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grundlagen:energiewirtschaft_und_oekologie:zunahme_elektrische_last_durch_waermepumpen

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grundlagen:energiewirtschaft_und_oekologie:zunahme_elektrische_last_durch_waermepumpen [2024/05/16 10:31] – [2. Ermittlung der 7-Tages Wärmelast] yaling.hsiao@passiv.degrundlagen:energiewirtschaft_und_oekologie:zunahme_elektrische_last_durch_waermepumpen [2025/06/13 14:45] (aktuell) – [Siehe auch] yhsiao
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 Nach der Publikation ‚Energiedaten‘ [Energiedaten] teilte sich der Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasserbereitung im Jahr 2018 wie in Tabelle 1 auf die Endenergieträger auf. Dabei stellt Erdgas einen Anteil von //f<sub>Gas</sub> // = 48,9%. In den Jahren 2019 bis 2021 blieb diese Aufteilung nahezu unverändert. Es kann davon ausgegangen werden, dass zu Zeiten hoher Wärmelast diese Aufteilung auch für eine 7-tägige Zeitperiode hinreichend genau gültig bleibt ((Vor allem zu Zeiten geringer Wärmelast könnte sich die Aufteilung unterscheiden, vor allem wenn im Sommer nur noch Trinkwarmwasser erwärmt werden muss. Da die zugehörigen Energiemengen aber im Vergleich zu denen des Gesamtjahres gering sind, ändert dies am Anteilfaktor für die bedeutenderen Phasen mit hoher Wärmelast nur sehr wenig; wie gering der Gasbezug für die Warmwasserbereitung ist, ist auch in Abb. 1 an den Werten für die Wochen im Sommer ablesbar)) .\\ Nach der Publikation ‚Energiedaten‘ [Energiedaten] teilte sich der Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasserbereitung im Jahr 2018 wie in Tabelle 1 auf die Endenergieträger auf. Dabei stellt Erdgas einen Anteil von //f<sub>Gas</sub> // = 48,9%. In den Jahren 2019 bis 2021 blieb diese Aufteilung nahezu unverändert. Es kann davon ausgegangen werden, dass zu Zeiten hoher Wärmelast diese Aufteilung auch für eine 7-tägige Zeitperiode hinreichend genau gültig bleibt ((Vor allem zu Zeiten geringer Wärmelast könnte sich die Aufteilung unterscheiden, vor allem wenn im Sommer nur noch Trinkwarmwasser erwärmt werden muss. Da die zugehörigen Energiemengen aber im Vergleich zu denen des Gesamtjahres gering sind, ändert dies am Anteilfaktor für die bedeutenderen Phasen mit hoher Wärmelast nur sehr wenig; wie gering der Gasbezug für die Warmwasserbereitung ist, ist auch in Abb. 1 an den Werten für die Wochen im Sommer ablesbar)) .\\
 \\ \\
-<sub>**//Tabelle 1 Raumwärme und Warmwasser in DE im Jahr 2018; Aufteilung auf die Endenergieträger (Quelle: [Energiedaten], Systematik der AGEB)// ** </sub> \\ +<sub>**//Tabelle 1 Raumwärme und Warmwasser in DE im Jahr 2018; Aufteilung auf die Endenergieträger (Quelle: [Energiedaten], Systematik der AGEB)// ** </sub>
-|Öl | 20,8%|+
  
 +|Öl|   20,8%|
 |Gas|  48,9%| |Gas|  48,9%|
 |Strom|  4,9%| |Strom|  4,9%|
 |Fernwärme|  7,9%| |Fernwärme|  7,9%|
 |Kohle|  1,1%| |Kohle|  1,1%|
-|Erneuerbare|  16.2%| +|Erneuerbare|  16,2%| 
-|Sonstige|  0.1%|+|Sonstige|  0,1%|
  
-Erdgaskessel im Bestand in Deutschland weisen jahresmittlere Kesselwirkungsgrade für Heizung und WW-Bereitung im Winter von rund $\eta_K$ = 89,2% auf (eigene Berechnung auf Basis [Wolff 2004])((Achtung: Hier handelt es sich nicht um den Gesamtwirkungsgrad bei diesen Anwendungen, sondern allein um den Verlust durch die Wärmeerzeuger selbst (Standby, Abstrahl- und Abgasverluste). Nicht enthalten in diesem Wirkungsgrad sind die Verluste von Speicherung und Wärmeverteilung; diese sind nicht unerheblich, sie bleiben jedoch bei einer Umstellung auf Wärmepumpen in ähnlicher Höhe erhalten bzw. steigen geringfügig an, da in einigen Fällen zusätzliche Speicher erforderlich werden. In [Wolff 2004] wurde für Erdgaskessel im Bestand in Deutschland ein mittlerer Jahresnutzungsgrad bzgl. Brennwert von 86,6% im Heizfall gemessen. In diesem Bereich liegen auch Messungen des PHI. Neuere Kessel sind etwas besser, wir verwenden einen Wert von $%%\%%eta_K$ = 89,2%.)) . Die in Form von warmem Heizwasser für Raumheizung und Warmwasserbereitung an die Gebäudewärmeverteilungen gelieferte Leistung beträgt damit mindestens\\+Erdgaskessel im Bestand in Deutschland weisen jahresmittlere Kesselwirkungsgrade für Heizung und WW-Bereitung im Winter von rund $\eta_K$ = 89,2% auf (eigene Berechnung auf Basis [Wolff 2004])((Achtung: Hier handelt es sich nicht um den Gesamtwirkungsgrad bei diesen Anwendungen, sondern allein um den Verlust durch die Wärmeerzeuger selbst (Standby, Abstrahl- und Abgasverluste). Nicht enthalten in diesem Wirkungsgrad sind die Verluste von Speicherung und Wärmeverteilung; diese sind nicht unerheblich, sie bleiben jedoch bei einer Umstellung auf Wärmepumpen in ähnlicher Höhe erhalten bzw. steigen geringfügig an, da in einigen Fällen zusätzliche Speicher erforderlich werden. In [Wolff 2004] wurde für Erdgaskessel im Bestand in Deutschland ein mittlerer Jahresnutzungsgrad bzgl. Brennwert von 86,6% im Heizfall gemessen. In diesem Bereich liegen auch Messungen des PHI. Neuere Kessel sind etwas besser, wir verwenden einen Wert von <sup>((3)))</sup>lt;nowiki> %%\%%</nowiki> eta_K$ = 89,2%.)) . Die in Form von warmem Heizwasser für Raumheizung und Warmwasserbereitung an die Gebäudewärmeverteilungen gelieferte Leistung beträgt damit mindestens\\
 \\ \\
 $\displaystyle {P_{H \& W} = \frac {P_{Gas}\cdot \eta_K } { f_{Gas} }\;\;\;\;\; }$\\ $\displaystyle {P_{H \& W} = \frac {P_{Gas}\cdot \eta_K } { f_{Gas} }\;\;\;\;\; }$\\
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 Setzen wir hier die Werte für den Gasbezug in Woche 6 des Jahres 2018, den Gasanteil dieser Versorgung und den angegebenen Kesselwirkungsgrad ein, so ergibt sich die((konservativ abgeschätzte))  höchste 7-Tages-Mittelleistung an Wärmeleistungsbedarf $P_{H \& W;7}$ für Heizung und Warmwasserbereitung in Deutschland zu mindestens\\ Setzen wir hier die Werte für den Gasbezug in Woche 6 des Jahres 2018, den Gasanteil dieser Versorgung und den angegebenen Kesselwirkungsgrad ein, so ergibt sich die((konservativ abgeschätzte))  höchste 7-Tages-Mittelleistung an Wärmeleistungsbedarf $P_{H \& W;7}$ für Heizung und Warmwasserbereitung in Deutschland zu mindestens\\
 \\ \\
-$P_{H \& W;7}$ = 128,54 GW $\cdot$ 0,892 / 0,489 = 234,4 GW.\\+$P_{H \& W;7}$ = 128,54 GW $\cdot$ 0,892 / 0,489 = 234,4 GW.
  
  
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 <sub>**//Abb. 4  Lastverlauf im Stromnetz (2018 Gesamt); Quelle [E-Charts 2024].//**</sub> \\ \\ \\ \\  <sub>**//Abb. 4  Lastverlauf im Stromnetz (2018 Gesamt); Quelle [E-Charts 2024].//**</sub> \\ \\ \\ \\ 
  
-=====7. Jahresenergiebedarf für Heizung und Warmwasser =====+===== 7. Jahresenergiebedarf für Heizung und Warmwasser =====
  
-An anderer Stelle hatten wir beriets den gesamten Endenergieaufwand für die Anwendungen Raumheizung und Warmwasserbereitung bestimmt (siehe [[/grundlagen/analyse_zum_energieverbrauch_in_deutschland|Aufteilung des Endenergieverbrauchs in Deutschland]]). Im Jahr 2019 ergab sich dabei ein Endenergiebedarf für die Raumheizung von 26,6% und für Warmwasser von 5,3%, entsprechend +An anderer Stelle hatten wir bereits den gesamten Endenergieaufwand für die Anwendungen Raumheizung und Warmwasserbereitung bestimmt (siehe [[..:analyse_zum_energieverbrauch_in_deutschland|Aufteilung des Endenergieverbrauchs in Deutschland]]). Im Jahr 2019 ergab sich dabei ein Endenergiebedarf für die Raumheizung von 26,6% und für Warmwasser von 5,3%, entsprechend 
-^Jahreswerte ^ TWh/a ^ Anteil ^+ 
 +^Jahreswerte^TWh/a^Anteil|
 |Endenergie 2019 insgesamt  |  2492,6  |  100%  | |Endenergie 2019 insgesamt  |  2492,6  |  100%  |
-|davon Endenergie für Raumwärme |  662,7  |  26,6%  | +|davon Endenergie für Raumwärme|  662,7  |  26,6%  | 
-|sowie Endenergie für Warmwasser |  131,1  |  5,3%  | +|sowie Endenergie für Warmwasser|  131,1  |  5,3%  | 
-|  <sub>Quelle dieser Daten: [Energiedaten] </sub>  ||| \\ \\  +|<sub>Quelle dieser Daten: [Energiedaten] </sub>    ||| 
-Insgesamt rund 32% des Endenergieverbrauchs in Deutschland dient der Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser, dieser Anteil ist höher als jeder andere in der Energiebilanz, gefolgt vom Verkehr((mit rund 30%)). Diese Aufteilung der Jahresverbrauchswerte ist konsistent mit der Aufteilung des Leistungsbedarfs, die wir in den Abschnitten 1 bis 5 ermittelt haben. Wir weisen darauf hier noch einmal gesondert hin, weil in einigen Statistiken, die nicht die Energieanwendung im Fokus haben, sondern die Bereitstellung von Energieträgern, ein abweichender Eindruck erweckt wird, welcher die Raumheizung als weit weniger bedeutend erscheinen lässt: Das hat seine Ursache darin, dass z.B. die CO<sub>2</sub>-Emissionen Kraftwerken und Heizwerken zugeordnet werden, ohne dass der Anwendungszweck des dort erzeugten Stroms oder der dort erzeugten Wärme betrachtet wird. Der Verursacher für den Betrieb eines Kraftwerks oder Heizwerks ist jedoch der Strom- und Wärmebedarf der Gebäude, die daraus jeweils versorgt werden. Dies richtig einzuordnen ist bedeutend, weil nur so der Umstellungsaufwand des Energiesystems korrekt eingeschätzt werden kann.\\ \\ + 
 +Insgesamt rund 32% des Endenergieverbrauchs in Deutschland dient der Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser, dieser Anteil ist höher als jeder andere in der Energiebilanz, gefolgt vom Verkehr((mit rund 30%)) . Diese Aufteilung der Jahresverbrauchswerte ist konsistent mit der Aufteilung des Leistungsbedarfs, die wir in den Abschnitten 1 bis 5 ermittelt haben. Wir weisen darauf hier noch einmal gesondert hin, weil in einigen Statistiken, die nicht die Energieanwendung im Fokus haben, sondern die Bereitstellung von Energieträgern, ein abweichender Eindruck erweckt wird, welcher die Raumheizung als weit weniger bedeutend erscheinen lässt: Das hat seine Ursache darin, dass z.B. die CO<sub>2</sub>-Emissionen Kraftwerken und Heizwerken zugeordnet werden, ohne dass der Anwendungszweck des dort erzeugten Stroms oder der dort erzeugten Wärme betrachtet wird. Der Verursacher für den Betrieb eines Kraftwerks oder Heizwerks ist jedoch der Strom- und Wärmebedarf der Gebäude, die daraus jeweils versorgt werden. Dies richtig einzuordnen ist bedeutend, weil nur so der Umstellungsaufwand des Energiesystems korrekt eingeschätzt werden kann.\\ 
 +Für eine realistisch umsetzbare Wärmewende (= Umstellung von Heizung und Warmwasserbereitung auf erneuerbare Energie) ergeben sich aus der hier dargelegten Analyse folgende Voraussetzungen
  
-Für eine realistisch umsetzbare Wärmewende (= Umstellung von Heizung und Warmwasserbereitung auf erneuerbare Energie) ergeben sich aus der hier dargelegten Analyse folgende Voraussetzungen\\  
   * Die weitgehende Umstellung auf elektrische Energie als Endenergiequelle für die Heizsysteme ist alternativlos. Die Basis dafür sind Wärmepumpen - direktelektrische Systeme haben einen weit zu hohen Leistungsbedarf.   * Die weitgehende Umstellung auf elektrische Energie als Endenergiequelle für die Heizsysteme ist alternativlos. Die Basis dafür sind Wärmepumpen - direktelektrische Systeme haben einen weit zu hohen Leistungsbedarf.
   * Der sich dadurch einstellende zusätzliche mittlere Leistungsbedarf im Stromnetz im Winter ist allerdings bedeutend. Daraus ergeben sich zwei weitere unverzichtbare Bestandteile für ein Gelingen dieser Umstellung   * Der sich dadurch einstellende zusätzliche mittlere Leistungsbedarf im Stromnetz im Winter ist allerdings bedeutend. Daraus ergeben sich zwei weitere unverzichtbare Bestandteile für ein Gelingen dieser Umstellung
-    - Insbesondere die Windenergieerzeugung muss in deutlich höherem Umfang als bisher geplant hochgefahren werden. +      - Insbesondere die Windenergieerzeugung muss in deutlich höherem Umfang als bisher geplant hochgefahren werden. 
-    - Der Wärmeleistungsbedarf der bestehenden Gebäude muss spürbar reduziert werden (mindestens um rund 50% im Durchschnitt). +      - Der Wärmeleistungsbedarf der bestehenden Gebäude muss spürbar reduziert werden (mindestens um rund 50% im Durchschnitt). 
- +
 Die angegebene Voraussetzungen sind innerhalb eines Zeitraums von rund 20 bis 30 Jahren realistisch umsetzbar - am Ende dieses Zeitraums liegt der CO<sub>2</sub>-Ausstoß für die Raumheizung dann in der Größenordnung von Null. Die Umsetzung setzt allerdings voraus, dass alle sich jeweils bietenden Gelegenheiten der Umstellung auf Wärmepumpen (z.B. eine Ohnehin-Kesselerneuerung) und alle Anlässe zur Verbesserung des Wärmeschutzes (z.B. Neueindeckung des Daches, Auswechseln von Fenstern) genutzt werden, um die jeweils betroffenen Systeme und Komponenten mit Energieeffizienz nach dem Stand der Technik nachzurüsten. Die angegebene Voraussetzungen sind innerhalb eines Zeitraums von rund 20 bis 30 Jahren realistisch umsetzbar - am Ende dieses Zeitraums liegt der CO<sub>2</sub>-Ausstoß für die Raumheizung dann in der Größenordnung von Null. Die Umsetzung setzt allerdings voraus, dass alle sich jeweils bietenden Gelegenheiten der Umstellung auf Wärmepumpen (z.B. eine Ohnehin-Kesselerneuerung) und alle Anlässe zur Verbesserung des Wärmeschutzes (z.B. Neueindeckung des Daches, Auswechseln von Fenstern) genutzt werden, um die jeweils betroffenen Systeme und Komponenten mit Energieeffizienz nach dem Stand der Technik nachzurüsten.
  
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- +=====Siehe auch ==== 
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 +Online-Vortrage [[:passivhausvideo:online-vortraege:heizen_mit_waermepumpen_auch_im_altbau]]
grundlagen/energiewirtschaft_und_oekologie/zunahme_elektrische_last_durch_waermepumpen.1715848289.txt.gz · Zuletzt geändert: von yaling.hsiao@passiv.de