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

Es gibt im Internet viele Rechnungen dazu. Manche davon recht abenteuerlich, da nicht alle Kosten aufgeführt werden. Wir wollen hier am Beispiel des neuen Einbaus in ein  KFW Haus mit 160 m² die zu erwartenden Jahreskosten mit den aktuellen Werten 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.

2) Neubau eines KFW 55 Einfamilienhaus mit 160 m²

Wir gehen von den für die KFW 55 Häuser festgelegten Werte von max 35 kWh/m²Jahr zzgl 15 kWh/m²Jahr für die Erzeung von Heisswasser für einen 4-Personen Haushalt aus. Damit ergibt sich bei einer Wohnfläche von 160 m² ein maximaler Primärenergieverbrauch von 8 000 kWh. Eine moderne Gasbrennwerttherme mit einem Wirkungsgrad von 1,1 erzeugt daraus eine Gesamtwärme von 8 800 kWh, die nun auch Ausgangsbasis für die Wärmepumpe. Unabhängig davon, ob überhaupt eine Gastherme per Bauerlaubnis möglich wäre noch ob Gasanschluß bereits iegt, vergleichen wir eine neue Gasbrennwerttherme 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.

KFW 55 Haus 160 m², Dortmund Einheit Gasbrennwert-therme Wärmepumpe mit Netzstrom Wärmepumpe mit Strom aus eigener PV Heizbedarf kWh 8 800 8 800 8 800 Normnutzungsgrad   1,1 5,2 5,2 Primärenergieverbrauch kWh 8 000 1 692 1 692 Energiekosten €/kWh 0,075 0,32 0,067 Betriebskosten per Jahr €/Jahr 603 542 113 in % zur Gastherme %   90% 19%           CO2 Ausstoß pro Jahr kg 1 760 679 0 CO2 in % zur Gastherme %   39% 0%

1.1 Jährliche Betriebskosten

Der Heizbedarf bei den KfW Häusern ist festgeschrieben. Entsprechende Maßnahmen an Dämmung, Fenster und Dichtheit sind zu unternehmen, daß die Werte z.B. für KfW 55 von max 35 zzgl 18 kWH/m²-Jahr erreicht werden. Damit ergibt sich ein deutlich niedrigerer Heizbedarf als bei alten Häusern. Für ein 160m² Haus reicht eine Wärmepumpe mit 10 kW Heizleistung gut aus.

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 5,2. 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 8 800 durch den Wirkungsgrad der jeweiligen Heizung. Bei Gas liegt dieser bei 8 000 kWh und bei der Wärmepumpe bei 1 692 kWh. Mit dem jeweiligen Gas- und vom Strompreis pro kWh bei Netzbezug ergeben sich damit jährliche Kosten von 603 € für die Gastherme und 542 € für die elektrisch betriebene Wärmepumpe. Die Wärmepumpe ist im Betrieb 10% günstiger als die Gas-Brennwerttherme.

Der CO2 Ausstoß unterscheidet sich schon deutlicher. Die Gastherme produziert im Jahr 1,7 Tonnen CO2 , die netzbetriebene Wärmepumpe mit 0,7 Tonnen nur 39% 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 10 kW benötigt eine Photovoltaikanlage mit mindestens 4 kWp. Heutzutage rechnet man mit ca 1 300 € pro 1 kWp inklusive Panele, Inverter, Speicher und Installation. Das ergibt Anschaffungskosten von ca. 5200 € für das PV Feld. Für eine geplante 20 jährige Nutzungsdauer sind diese Anschaffungskosten durch 20 zu teilen, was jährliche rechnerische Kosten von 260 € ergibt.

Aus PVgis läßt sich der Stromertrag dieser PV Anlage mit 4 kWp in Dortmund und Ausrichtung nach Süden zu 3 935 kWh ermitteln. Dieser Stromertrag liegt um das Doppelte über dem 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 260 € 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 1 692 kWh ergibt einen Betrag von 112 € als jährliche Betriebskosten der Wärmepumpe, wenn diese aus einer Photovoltaikanlage mit mind 4 kWp versorgt wird. Sie liegen mit 19% bei einem Viertel 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 3 935 kWh ergäben sich 200 kg CO2 für die 4 kWp PV Anlage. Das ist immer noch ein Bruchteil, nämlich 11% gegenüber der Gastherme.

1.3 Berücksichtigung der Anschaffungskosten

Der Einbau einer 10 kW Gastherme kosten mit durchschnittlich 8 000 € annähernd zwei Drittel gegenüber einer Wärmepumpe - vor Förderung der Bafa. Nach Ausnutzung der 35% igen Förderung der BAFA liegt die Wärmepumpe um knapp 10% über einer Gastherme. Absolut sind das jedoch nur 800 €.

Mitsamt den Kosten für eine 4 kWp PV Anlage käme der Gesamtaufwand für eine Wärmepumpe mit PV auf 13 975 €. Schreibt man die Gesamtinvestitionen auf die Nutzungsdauer von 20 Jahre ab, ergibt sich ein rechnerischer Aufwand von 400 € für die Gastherme, 439 € für die Wärmepumpe mit Strombezug vom Netz und 699€ 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 980 € gegenüber 1003 € bei der Gastherme. Also annähernd gleich bis auf 23€ zum Vorteil der Wärmepumpe..

Die Wärmepumpe mit eigens erzeugtem Strom ist ein Viertel billiger als die Gastherme. Die Wärmepumpe mit Strombezug aus dem Netz knapp, nämlich  6% günstiger 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 6 kW. Wir setzen diese Kälteleistung nun für alle 3 Beispiele gleich und vergleichen die Kosten.

Klimaanlage und Wärmepumpe dieser Größenordnung haben einen saisonalen Wirkungsgrad von 5,2, d.h. sie benötigen 6 / 5,2 = 1,15 kW Strom für die Kälteleistung von 6 kW– gemittelt über das Jahr bei unterschiedlichen Außentemperaturen. Bei einer Laufzeit von 2 Monaten ergeben sich damit ein Stromverbrauch von 554 kWh = 2 Monate x 30 Tage x 8 Stunden pro Tag * 6 kW Kälteleistung / Wirkungsgrad von 5,2. Das multipliziert mit Stromkosten von 0,32 ergibt jährliche Kosten von 177 € für die separate Klimaanlage bei der Gastherme und 177€ 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. 4 000 €. Die Gebläsekonvektoren, die bei der Wärmepumpe zusätzlich notwendig sind, ca. 2 000 €. 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 200 €/Jahr, und für die Gebläsekonvektoren 100 €/Jahr. Addiert man nun die Betriebskosten hinzu, fallen für die Gastherme und separate Klimaanlage 377 €, für die Wärmepumpe mit Strombezug 277€ und für die Wärmepumpe mit Strom aus dem PV Feld 100 €/Jahr an.

In der Gesamtbetrachtung Heizen und Kühlen ist die Gastherme mit der zusätzlichen Klimaanlage 9 % 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 ein Drittel unter denen der Gastherme mit 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%. 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 ca 6% günstiger als eine Gastherme ist.  Berücksichtigt man die Option Kühlen, so werden die Wärmepumpen 10% 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 63% 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.