Wie sind die Jahreskosten für Wärmepumpen im Vergleich mit anderen Heizungen beim Austausch ?

Es gibt im Internet viele Rechnungen dazu. Manche davon recht abenteuerlich, da nicht alle Kosten aufgeführt werden. Wir wollen hier am Beispiel einer auszutauschenden Gastherme für ein 180 m² Wohnhaus mit mittllerer  Dämmung die zu erwartenden Jahreskosten auf Basis der aktuellen Werte vom Stand Feb 2021 für Strom- Gaskosten und BAFA Förderungen durchrechnen. Das soll die Frage beantworten, on und wann sich eine Wärmepumpe finanziell lohnt - mit allen Kosten für Betrieb und Anschaffung.

1) Austausch einer bestehenden Gastherme für ein Einfamilienhaus mit 180 m², mittlerer Dämmung, Standort Dortmund

Wir nehmen hier den über 15 Jahre gemessenen und gemittelten jährlichen Verbrauch an Erdgas von ca. 20 000 kWh. Die Gastherme ist 20 Jahre alt, machte schon Mucken und es stellt sich die Frage, was ist günstiger.

Dazu vergleichen wir eine neue Gastherme mit 2 Installationen von Wärmepumpe, nämlich die eine betrieben mit Netzstrom und die andere betrieben mit Strom vom eigenen Photovoltaikfeld auf dem Dach. Wir kommen später dazu, warum wir die PV mit aufnehmen.

Einfamilienhaus 160 m², mittlere Dämmung, Dortmund Einheit Gasbrennwert-therme Wärmepumpe mit Netzstrom Wärmepumpe mit Strom aus eigener PV Heizbedarf kWh 20 000 20 000 20 000 Normnutzungsgrad   1,1 4,6 4,6 Primärenergieverbrauch kWh 18 182 4 348 4 348 Energiekosten €/kWh 0,075 0,32 0,067 Betriebskosten per Jahr €/Jahr 1 371 1 391 287 in % zur Gastherme %   101% 21%           CO2 Ausstoß pro Jahr kg 4 190 1 743 0 CO2 in % zur Gastherme %   42% 0%

1.1 Jährliche Betriebskosten

Der Heizbedarf bei alten Häusern mit mittlerer Dämmung liegt bei ca. 70 – 100 W/m². Der über 15 Jahre gemessene liegt nach Berücksichtigung einer Heizperiode von knapp 300 Tagen pro Jahr für Dortmund mit 80 W/m² im unteren Sollfeld. Der Normnutzungsgrad neuer Gasthermen liegt bei 110%, da diese auch die Abwärme des verbrannten Gases nutzen. Zur genauen Definition des Normnutzungsgrades verweisen wir auf das Internet. Absolut ausgedrückt, also ohne Prozent ergibt das einen Wirkungsfaktor von 110% / 100 = 1,1.

Wärmepumpen dieser Größe haben einen saisonalen Wirkungsgrad von 4,6. Dieser wird von dritten Instituten gemäß fester Normen gemessen und berücksichtigt die unterschiedlichen Temperaturen im Jahresmittel, also sehr kalt im Februar und eher milder im Oktober. Der Primärenergieverbrauch ergibt aus der Division des Bedarfes von 20 000 durch den Wirkungsgrad der jeweiligen Heizung. Bei Gas liegt dieser bei 18 182 kWH und bei der Wärmepumpe bei 4 348 kWh. Mit dem jeweiligen Gas- und vom Strompreis pro kWh bei Netzbezug ergeben sich damit jährliche Kosten von 1 371 € für die Gastherme und 1 391 € für die elektrisch betriebene Wärmepumpe. Es gibt also fast keinen Kostenunterschied im Betrieb beider Heizungsarten.

Der CO2 Ausstoß unterscheidet sich schon deutlicher. Die Gastherme produziert im Jahr 4,2 Tonnen CO2 , die netzbetriebene Wärmepumpe mit 1,7 Tonnen nur 42% gegenüber der Gastherme. Das liegt an dem Energiemix des bezogenen Stromes. Wird ausschließlich Ökostrom bezogen, so reduzierte sich der CO2 Ausstoß weiter.

1.2 Strombezug aus Netz vom Versorger oder mit Photovoltaik selbst erzeugt

Anderst wird es, wenn man den Strom nicht vom Netz bezieht, sondern ihn über PV selbst herstellt. Eine Wärmepumpe mit einer Heizleistung von 20 kW benötigt eine Photovoltaikanlage mit mindestens 6 kWp. Heutzutage rechnet man mit ca 1 300 € pro 1 kWp inklusive Panele, Inverter, Speicher und Installation. Das ergibt Anschaffungskosten von ca. 7800 € für das PV Feld. Für eine geplante 20 jährige Nutzungsdauer sind diese Anschaffungskosten durch 20 zu teilen, was jährliche rechnerische Kosten von 390 € ergibt.

Aus PVgis läßt sich der Stromertrag dieser PV Anlage mit 6 kWp in Dortmund und Ausrichtung nach Süden zu 5 900 kWh ermitteln. Dieser Stromertrag liegt um 30% höher als der Strombedarf der Wärmepumpe, sodaß wir hier annehmen können, daß die PV den gesamten Jahresbedarf der Wärmepumpe abdecken kann. Teilt man nun die järhrlichen rechnerischen Kosten von 390 € für die PV Anlage durch den Stromertrag, so ergibt sich ein rechnerischer Strompreis von 0,067 €/kWh.

Dieser mutlipliziert mit dem Jahresverbauch der Wärmepumpe von 4 348 kWh ergibt einen Betrag von 287 € als jährliche Betriebskosten der Wärmepumpe, wenn diese aus einer Photovoltaikanlage mit mind 6 kWp versorgt wird. Sie liegen mit 28% bei einem Drittel gegenüber der Gastherme.

Der CO2 Ausstoß liegt bei 0, da zu 100% aus erneuerbaren Energien. Nachhaltigkeitsmanager rechnen dennoch die CO2-Kosten für die Herstellung der PV Anlage dagegen. Das ist richtig. Diese sind jedoch schwer zu ermitteln und die meisten Modelle liegen bei ca 50 g - 80 g /erzeugter kWh. Bei einem erzeugten Strom von 5 900 kWh ergäben sich 295 kg CO2 für die 6 kWp PV Anlage. Das ist immer noch ein Bruchteil, nämlich 7% gegenüber der Gastherme.

1.3 Berücksichtigung der Anschaffungskosten

Der Einbau einer 20 kW Gastherme kosten mit durchschnittlich 9000 € annähernd die Hälfte gegenüber einer Wärmepumpe - vor Förderung der Bafa. Selbst nach Ausnutzung der 35% igen Förderung der BAFA liegt die Wärmepumpe um knapp 20% über einer Gastherme.

Mitsamt den Kosten für eine 6 kWp PV Anlage käme der Gesamtaufwand für eine Wärmepumpe mit PV auf 19 050 €. Schreibt man die Gesamtinvestitionen auf die Nutzungsdauer von 20 Jahre ab, ergibt sich ein rechnerischer Aufwand von 450 € für die Gastherme, 553 € für die Wärmepumpe mit Strombezug vom Netz und 953€ für die Wärmepumpe mit eigens erzeugtem Strom aus der PV Anlage.

Der große Vorteil für die Wärmepumpe resultiert nun aber aus den jährlichen Betriebskosten. Da diese mit eigens erzeugtem Strom bei knapp 20% gegenüber der Gastherme liegen, addieren sich die Gesamtkosten aus jährlicher Abschreibung und Betriebskosten auf 1 240 € gegenüber 1820 € bei der Gastherme.

Die Wärmepumpe mit eigens erzeugtem Strom ist ein Drittel billiger als die Gastherme. Die Wärmepumpe mit Strombezug aus dem Netz ca. 7% teurer als die Gastherme.

1.4 Option Kühlen - Billiger oder teurer ?

Wärmepumpen können auch kühlen. Dazu müssen jedoch zusätzlicher Gebläsekonvektoren eingebaut werden, die die Raumluft abkühlen UND die im Raum vorhandene Feuchte kontrollieren. Von einer Kühlung mit den vorhandenen Radiatoren oder Fußbodenheizung wird dringend abgeraten. Sehen Sie dazu auch Kapitel Fragen und Antworten, das dazu ausführlich Stellung nimmt.

Gasthermen können nicht kühlen. Will man hier kühlen, muß man eine separate Klimaanlage installieren. Während im Winter fast das ganze Haus beheizt werden soll, trifft die Kühlung des Hauses im heissen Sommer meist nur auf einen Teil des Hauses zu. Keller, Küchen und Bäder werden in Deutschland seltenst gekühlt, sondern meist Wohnräume, Schlafzimmer und Kinderzimmer. Damit reduziert sich die Anlagengröße einer Klimaanlage meist auf die Hälfte, in unserem Beispiel auf 10 kW. Wir setzen diese Kälteleistung nun für alle 3 Beispiele gleich und vergleichen die Kosten.

Klimaanlage und Wärmepumpe haben einen saisonalen Wirkungsgrad von 5, d.h. sie produzieren aus 2 kW Strom 10 kW Kälteleistung – gemittelt über das Jahr bei unterschiedlichen Außentemperaturen. Bei einer Laufzeit von 2 Monaten ergeben sich damit ein Stromverbrauch von 960 kWh = 2 Monate x 30 Tage x 8 Stunden pro Tag * 10 kW Kälteleistung / Wirkungsgrad von 5. Das multipliziert mit Stromkosten von 0,32 ergibt jährliche Kosten von 307 € für die separate Klimaanlage bei der Gastherme und 307€ für die installierte Wärmepumpe im Kühlmodus bei dem Strombezug aus dem Netz. Wird allerdings die Wärmepumpe mit den Strom aus der eigenen PV Anlage versorgt, so sind die Stromkosten für das Kühlen bei 0.

Die Anschaffung einer separaten Klimaanlage kostet in dieser Größenordnung ca. 7 000 €. Die Gebläsekonvektoren, die bei der Wärmepumpe zusätzlich notwendig sind, ca. 2 500 €. Sie sind deutlich günstiger, da die teure Außeneinheit und die aufwendige Montage bei der separaten Klimaanlage entfallen. Werden die zusätzlichen Gebläsekonvektoren ausschließlich für das Kühlen verwendet, so beteiligt sich die Bafa NICHT. Auf die Nutzungsdauer von 20 Jahre abgeschrieben, errechnen sich für den Fall der Gastherme und Klimaanlage 350 €/Jahr, und für die Gebläsekonvektoren 125 €/Jahr. Addiert man nun die Betriebskosten hinzu, fallen für die Gastherme und separate Klimaanlage 657 €, für die Wärmepumpe mit Strombezug 432€ und für die Wärmepumpe mit Strom aus dem PV Feld 125 €/Jahr an.

In der Gesamtbetrachtung Heizen und Kühlen ist nun die Gastherme mit der zusätzlichen Klimaanlage 4 % teurer als die Wärmepumpe mit den zusätzlichen Gebläsekonvektoren und Strombezug vom Netz. Hat man jedoch ein PV Feld auf dem Dach und ist Selbstversorger, dann liegen die Gesamtkosten der Wärmepumpe mit Heizen und Kühlen knapp bei der Hälfte von der Gastherme und separater Klimaanlage.

Nutzt man die Gebläsekonvektoren zum Kühlen UND Heizen, was die ohne Probleme und Zusatzaufwand können, so fördert die BAFA den Einbau der Gebläsekonvektoren mit 35%. Damit läßt sich auch eventuell die Vorlauftemperatur in Raumen mit schwachen Radiatoren senken. Die jährlichen Gesamtkosten für den Einbau senken sich etwas für die Wärmepumpe, wodurch am Ende die Wärmepumpen noch günstiger als die Gastherme werden.

Summarisch kann man sagen, daß der Einbau einer Wärmepumpe ohne PV ausschließlich aus Kostengründen und nur für das Heizen nicht die erhofften Einsparungen ergibt. Berücksichtigt man die Option Kühlen, so werden die Wärmepumpen etwas günstiger, da eine aufwendige separate Klimaanlage im Fall der Gastherme entfällt.

Der Betrieb der Wärmepumpe mit eigenem PV Strom bietet jedoch einen gewaltigen Vorteil gegenüber der Gastherme von bis zur Hälfte der jährlichen Kosten – trotz höherer Anschaffungskosten für die Anlagen. Das ist eigentlich die günstigste und zukunftssicherste Form der Heizung, bei der man auch für die zunehmend heißeren Sommer und Strompreissteigerung gut gewappnet ist.
Ein andere Frage ist der CO2 Ausstoß und die Zukunftssicherheit von Gasthermen. Das liegt aber in der persönlichen Entscheidung des Betreibers.