Wärmepumpen - Vorläufige Ergebnisse Technisches Potenzial

Das technische Potenzial der Wärmepumpen

Wärmepumpen - Technisches PotenzialDie Karte (Bitte klicken Sie links auf die Vorschaukarte für eine vergrößerte Ansicht) zeigt das technische Potenzial der Wärmepumpen in den österreichischen Bezirken in GWh/Jahr, wobei in der Karte stets der Anteil der Umweltwärme dargestellt ist, also exklusive dem Anteil der (elektrischen) Antriebsenergie der Wärmepumpen. Das technische Wärmepumpenpotenzial ist in erster Linie ein Nachfragepotenzial. Das heißt, wenn die technische Effizienz der Wärmebereitstellung und die Höhe der Jahresarbeitszahlen (JAZ) außer Acht gelassen werden, kann der gesamte Bedarf an Niedertemperaturwärme für die Raumheizung und Warmwasserbereitung mittels Wärmepumpen bereitgestellt werden. Die Karte der technischen Potenziale korrespondiert somit auch mit der Verteilung des Dauersiedlungsraumes. Regionen mit hohem technischem Wärmepumpenpotenzial sind der Großraum Wien, der Großraum Graz aber auch der Großraum Salzburg und Innsbruck Stadt und Land.

Das gesamte technische Umweltwärmepotenzial aus Wärmepumpen Österreichs beträgt 61.164 GWh pro Jahr. Die Werte pro Bezirk bewegen sich dabei von 26 GWh/Jahr in Rust Stadt bis zu 8.537 GWh/Jahr in Wien. Zum Vergleich erbringt das momentan in Österreich ausgebaute Wärmepumpenpotenzial eine Jahresarbeit von 1.470 GWhthermisch (davon sind 468 GWhel und 1.002 GWhthermischUmwelt). Quelle: Biermayr, Weiss, Bergmann, Fechner, Glück (2008), Erneuerbare Energie in Österreich - Marktentwicklung 2007.

Die Top 5 Bezirke in Hinblick auf das technische Potenzial der Wärmepumpen sind Wien (8.537 GWh/Jahr), Graz Stadt (1.475 GWh/Jahr), Innsbruck Land (1.077 GWh/Jahr), Baden (1.054 GWh/Jahr) und Linz Stadt (1.048 GWh/Jahr).

Aus dem technischen Potenzial wird in einem nächsten Schritt das reduzierte technische Potenzial errechnet, das weitere Einschränkungen berücksichtigt.

Methodik: Vorgangsweise bei der Modellierung der technischen Wärmepumpenpotenziale

Das technische Potenzial an Umgebungswärme wird als Nachfragepotenzial definiert. Umgebungswärme kann im Nutzenergiebereich der Niedertemperatur-Wärmenachfrage eingesetzt werden. Die Berechnung der Potenziale wird im Weiteren auf die Bereiche der Raumwärme und der Warmwasserbereitung eingeschränkt. Prinzipiell sind mit der Technologie auch höhere Temperaturniveaus erreichbar, die Energieeffizienz der eingesetzten Antriebsenergie (Jahresarbeitszahl) sinkt dabei jedoch beträchtlich, weshalb diese Bereiche hier nicht weiter betrachtet werden. Umgekehrt gilt, je geringer das Temperaturniveau der Wärmenachfrage ist, desto effizienter kann die Umgebungswärme mit Hilfe der Wärmepumpentechnologie genutzt werden. Die Nutzung der Umgebungswärme ist jedoch untrennbar mit dem Einsatz zusätzlicher Antriebsenergie für den Betrieb der Wärmepumpen verbunden. Diese Antriebsenergie ist zum überwiegenden Teil elektrischer Strom. Da ein zusätzlicher Stromverbrauch aus nationaler strategischer und auch ökologischer Sicht kritisch zu bewerten ist, werden ab der Ermittlung des reduzierten technischen Potenzials auch minimale Jahresarbeitszahlen definiert. Bei der Berechnung des technischen Potenzials soll dieser Aspekt jedoch noch keine Rolle spielen.

Die Berechnung des Potenzials an Umgebungswärme setzt die Berechnung des Wärmebedarfs voraus, welche sich in folgende wesentliche Schritte gliedert:

  • Die Definition von 4 Gebäudetypen für jeweils 6 Bauperioden ergibt 24 Gebäudeklassen, in die alle vorhandenen Gebäude jedes Bezirkes eingegliedert werden.
  • Es folgt die Berechnung der Wohn- bzw. Nutzflächen aller Gebäudeklassen für alle Bezirke.
  • Für jede Gebäudeklasse wird eine Heizenergiekennzahl definiert, wobei die Kennwerte der Literatur entnommen werden.
  • Die Kennzahl für den Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung wird generell mit 3600kWh Nutzenergie pro Haushalt angenommen.

Generelle Annahmen für die weiteren Berechnungen des technischen Potenzials sind:

  • Für das technische Potenzial wird keine Mindesteffizienz (JAZ) definiert.
  • Mögliche Wärmequellen für die Raumwärmebereitstellung und Warmwasserbereitung sind Grundwasser, Erdreich (horizontal und vertikal) und Luft.
  • Die Wärmequellensysteme werden gemäß den jeweiligen strukturellen Möglichkeiten gewählt, wobei immer das System mit der höchsten Energieeffizienz installiert wird.

Folgende mittlere Jahresarbeitszahlen ergeben sich hieraus:
Klasse Ein- und Zweifamilienhäuser: Ausstattungsgrad: 100%, JAZ: 3,80
Klasse Mehrfamilienhaus: Ausstattungsgrad: 100%, JAZ: 2,64
Klasse Servicegebäude: Ausstattungsgrad: 100%, JAZ: 2,64
Klasse Industriegebäude: Ausstattungsgrad: 100%, JAZ: 3,15
Klasse Warmwasser: Ausstattungsgrad: 100%, JAZ: 2,4

Das Berechnungsmodell weist neben dem Anteil der Umweltwärme auch die Höhe der elektrischen Antriebsenergie und die Gesamtwärme aus.

Anmerkung

Bei den Ergebnissen der Modellierung muss berücksichtigt werden, dass es sich um die Anwendung eines Modells handelt. Abweichungen zur realen Situation sind deshalb möglich und können hier nicht vermieden werden. Die Ergebnisse der Modellierung erlauben dennoch eine bisher nicht dargestellte österreichweite Regionalisierung der Potenziale der Umweltwärme auf Bezirksebene.

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