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Zur
Beschreibung der Effizienz von Energietechniken werden zumeist Wirkungs- oder
Nutzungsgrade angegeben. Bei Wärmepumpen wird u.a. in Deutschland die
Jahresaufwandzahl angegeben. Im angloamerikanischen Sprachraum ist es dagegen
üblich, den COP-Wert (= Coefficient of Performance) anzugeben, der ebenfalls in
den Unterlagen von Wärmepumpenherstellern zu finden ist. Welche Aussagekraft
dieser Wert hat, beschreibt der nachfolgende Artikel der ASUE
Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V.
<center>
</center>
Wärmepumpen und Kältemaschinen arbeiten mit einem geschlossenen
Kältemittelkreislauf, der in vier Schritten abläuft:
Der COP-Wert ist ein Maß für die Effizienz dieser Technik. Er gibt das
Verhältnis zwischen Nutzenergie oder <nobr>-leistung</nobr> (z. B. Kälteleistung) - bezogen
auf die eingesetzte Energiemenge (z.B. zugeführte Gasleistung oder elektrische
Leistung) - an und nimmt i.d.R. Werte > 1 an. Er entspricht dem Wirkungs-
beziehungsweise Nutzungsgrad, wie er beispielsweise auch in der Heiztechnik
verwendet wird. Ein COP-Wert von 1,4 besagt somit, dass bei einem Energieeinsatz
von 100 Prozent zusätzlich 40 Prozent-Punkte aus der Umgebung gewonnen werden.
Umgerechnet bedeutet dieses, dass annähernd 30 Prozent der eingesetzten Energie
gegenüber einer konventionellen Beheizung eingespart werden können.
Primärenergiebilanz
Der COP-Wert allein macht jedoch noch keine Aussage über den
Primärenergieeinsatz oder die spezifischen CO<span style="font-size: 10px">2</span>-Emissionen. Er beschreibt
lediglich die Effizienz des Gerätes selbst. Das ist insbesondere bei Wärmepumpen
zu berücksichtigen. Beispielsweise die für den Betrieb von Elektrowärmepumpen
notwendige Sekundärenergie Strom kann nur mit Verlusten aus einer Primärenergie
umgewandelt werden. Da laut ASUE in Deutschland durchschnittlich 64 Prozent der bei der
Stromproduktion eingesetzten Primärenergie durch Abwärme, Umwandlungs- und
Verteilverluste verloren gehen, ergibt sich hier ein Wirkungsgrad von nur 36
Prozent! Dies muss bei der Primärenergiebilanz einer Elektrowärmepumpe
natürlich berücksichtigt werden: Bei einem angenommenen COP-Wert von 3 im Gerät
ergäbe sich also ein angenommener "Primär-COP-Wert", der auch die Primärenergie
berücksichtigt, von 0,36 x 3 = 1,08.
Wird dagegen eine Primärenergie wie Erdgas zum Antrieb des Kompressors mit einem
Gasmotor eingesetzt, so sind <nobr>Förderungs-,</nobr> <nobr>Transport-,</nobr> Umwandlungs- und
Verteilverluste sowie der Energieaufwand für den Transport des Gases zu
berücksichtigen. In Deutschland seien das etwa sechs Prozent - die übrigen 94
Prozent erreichen den Verbraucher. Bei Gaswärmepumpen wird die im Motor
anfallende Abwärme wie bei einem Blockheizkraftwerk i.d.R. zu Heizzwecken
genutzt. Um einen vergleichbaren "globalen COP-Wert" zu erreichen, der den
Primärenergieeinsatz berücksichtigt, müsste also der COP-Wert im Gasgerät
1.08 / 0,94 = 1,15 betragen.
Der COP-Wert einer elektrischen Wärmepumpe muss also nach
Darstellung der ASUE größere Werte erreichen als
der einer Gaswärmepumpe. Der Faktor beträgt ...
<blockquote>
COPWP Elektro / COPWP Gas = 3 / 1,15 =
2,61.
</blockquote>
Der COP-Wert einer Elektrowärmepumpe müsste demnach also um den Faktor 2,61 höher
sein als der einer Gaswärmepumpe, damit beide Geräte die gleiche Menge an
Primärenergie verbrauchen.
Abhängigkeit des COP-Wertes von Umgebungsgrößen
Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass der COP-Wert keine konstante Größe
sein muss. Er hängt oft von der Umgebungstemperatur ab. Bei der Auswahl -
beispielsweise einer Wärmepumpe - ist darauf zu achten, dass insbesondere in den
typischen Betriebspunkten hohe COP-Werte erreicht werden. Erreicht eine
Wärmepumpe bei einer Temperatur oberhalb von 15°C einen COP-Wert von bis zu 6,
so ist dieser sehr gute Wert vom Verbraucher leider nur bedingt nutzbar. Die
größten Energiemengen werden benötigt, wenn niedrige Umgebungstemperaturen
vorherrschen (Heizfall). Hier werden von vielen Geräten nur noch deutlich
kleinere COP-Werte erreicht, die z. T. bei 50 Prozent des Maximalwertes liegen
können. Bei der Auswahl einer Wärmepumpe ist dies zu beachten.
Berücksichtigt man die Investitionen in Kraftwerke zur Stromerzeugung, so kann
ein flächendeckender Einsatz von Gaswärmepumpen eine sinnvolle Alternative sein.
In Japan wurden aus diesem Grund in den vergangenen Jahren mehr als 600.000
motorische Gaswärmepumpen mittlerer Leistung zum Heizen (und Kühlen)
installiert.
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ausgewählte weitere Meldungen:
siehe zudem:
Beschreibung der Effizienz von Energietechniken werden zumeist Wirkungs- oder
Nutzungsgrade angegeben. Bei Wärmepumpen wird u.a. in Deutschland die
Jahresaufwandzahl angegeben. Im angloamerikanischen Sprachraum ist es dagegen
üblich, den COP-Wert (= Coefficient of Performance) anzugeben, der ebenfalls in
den Unterlagen von Wärmepumpenherstellern zu finden ist. Welche Aussagekraft
dieser Wert hat, beschreibt der nachfolgende Artikel der ASUE
Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V.
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<img border="1" src="http://www.baulinks.com/webplugin/2006/i/0852-asue2.gif" vspace="2" style="border: 1px solid #000000" alt="Elektrowärmepumpe, Gaswärmepumpe, Wärmepumpen, Wärmepumpe, Energietechniken, Energieeffizienz, COP-Wert, Elektrowärmepumpen, Gaswärmepumpen, Coefficient of Performance, Kältemittel, Heiztechnik" width="400" height="325"> <span style="font-size: 10px">Bild vergrößern</span> |
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Wärmepumpen und Kältemaschinen arbeiten mit einem geschlossenen
Kältemittelkreislauf, der in vier Schritten abläuft:
- Verdichten des Kältemittels im Kompressor
- Wärmeabgabe vom Kältemittel (dabei Kondensation des Kältemittels)
- Entspannen des Kältemittels in der Drossel
- Wärmezufuhr an das Kältemittel (dabei Verdampfung des Kältemittels)
Der COP-Wert ist ein Maß für die Effizienz dieser Technik. Er gibt das
Verhältnis zwischen Nutzenergie oder <nobr>-leistung</nobr> (z. B. Kälteleistung) - bezogen
auf die eingesetzte Energiemenge (z.B. zugeführte Gasleistung oder elektrische
Leistung) - an und nimmt i.d.R. Werte > 1 an. Er entspricht dem Wirkungs-
beziehungsweise Nutzungsgrad, wie er beispielsweise auch in der Heiztechnik
verwendet wird. Ein COP-Wert von 1,4 besagt somit, dass bei einem Energieeinsatz
von 100 Prozent zusätzlich 40 Prozent-Punkte aus der Umgebung gewonnen werden.
Umgerechnet bedeutet dieses, dass annähernd 30 Prozent der eingesetzten Energie
gegenüber einer konventionellen Beheizung eingespart werden können.
Primärenergiebilanz
Der COP-Wert allein macht jedoch noch keine Aussage über den
Primärenergieeinsatz oder die spezifischen CO<span style="font-size: 10px">2</span>-Emissionen. Er beschreibt
lediglich die Effizienz des Gerätes selbst. Das ist insbesondere bei Wärmepumpen
zu berücksichtigen. Beispielsweise die für den Betrieb von Elektrowärmepumpen
notwendige Sekundärenergie Strom kann nur mit Verlusten aus einer Primärenergie
umgewandelt werden. Da laut ASUE in Deutschland durchschnittlich 64 Prozent der bei der
Stromproduktion eingesetzten Primärenergie durch Abwärme, Umwandlungs- und
Verteilverluste verloren gehen, ergibt sich hier ein Wirkungsgrad von nur 36
Prozent! Dies muss bei der Primärenergiebilanz einer Elektrowärmepumpe
natürlich berücksichtigt werden: Bei einem angenommenen COP-Wert von 3 im Gerät
ergäbe sich also ein angenommener "Primär-COP-Wert", der auch die Primärenergie
berücksichtigt, von 0,36 x 3 = 1,08.
Wird dagegen eine Primärenergie wie Erdgas zum Antrieb des Kompressors mit einem
Gasmotor eingesetzt, so sind <nobr>Förderungs-,</nobr> <nobr>Transport-,</nobr> Umwandlungs- und
Verteilverluste sowie der Energieaufwand für den Transport des Gases zu
berücksichtigen. In Deutschland seien das etwa sechs Prozent - die übrigen 94
Prozent erreichen den Verbraucher. Bei Gaswärmepumpen wird die im Motor
anfallende Abwärme wie bei einem Blockheizkraftwerk i.d.R. zu Heizzwecken
genutzt. Um einen vergleichbaren "globalen COP-Wert" zu erreichen, der den
Primärenergieeinsatz berücksichtigt, müsste also der COP-Wert im Gasgerät
1.08 / 0,94 = 1,15 betragen.
Der COP-Wert einer elektrischen Wärmepumpe muss also nach
Darstellung der ASUE größere Werte erreichen als
der einer Gaswärmepumpe. Der Faktor beträgt ...
<blockquote>
COPWP Elektro / COPWP Gas = 3 / 1,15 =
2,61.
</blockquote>
Der COP-Wert einer Elektrowärmepumpe müsste demnach also um den Faktor 2,61 höher
sein als der einer Gaswärmepumpe, damit beide Geräte die gleiche Menge an
Primärenergie verbrauchen.
Abhängigkeit des COP-Wertes von Umgebungsgrößen
Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass der COP-Wert keine konstante Größe
sein muss. Er hängt oft von der Umgebungstemperatur ab. Bei der Auswahl -
beispielsweise einer Wärmepumpe - ist darauf zu achten, dass insbesondere in den
typischen Betriebspunkten hohe COP-Werte erreicht werden. Erreicht eine
Wärmepumpe bei einer Temperatur oberhalb von 15°C einen COP-Wert von bis zu 6,
so ist dieser sehr gute Wert vom Verbraucher leider nur bedingt nutzbar. Die
größten Energiemengen werden benötigt, wenn niedrige Umgebungstemperaturen
vorherrschen (Heizfall). Hier werden von vielen Geräten nur noch deutlich
kleinere COP-Werte erreicht, die z. T. bei 50 Prozent des Maximalwertes liegen
können. Bei der Auswahl einer Wärmepumpe ist dies zu beachten.
Berücksichtigt man die Investitionen in Kraftwerke zur Stromerzeugung, so kann
ein flächendeckender Einsatz von Gaswärmepumpen eine sinnvolle Alternative sein.
In Japan wurden aus diesem Grund in den vergangenen Jahren mehr als 600.000
motorische Gaswärmepumpen mittlerer Leistung zum Heizen (und Kühlen)
installiert.
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ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch
e.V.
Neutralitäts-Check: Mitglieder der ASUE sind mehrheitlich Erdgas-Unternehmen
und Energieversorger. Der Verein fördert vor allem die Weiterentwicklung und
weitere Verbreitung von Technologien auf
Erdgasbasis. -
Fördermittel der Städte, Landkreise, Gemeinden, Energieversorger, Bundesländer
und des Bundes -
interaktive Online-EnergieSparRatgeber (Energieverbrauch,
Heizkostenvergleich,
PumpenCheck,
Modernisierungsratgeber)
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ausgewählte weitere Meldungen:
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siehe zudem:
- Literatur / Bücher zu den Themen
Wärmepumpe,
<a target="buecher" href="http://www.baubuch.de/wpihilfe/buecherkiste.php4?keyword=BHKW,
