenario mit WP-Ausbau (BWP-Szenario2)
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
500 KREV
4,5
476
450
KNEV spezifische CO2-Emissionen
4,0
400
3,5
350 336
3,0 2,5
300 250
0,5 253
200
2,0 0,8
150
1,5 1,0
1,0
2,2
100 1,4
0,5
0,8
spezifische CO2-Emissionen in g pro kWhel
spezifischer Primärenergiebedarf in kWhPE pro kWhel
5,0
50 0
0,0 2011
2020 Jahr
2030 61337B12
CO2 und PE je kWh Strom
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
BEE-Szenario mit WP-Ausbau (BWP-Szenario2)
500 KREV
4,5
450
KNEV
466
spezifische CO2-Emissionen
4,0
400
3,5
350
3,0
300 295
2,5
250
0,5 205
200
2,0 1,0
150
1,5 1,0
1,2
2,2
100 1,2
0,5
spezifische CO2-Emissionen in g pro kWhel
spezifischer Primärenergiebedarf in kWhPE pro kWhel
5,0
50 0,6
0
0,0 2011
2020 Jahr
2030 61338B12
Bis zu 50% des zusätzlichen Strombedarfs für den WP-Ausbau stammen aus Überschüssen (EE/KWK)
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
7
6,7
6 5,3
5 BMU
4
BEE
3 2 1
0,6
0,4
61339B12
zusätzlich integrierbare Überschüsse in TWh
8
0 2011
2020
2030
Jahr
• •
Der zusätzliche Strombedarf der Wärmepumpen beträgt 2030 ca. 13,6 TWh, d.h. 39 % (Szenario BMU) bzw. 50 % (Szenario BEE) stammen aus EE. Weitere Überschüsse in Höhe von 27,5 TWh (Szenario BMU) bzw. 63,9 TWh (Szenario BEE) bleiben ungenutzt.
Strommix 2030 Geringer Einfluss durch Wärmepumpen-Ausbau 100%
Erste Ergebnisse TUM‐Studie Berlin, 8. November 2012
PV Wind - Offshore
90% relativer Anteil an der Stromerzeugung
Wind - Onshore Wasserkraft
80%
Geothermie
70%
Biomasse KWK - Gas
60%
KWK - SK KWK - BK
50%
Heizöl
40%
GT GuD
30%
SK konv.
20%
SK-700°C BK konv.
10%
BK-700°C Kernenergie
0% BMU mit WP-Bestand 2011
BMU mit WP-Ausbau
BEE mit WP-Bestand 2011
BEE mit WP-Ausbau
61342B12
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
