Woraus bei einer Wärmepumpe der Stromverbrauch resultiert

• Wärmepumpe Stromverbrauch: Inhaltsverzeichnis
• Wofür eine Wärmepumpe Strom verbraucht
• Faktoren, die Stromverbrauch und Stromkosten einer Wärmepumpe beeinflussen
• 1. Art der Wärmepumpe
• 2. Zustand des Gebäudes
• 3. Heiz- und Lüftverhalten
• 4. Warmwasserbedarf
• 5. Form der Nutzung
• Wie sich der Stromverbrauch der Wärmepumpe berechnen lässt
• Art und Höhe des Netzbezugs entscheiden über Stromkosten der Wärmepumpe
• Wärmepumpentarif senkt Betriebskosten
• Weniger Netzbezug bei eigenem Solarstrom
• Mit richtiger Planung halten sich Stromverbrauch und Stromkosten der Wärmepumpe in Grenzen

Was Wärmepumpen von herkömmlichen Wärmeerzeugern unterscheidet, ist, dass bei ihnen kein zugefügter Rohstoff verbrannt wird. Stattdessen nutzen sie in der Umwelt gespeicherte Sonnenenergie, die sie der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser entnehmen. So ist die Wärmequellenanlage ein Bereich, der bei einer Wärmepumpe für Stromverbrauch sorgt.

Einen noch höheren Strombedarf hat bei der Wärmepumpe allerdings der Kältemittelkreislauf. Denn die aus der Umwelt entnommene Wärme reicht nicht aus, um damit ein Haus zu heizen. So bewegt sich die Quelltemperatur von Minusgraden bei sehr kalter Luft bis hin zu um die 12 °C bei aus großer Tiefe oder dem Grundwasser gewonnener Wärme. Die vom Heizsystem benötigte Vorlauftemperatur beträgt dagegen zwischen 25 und 90 °C. Diesen Unterschied gilt es für die Wärmepumpe auszugleichen.

Dafür überträgt sie die von außen kommende Wärme auf ein flüssiges Kältemittel, das daraufhin zum Gas wird. Dieses komprimiert sie dann so lange, bis dessen Temperatur durch weitere Wärmeaufnahme der vom Heizsystem geforderten Vorlauftemperatur entspricht. Nachdem es die Wärme dann an dieses abgeben hat, wird das nun wieder abgekühlte Kältemittel dekomprimiert und steht anschließend für einen weiteren Zyklus zur Verfügung.

Es ist der Prozess der Komprimierung, ausgeführt vom sogenannten Verdichter, der einen entscheidenden Einfluss auf die Höhe des Stromverbrauchs der Wärmepumpe hat. Denn je größer der zu überwindende Temperaturhub, desto größer ihr Strombedarf. Für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe ist es daher wichtig, dass Quell- und Vorlauftemperatur möglichst nah beieinander liegen – also eine möglichst hohe Ausgangstemperatur zur Verfügung steht, die dann nur geringfügig erhöht werden muss, da die Zieltemperatur niedrig ausfallen kann.

Damit dies aber der Fall ist, müssen die Gegebenheiten stimmen. Denn passt die gewählte Wärmepumpe nicht zu Ihrem Wärmebedarf, wird sie zu viel Strom verbrauchen und Ihnen hohe Stromkosten bescheren. Schauen wir uns daher einmal an, worauf es ankommt, wenn es darum geht, eine Wärmepumpe möglichst effizient und kostengünstig zu betreiben.

Mit welcher Quelltemperatur eine Wärmepumpe arbeiten kann, hängt davon ab, woher sie ihre Energie bezieht. So stehen als Quellen die Umgebungsluft, das Erdreich sowie das Grundwasser zur Verfügung. Welche davon Sie nutzen können, hängt natürlich auch mit Ihrem Wohnort und den dortigen Gegebenheiten ab. So entscheiden sowohl die Gestaltung Ihres Grundstücks als auch die Zusammensetzung von Boden und Grundwasser darüber, ob diese als Wärmequellen infrage kommen.

Bei einer Luft-Wärmepumpe fällt der Stromverbrauch generell am höchsten aus. Denn die Lufttemperatur unterliegt im Jahresverlauf etlichen Schwankungen (teils regionale Unterschiede). Und gerade im Winter, also der Heizsaison, fällt sie eher niedrig aus. Herrscht Frost, kann sie sich sogar im Minusbereich bewegen. Dann muss teils sogar noch ein Heizstab zum Einsatz kommen. Dies ist zwar nur äußerst selten der Fall, trägt dann aber zumindest zu einem kleinen Teil (bis 5 %) zum Stromverbrauch der Wärmepumpe bei. Sitftung Warentest hat hierzu einen sehr detaillierten Wärmepumpen Test veröffentlicht.

Besser ist es um die Quelltemperatur von Erdwärmepumpen bestellt. Allerdings macht es einen Unterschied, ob wenige Meter unter der Erdoberfläche verlegte Kollektoren oder mehrere Meter in die Tiefe gegrabene Sonden verwendet werden. Denn während sich auch die oberen Erdschichten im Winter zu einem gewissen Grad abkühlen, bleibt die Temperatur in tiefer im Boden konstant. Allgemein lässt sich also sagen, dass bei Erdwärmepumpen der Stromverbrauch niedriger ist als bei Luft-Wärmepumpen.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen haben den geringsten Stromverbrauch, da sie mittels tiefer Brunnen Grundwasser hinaufbefördern, welchem sie dann die Wärme entziehen. Und dieses hat ganzjährig eine Temperatur von 10–12 Grad Celsius.

Neben den herkömmlichen Ausführungen gibt es auch noch die Hochtemperatur-Wärmepumpe. Deren Stromverbrauch ist jeweils etwas höher als bei diesen. Denn um Vorlauftemperaturen von über 55 °C bereitstellen zu können, muss sie zwei Kältemittelkreisläufe hintereinander ablaufen lassen. Dafür verfügt sie über zwei Verdichter, die beide Strom benötigen.

Die Höhe der Jahresarbeitszahl und mit ihr die Höhe des Stromverbrauchs der Wärmepumpe werden aber nicht allein vom gewählten Modell und dessen Bezugsquelle bestimmt. Auch das zu beheizende Gebäude hat einen großen Einfluss darauf, wie stark die Wärmepumpe das Kältemittel komprimieren muss. Neben der Größe der Wohnfläche spielt hierbei vor allem ein Faktor eine wichtige Rolle: die Vorlauftemperatur. Auf diese wird das Heizwasser erhitzt, bevor es zu den Heizflächen fließt, die die Wärme dann an die Räume abgeben.

Wie heiß das Heizwasser sein muss, um damit die optimale Raumtemperatur zu erreichen, wird vom energetischen Zustand des Hauses sowie dem Nutzerverhalten bestimmt. So macht es einen Unterschied, ob die Wärmepumpe im Altbau oder Neubau installiert wird. Denn während neue Gebäude den energetischen Anforderungen des GEG entsprechend errichtet werden müssen, galten beim Bau älterer Häuser noch weniger strenge Vorgaben, was Dämmung und Dichtheit der Gebäudehülle angeht. Und sofern sie nicht in der Zwischenzeit umfassend saniert wurden, haben sie aufgrund von Wärmeverlusten einen vielfach höheren Wärmebedarf.

Auch das Wärmeverteilsystem hat einen nicht unerheblichen Einfluss auf den Stromverbrauch der Wärmepumpe. So sind Altbauten oft noch mit Heizkörpern ausgestattet. Diese benötigen aber dadurch, dass sie an einer Seite des Raums angebracht sind und per Konvektion die Luft erwärmen eine größere Wärmezufuhr als Fußbodenheizungen, welche sich über den gesamten Raum erstrecken und Strahlungswärme abgeben. Daher kommen letztere mit einer Vorlauftemperatur von 25–45 °C aus, während diese je nach Art der Heizkörper bei diesen auch schon einmal 90 °C betragen kann.

Neben den gebäudebezogenen Faktoren spielen auch Ihr Nutzerverhalten und die Anzahl an Personen in Ihrem Haushalt eine nicht unerhebliche Rolle, wenn es darum geht, mit welchem Stromverbrauch Ihrer Wärmepumpe Sie rechnen müssen. Fühlen Sie sich erst bei höheren Raumtemperaturen richtig wohl oder drehen Sie auch in Räumen, die Sie gerade nicht nutzen, das Thermostat voll auf, hat Ihr Heizsystem mehr Arbeit, als wenn Sie mit gemäßigten Temperaturen auskommen und Ihre Räume nur bedarfsbedingt heizen.

Und auch falsches Lüften kann sich negativ auf Ihre Wärmepumpe-bezogenen Stromkosten auswirken. Denn, wenn Sie während des Lüftens Ihre Heizung nicht herunterdrehen oder stundenlang die Fenster auf Kipp stellen und so die Räume auskühlen lassen, muss diese sich mehr bemühen, um die Wärmeverluste auszugleichen.

Soll die Wärmepumpe nicht nur für die Erwärmung des Heizwassers sorgen, sondern auch Brauchwasser erhitzen, ist die Personenzahl im Haus entscheidend. Denn mit jedem Bewohner steigt auch der Warmwasserverbrauch. Pro Tag sind es durchschnittlich 30–45 Liter, was einer Energiemenge von circa 1,65–2,2 kWh entspricht. Am Gesamtstromverbrauch der Wärmepumpe hat die Warmwasserbereitung einen Anteil von rund 40 %

Hinzukommt, dass, während unter den richtigen Umständen die Vorlauftemperatur des Heizwassers recht niedrig ausfallen kann, Brauchwasser immer hoch erhitzt werden muss. Nicht nur, weil die meisten wohl lieber heiß als lauwarm duschen, sondern vor allem, weil erst ab einer bestimmten Temperatur Legionellen keine Gefahr mehr darstellen. Brauchwasser sollte daher auf mindestens 55 °C, besser noch auf 60 °C gebracht werden. Dafür ist oft der Einsatz eines Heizstabs erforderlich, dessen Gebrauch sich beim Stromverbrauch der Wärmepumpe niederschlägt. So benötigt diese mehr Energie für die Warmwasserbereitung, wodurch ihre Jahresarbeitszahl dafür um 0,2–0,4 niedriger ausfällt als bei der Erwärmung des Heizwassers:

Wie viel Energie eine Wärmepumpe bereitstellen muss, hängt des Weiteren davon ab, ob sie das einzige Heizsystem im Haus oder Teil einer Hybridheizung ist. Ist letzteres der Fall, teilt sie sich die Heizarbeit mit mindestens einem weiteren Wärmeerzeuger. So ist beispielsweise die Kombination mit einem bestehenden Gas- oder Ölkessel möglich. Dieser übernimmt dann das Heizen an sehr kalten Tagen, an denen die Wärmepumpe sonst besonders stark gefordert wäre.

Auch in Bezug auf die Warmwasserbereitung kann die Wärmepumpe Unterstützung bekommen – und zwar von einer Solarthermie-Anlage. Dann werden rund 60 % des Warmwasserbedarfs mittels Sonnenenergie erwärmt. Des Weiteren besteht noch die Möglichkeit, einzelne Räume per Kamin- oder Pelletofen zu heizen, und so einen Teil des Wärmebedarfs ohne Stromverbrauch zu decken. Je mehr der Wärmepumpe Arbeit abgenommen wird, desto niedriger kann ihre Heizleistung angesetzt werden und desto höher fällt ihre Effizienz aus.

Daher sind dann auch Heizleistung und Jahresarbeitszahl die entscheidenden Größen, wenn es darum geht, den Stromverbrauch der Wärmepumpe pro Jahr zu berechnen. Dabei wird die zweite durch die erste dividiert und der Quotient dann mit den jährlichen Heizstunden multipliziert. Für jene wird ein Durchschnittswert von 2.000 Stunden angenommen.

Die Formel zur Berechnung des Stromverbrauchs einer Wärmepumpe lautet somit wie folgt:

Beispiele:

Der Stromverbrauch einer Erdwärmepumpe mit einer Heizleistung von 10 Kilowatt und einer Jahresarbeitszahl von 4 beträgt somit 5.000 Kilowattstunden (10 kW / 4 * 2.000 h = 5.000 kWh).

Bei gleicher Leistung und einer JAZ von 2,75 läge der Stromverbrauch einer Luftwärmepumpe dagegen bei rund 7.273 Kilowattstunden (10 kW / 2,75 * 2.000 h = 7.273 kWh).

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe hat mit entsprechender Leistung und einer Jahresarbeitszahl von 4,75 derweil nur einen Stromverbrauch von rund 4.210 Kilowattstunden (10 kW / 4,75 * 2.000 h = 4.210 kWh).

Wenn Sie einen Heizungstausch in Erwägung ziehen und herauszufinden möchten, ob sich die Anschaffungskosten einer Wärmepumpe durch niedrige Stromkosten in angemessener Zeit amortisieren würde, können Sie den Stromverbrauch auch auf Basis Ihres bisherigen Gas- oder Ölverbrauchs ermitteln. So haben 1 Liter Heizöl bzw. 1 m³ Erdgas einen Heizwert von ungefähr 10 kWh. Brauchten Sie mit Ihrem aktuellen Heizkessel also durchschnittlich 3.000 Liter Heizöl oder 3.000 m³ Erdgas pro Jahr, liegt Ihr Wärmebedarf bei 30.000 kWh.

Diesen Wert dividieren Sie nun durch den COP (oder SCOP) der geplanten Wärmepumpe. Der Stromverbrauch, den Sie so erhalten, ist natürlich dann nur ein grober Richtwert, da der COP ja nur deren Performance im Labor abbildet und es sich meist empfiehlt, erst einmal den Wärmebedarf zu senken, bevor man sich eine Wärmepumpe zulegt. Doch auf diese Weise bekommen Sie zumindest einen ungefähren Überblick, welche Stromkosten auf Sie zukommen würden. Und anhand dieser können Sie dann ermitteln, inwiefern eine verbesserte Wärmedämmung zu Einsparungen führen würde.

Um die Stromkosten Ihrer Wärmepumpe zu berechnen, müssen Sie lediglich deren Stromverbrauch mit dem Strompreis je Kilowattstunde multiplizieren. So würden Sie mit der oben erwähnten Erdwärmepumpe folgendes zahlen: 

5.000 kWh * 0,32 ct/kWh = 1.600 Euro (Bei den rund 32 Cents je Kilowattstunde handelt es sich um den aktuellen (Stand Januar 2024) allgemeinen Durchschnittspreis.)

Sie können jedoch Stromkosten sparen, wenn Sie Ihre Wärmepumpe mit einem speziell dafür bereitgestellten Tarif* betreiben. Solcher Wärmepumpenstrom wird deutschlandweit von etwa 1.000 Energieversorgern angeboten und ist im Durchschnitt deutlich günstiger als der gewöhnliche Haushaltsstrom. 

Im April 2023 hat die Bundesregierung ihre Preisbremsen für Energie auch auf den Heizstrom ausgeweitet: So wurde der Preis-Deckel von 40 Cent auf 28 Cent pro Kilowattstunde gesenkt.

Für die Stromkosten der Beispiel-Wärmepumpe bedeutet das dann: 5.000 kW * 0,28 ct/kWh = 1.400 Euro. Im Vergleich zur Verwendung von normalem Haushaltsstrom lassen sich also pro Jahr etwa 200 Euro sparen.

Allerdings gibt es gewisse Bedingungen, die erfüllt sein müssen, um von diesen Sondertarifen profitieren zu können. So benötigen Sie dafür einen separaten Stromzähler bzw. einen Zweitarifzähler, sodass der Betrieb der Wärmepumpe getrennt vom Haushaltsstrom abgerechnet werden kann. Außerdem müssen Sie dem Energieversorgungsunternehmen gestatten, mittels externer Steuereinheit bis zu sechs Stunden am Tag (3-mal maximal 2 Stunden) die Stromzufuhr zu unterbrechen (EVU-Sperre). So besteht genau darin, dass Sie zu Spitzenlastzeiten nicht beliefert werden, der Preisvorteil der Wärmepumpentarife.

Während Sie also auf diese Weise mit Ihrer Wärmepumpe Stromkosten sparen können, müssen Sie zunächst einmal die technischen Voraussetzungen dafür schaffen. So kann für den zusätzlichen Zähler auch der Einbau eines neuen Stromkastens erforderlich sein. Dann können Investitionskosten von bis zu 1.000 Euro auf Sie zukommen. Für den Rundsteuerempfänger des Netzbetreibers sind mehrere hundert Euro sowie eine jährliche Gebühr von bis zu 50 Euro einzuplanen. Daher lohnt sich die Wahl eines Wärmepumpentarifs* erst, wenn Ihre Wärmepumpe einen höheren Stromverbrauch hat.

Wollen Sie nicht nur niedrige Stromkosten haben, sondern Ihre Wärmepumpe auch die Umweltbelastung so gering wie möglich halten, sollten Sie sich für Ökostrom entscheiden. Noch klimaschonender und ebenfalls kostensenkend ist es, wenn Sie die Wärmepumpe mit Photovoltaik-Strom Ihrer eigenen Solaranlage betreiben. Da diese während der Heizperiode jedoch nur circa ein Drittel ihres Jahresertrags erzeugt, beträgt ihr Beitrag zum Stromverbrauch der Wärmepumpe übers Jahr verteilt etwa 30 %. Wobei auch die Leistung der Photovoltaik-Anlage eine Rolle spielt.

Die Kosten für auf diese Weise erzeugten Strom liegen bei nur 6 bis 11 Cent je Kilowattstunde. Da sich die Nutzung von eigener Solarenergie meist nicht mit einem Wärmepumpentarif vereinbaren lässt, benötigen Sie für die restlichen rund 70 % einen Haushaltsstromtarif. Bei unserer Beispiel-Wärmepumpe betrügen die Stromkosten dann 1.258,50 Euro ((5.000 kWh * 0,3 * 0,09 ct/kWh) + (5.000 kWh * 0,7 * 0,321 ct/kWh)).

So liegt der Hauptvorteil einer Kombination von Wärmepumpe und PV liegt in der Steigerung des Eigenverbrauchsanteils. So können Sie ohne Stromspeicher und Wärmepumpe im Durchschnitt nur 30 % Ihres Solarstroms selbst nutzen. Der Rest fließt ins Netz. Die dafür gezahlte Einspeisevergütung ist jedoch in den vergangenen Jahren immer weiter gesunken und liegt inzwischen deutlich unter den Preisen von Netzstrom. Damit rentiert sich eine PV-Anlage vor allem dann, wenn Sie durch möglichst hohen Eigenverbrauch möglichst wenig Netzstrom zukaufen müssen. Wird also ein Teil des Solarstroms für den Wärmepumpen-Betrieb verwendet, erhöht sich Ihr Eigenverbrauchsanteil auf bis zu 50 %.

Es gibt somit einiges zu bedenken, bevor Sie eine Wärmepumpe in Betrieb nehmen. So sollte diese von Art und Leistung her zu Ihnen und Ihrem Gebäude passen. Wenn Sie einen hohen Wärmebedarf haben und diesen mit einer Luftwärmepumpe decken wollen, werden Sie mit hohen Stromkosten rechnen müssen. Wollen Sie dies vermeiden, sollten Sie die Wahl einer anderen Wärmepumpen-Art, die energetische Sanierung Ihres Hauses oder die Kombination mit einem weiteren Wärmeerzeuger in Betracht ziehen. Bei einem eher niedrigen Wärmebedarf müssen Sie derweil darauf achten, dass es zu keiner Überdimensionierung kommt. Denn auch eine zu hohe Heizleistung kann der Wärmepumpe einen Stromverbrauch bescheren, der höher als notwendig ausfällt.

Daher sollten Sie sich bei der Planung Unterstützung von einem Fachbetrieb holen. Dieser findet das zu Ihrer Situation passende Heizsystem bzw. hilft Ihnen dabei, die für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe nötigen Voraussetzungen zu schaffen.

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