Die Wärmepumpen-Technologie hat sich zur Schlüsseltechnologie für den globalen Übergang zu sauberer, effizienter und zuverlässiger Energie entwickelt. Sie wurde mittlerweile in mehreren Netto-Null-Szenarien als die wichtigste Heiztechnologie der Zukunft identifiziert. Eine häufig gestellte Frage ist, wie gut Wärmepumpen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt funktionieren. Diese Studie beantwortet diese Frage.

Dazu analysierten die beteiligten ForscherInnen sieben Feldstudien aus Europa, Asien und Nordamerika mit realen Leistungsdaten von Luftwärmepumpen. Es wurde festgestellt, dass der Wirkungsgrad von Wärmepumpen bei Temperaturen deutlich unter 0 °C immer noch eindeutig höher ist als bei fossilen Brennstoffen und elektrischer Stromdirektheizung. Die in dieser Studie untersuchten Standard-Wärmepumpen weisen geeignete Leistungszahlen auf, um in kalten Wintern, in denen die Temperaturen selten unter −10 °C fallen, d. h. in den meisten Teilen Europas, effizient zu heizen.

In extrem kalten Klimazonen, z. B. in denen sich die niedrigsten Temperaturen −30 °C nähern, haben Leistungsdaten gezeigt, dass Wärmepumpen Wärme mit einem Wirkungsgrad liefern können, der bis zu doppelt so hoch ist wie der einer Stromdirektheizung. Auch wenn die Effizienz von Wärmepumpen während der extremen Kälte abnimmt, können Luftwärmepumpen im Vergleich zu fossilen Brennstoffen und elektrischen Stromdirektheizungen immer noch erhebliche Vorteile bei der Effizienz des Energieeffizienzsystems auf sofortiger und jährlicher Basis bieten.
Besonders Erdwärmepumpen sind bei großer Kälte effizient, da der Boden in der kalten Jahreszeit nicht so stark auskühlt wie die Luft. Das Heizsystem bleibt somit effizient.

Hintergrund

Wärmepumpen werden in vielen Ländern zunehmend eingesetzt. Interessanterweise konzentriert sich ihre Verwendung in Europa am stärksten auf Länder mit kälterem Klima. Diese Länder haben seit Jahrzehnten Wärmepumpen installiert und weisen die höchste Wärmepumpendurchdringung auf. Rund 80 % der europäischen Haushalte befinden sich in Ländern, in denen im Jänner die durchschnittlichen Temperaturen nicht unter 0 °C fallen, und 95 % der Haushalte befinden sich in Ländern, in denen die durchschnittlichen Januartemperaturen höher als -5 °C sind.

In der Analyse gelangten die ForscherInnen zu zwei wesentlichen Ergebnissen:

• Standard-Luftwärmepumpen können in milden, kalten Klimazonen durchschnittliche COPs zwischen 2 und 3 aufrechterhalten
• Luftwärmepumpen mit kaltem Klima können COPs über 1,5 bei extrem niedrigen Temperaturen erreichen, selbst bei −30 °C

Beide Bereiche sind relevant, da die Politik zwei unterschiedliche Leistungsziele berücksichtigen muss: die Wirksamkeit der Wärmepumpe bei der Erfüllung der Heizlasten sowohl unter durchschnittlichen Bedingungen als auch bei kurzfristigen Tiefsttemperaturen.

Darüber hinaus gibt es Möglichkeiten, um die Leistung von Wärmepumpen zu verbessern. Ein zentraler Punkt ist die Reduzierung der Wärmeabgabetemperatur. Viele ältere und ineffiziente Heizungssysteme haben relativ hohe Wasserversorgungstemperaturen im Bereich von 60 °C bis 70 °C.

Die Forscher der Universität Oxford und des Thinktanks R egulatory Assistance Project sind der Ansicht, dass die flächendeckende Einführung von Luftwärmepumpen auf der ganzen Welt im Rahmen der Dekarbonisierungsbemühungen mit der vorhandenen Wärmepumpen-Technologie in den meisten Gebieten mit Raumwärmebedarf erfolgreich sein kann.

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