Stromverbrauch einer Wärmepumpe ermitteln

1. Luftwärmepumpe (Luft-Luft-Wärmepumpe oder Luft-Wasser-Wärmepumpe)
2. Sole-Wasser-Wärmepumpe (auch Erdwärmepumpe)
3. Wasserwärmepumpe (auch Wasser-Wasser-Wärmepumpe)

Die Jahresarbeitszahl von Luftwärmepumpen liegt bei durchschnittlich 3,1. Der Stromverbrauch ist damit im Vergleich zu den anderen Wärmepumpen-Arten am höchsten. Luftwärmepumpen sind dennoch die mit Abstand am häufigsten genutzten Wärmepumpen, da sie besonders einfach zu installieren und verhältnismäßig günstig sind, da keine zusätzlichen Kosten für die Erschließung der Wärmequelle anfallen.

Sole-Wasser-Wärmepumpen erreichen im Schnitt eine Jahresarbeitszahl von 4,1 und weisen somit im Vergleich eine mittlere Effizienz auf. Um die gleiche Menge an Wärme bereitzustellen, benötigen Sie weniger Strom als Luft- aber mehr als Wasserwärmepumpen.

Wasserwärmepumpen können eine Jahresarbeitszahl von bis zu 5 erreichen. Tendenziell lohnen sich die Geräte trotz hoher Installationskosten immer dort, wo der Wärmebedarf besonders hoch ist. In diesen Fällen lassen sich die anfänglich hohen Kosten leichter amortisieren.

Unter gleichen Bedingungen eingesetzt, ist der Stromverbrauch bei Luftwärmepumpen am höchsten, bei Wasserwärmepumpen am niedrigsten. Dennoch gibt es gute Gründe, nicht allein auf den Stromverbrauch und die damit zusammenhängenden Stromkosten zu achten.

Als Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe dient der COP-Wert („Coefficient of Performance“). Das ist eine im Labor unter Standardbedingungen ermittelte Kennzahl, die das  Verhältnis von erzeugter Wärmeleistung und der dazu erforderlichen Antriebsenergie (Strom) angibt. Über den COP-Wert lassen sich somit verschiedene Wärmepumpen hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit untereinander vergleichen. Für die Praxis ist der Wert allerdings eher wenig aussagekräftig.

Um die Effizienz einer Wärmepumpe unter realen Bedingungen anzugeben, wird deshalb die Jahresarbeitszahl (JAZ) verwendet. Die Kennzahl hängt direkt mit dem Stromverbrauch zusammen, da sie angibt, wie viele Einheiten Wärmeenergie aus einer Einheit elektrischer Energie (Strom) gewonnen werden. 

Die Jahresarbeitszahl einer konkreten Wärmepumpe kann allerdings erst im Betrieb ermittelt werden (genauer: nach einem Jahr). Daher verwendet man für die Auslegung aus der Praxis bekannte JAZ, die häufig auch als Spanne oder Durchschnittswert angegeben werden.

Die Jahresarbeitszahl drückt, wie bereits erwähnt, das Verhältnis von erzeugter Wärmeleistung zu eingesetzter Antriebsenergie im realen Betrieb aus. Dieses Verhältnis wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, so vom Heizbedarf, der unter anderem von der Größe der beheizten Räume und den Wärmeverlusten abhängt. 

Eine besondere Bedeutung hinsichtlich des Stromverbrauchs der Wärmepumpe kommt der Dämmung zu. In einem schlecht gedämmten Gebäude muss bei ansonsten gleichen Rahmenbedingungen mehr Heizenergie eingesetzt werden, um die gleiche Raumtemperatur wie in einem gut gedämmten Gebäude zu erreichen. Dazu muss die Vorlauftemperatur (d.h. die Temperatur des Wassers im Heizkreislauf vor der Heizung) erhöht werden. Das wiederum heißt, dass die Wärmepumpe mehr Wärme zur Verfügung stellen muss, was nur durch den Einsatz von mehr Strom für eine höhere Kompression des Kältemittels möglich ist. Um also die gleiche Raumtemperatur zu erreichen, wird bei einem schlecht gedämmten Gebäude mehr Strom zum Betrieb der Wärmepumpe benötigt. Das heißt im Umkehrschluss auch, zwei Wärmepumpen mit gleichem COP-Wert realisieren in der Praxis, abhängig von den vorliegenden Bedingungen, unterschiedliche Jahresarbeitszahlen. Eine gute Dämmung sorgt also dafür, dass weniger Wärme zum Heizen erzeugt werden muss und hilft so, Geld zu sparen.

Der eigentliche Vorteil der Wärmepumpe im Vergleich zur Öl- oder Gasheizung besteht darin, dass diese nach einem komplett anderen Prinzip arbeitet. Wird Wärme durch das Verbrennen von Öl oder Gas erzeugt, handelt es sich um eine Energieumwandlung, bei der immer nur maximal so viel Energie gewonnen werden kann, wie im Energieträger gespeichert ist.  Deshalb liegt der Wirkungsgrad für diese Vorgänge bei einer fossilen Heizung immer unter 1.

Die Wärmepumpe macht sich jedoch ein Prinzip zunutze, das vom Kühlschrank her bekannt ist. Die Wärme wird unter Aufwendung von mechanischer Arbeit (Pumpen) von einem Wärmereservoir (z.B. Außenluft) in ein anderes (z.B. Heizanlage) transportiert. Die für den Transport eingesetzte Energie (Strom) ist dabei kleiner als die Menge der transportierten Energie (Wärme). Daher liegt die Jahresarbeitszahl für Wärmepumpen (deutlich) über 1. 

Der Stromverbrauch einer Wärmepumpe ist, wie bereits erwähnt, abhängig vom Heizenergiebedarf und der Jahresarbeitszahl. Da die JAZ vor der Installation nicht bekannt ist, kann hier ersatzweise eine durchschnittliche JAZ oder der COP-Wert für die Auslegung verwendet werden. 

Der Stromverbrauch der Wärmepumpe für ein Bestandsgebäude lässt sich ermitteln, indem die letzte Heizkostenabrechnung und die dort erfasste Wärmemenge zu Rate gezogen wird. Diese Menge wird durch eine durchschnittliche JAZ oder den COP-Wert geteilt, womit sich die für den Betrieb der Wärmepumpe benötigte Strommenge ergibt. 

Diese Berechnung legt nahe, dass eine Wärmepumpe mit hoher Jahresarbeitszahl (COP-Wert) immer die optimale Wahl ist, wenn der Stromverbrauch gering gehalten werden soll. Allerdings bedeutet es in der Regel auch höhere Investitionskosten, z.B. wenn eine Erdwärmepumpe anstelle einer Luftwärmepumpe eingesetzt wird. Ökonomisch und ökologisch sinnvoller ist es in der Regel, zuerst den Heizbedarf des Gebäudes zu senken und Wärmeverluste zu reduzieren. 

Um eine Wärmepumpe effizient einsetzen zu können, ist es daher meist angebracht, erst einmal das Gebäude hinsichtlich seiner Wärmedämmung zu ertüchtigen. Andernfalls sind hohe Vorlauftemperaturen des Heizsystems erforderlich, um die Wärmeverluste auszugleichen, was sich negativ auf den Stromverbrauch und damit die Effizienz auswirkt.

Zum Vergleich: Der Heizbedarf und damit der Stromverbrauch einer Wärmepumpe kann zwischen 1.000 Kilowattstunden im Passivhaus und bis zu 6.000 Kilowattstunden pro Jahr und höher im unsanierten Altbau liegen. 

Der Stromverbrauch pro Jahr für eine Wärmepumpe kann, wie bereits erwähnt, ermittelt werden, indem der Bedarf an Heizenergie in Kilowattstunden durch die Jahresarbeitszahl geteilt wird. Allerdings ist es wichtig, die Jahresarbeitszahl für Warmwasser und Heizung separat zu ermitteln. Das liegt daran, dass Warmwasser stärker als Heizungswasser erhitzt werden muss und sich daher eine niedrigere JAZ (= geringere Effizienz) ergibt.

In einem Beispiel berechnen wir den Stromverbrauch für eine Luftwärmepumpe, mit der ein Bedarf von 12.000 Kilowattstunden Heizenergie gedeckt werden soll. Der JAZ-Rechner des Bundesverbands Wärmepumpe hilft dabei, die beiden unterschiedlichen Jahresarbeitszahlen für Heizung und Warmwasser zu ermitteln. In unserem Beispiel gehen wir von folgenden Werten aus:

• Jahresarbeitszahl für Warmwasserbereitung: 2,8
• Jahresarbeitszahl für Heizung: 3,0
• Anteil Energie für Heizung: 8.000 von 12.000 Kilowattstunden
• Anteil Energie für Warmwasser: 4.000 von 12.000 Kilowattstunden

Wir teilen nun die benötigte Heizenergie durch die JAZ, um den Stromverbrauch der Wärmepumpe zu berechnen:

• Heizung: 8.000 kWh ÷ 3,0 = 2.667 kWh pro Jahr
• Warmwasser: 4.000 kWh ÷ 2,8 = 1.429 kWh pro Jahr

Insgesamt ergibt sich ein Stromverbrauch von 4.096 Kilowattstunden pro Jahr für die Wärmepumpe. Den Stromverbrauch der Wärmepumpe pro Tag zu ermitteln, ist wenig sinnvoll, da das individuelle Heizverhalten, die Jahreszeit, die Außentemperatur und weitere Umstände (etwa Urlaubsreisen) zu starken Schwankungen führen. Zielführender ist es, die gesamten Stromkosten pro Jahr zu berechnen und diese in das monatliche Budget einzukalkulieren.

Bei einem derzeitigen Strompreis von 40 Cent pro Kilowattstunde (Stand: Mai 2023, mit Strompreisbremse) ergeben sich in unserem Beispiel Kosten von 4.096 × 0,40 € = 1.638,40 €. Hinzu kommt ein eventueller Grundpreis für den Stromtarif.

Der Heizspiegel hat für den durchschnittlichen Stromverbrauch von Wärmepumpen im Jahr 2022 folgende Werte ermittelt:

1. niedrig: bis 27 kWh pro Jahr und Quadratmeter Wohnfläche
2. mittel: bis 43 kWh pro Jahr und Quadratmeter Wohnfläche
3. erhöht: bis 96 kWh pro Jahr und Quadratmeter Wohnfläche
4. zu hoch: ab 97 kWh pro Jahr und Quadratmeter Wohnfläche

Diese Werte gelten für Wohnflächen zwischen 100 und 250 Quadratmetern. Insbesondere wenn auch Warmwasser mithilfe der Wärmepumpe erwärmt werden soll, muss die Anzahl der Personen im Haus zusätzlich berücksichtigt werden.

Wer ohnehin neu baut, sollte nach Möglichkeit auf erneuerbare Energien zum Heizen setzen – allen voran auf eine Wärmepumpe. Das ist nicht nur aus ökologischer Sicht sinnvoll, sondern auch finanziell günstig: Aufgrund der effizienten Dämmung in Neubauten reichen Luftwärmepumpen in aller Regel aus, sodass die Kosten und der Aufwand überschaubar bleiben. Außerdem gibt es attraktive Förderungen für Wärmepumpen. 

Der Stromverbrauch für eine Wärmepumpe im Altbau kann deutlich höher als im Neubau ausfallen, lässt sich aber reduzieren. Neben einer guten Dämmung tragen auch geeignete Heizkörper zu einer höheren Effizienz bei: Je größer die Heizkörper, desto geringer die notwendige Vorlauftemperatur bzw. Heizleistung und damit der Stromverbrauch für die Wärmepumpe. In schlecht gedämmten oder unsanierten Gebäuden kommt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe tendenziell an ihre Grenzen. Hier kann es daher sinnvoll sein, auf die effizientere Grundwasser- oder Erdwärmepumpe zu setzen, um den Stromverbrauch gering zu halten.

Die wichtigste Maßnahme aber, um den Stromverbrauch einer Wärmepumpe zu senken, besteht jedoch in der gründlichen Sanierung und Dämmung des betroffenen Gebäudes. Auch ein hydraulischer Abgleich der Heizung sollte durchgeführt werden. Dieser zielt darauf ab, das Strömungsverhalten des Heizwassers zu optimieren und auf diesem Wege die Effizienz der Wärmepumpe zu steigern. Auch der Einbau größerer Heizkörper senkt, wie erwähnt, die notwendige Vorlauftemperatur und damit den Stromverbrauch der Wärmepumpe.

Darüber hinaus lassen sich die Stromkosten senken durch den Einsatz von selbst erzeugten Solarstrom. Wer keine Photovoltaikanlage auf dem Dach hat, der kann sich für einen speziellen Wärmestromtarif entscheiden, den viele Stromversorger anbieten. Diese sind meist einige Cent günstiger als herkömmliche Tarife. Dabei gibt es zwei Besonderheiten: 

1. Es ist ein eigener Stromzähler für die Wärmepumpe notwendig.
2. Der Netzbetreiber darf in der Regel die Pumpe für einige Stunden am Tag abschalten, um das Stromnetz zu stabilisieren. Daher ist zusätzlich ein Pufferspeicher notwendig, der warmes Heizwasser speichert, um diese Zeiten zu überbrücken.

Wird für das oben aufgeführte Beispiel ein Wärmestromtarif von z.B. 30 Cent pro Kilowattstunde eingesetzt, sinken die Kosten für den Stromverbrauch der Wärmepumpe von 1.638,40 € auf  4.096 × 0,30 € = 1.228,80 € pro Jahr. Es lassen sich somit ca. 400 Euro pro Jahr sparen. Davon müssen noch die Zählerkosten abgezogen werden.

Die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe ist nicht nur aus ökologischer Sicht sinnvoll, sondern kann auch äußerst kosteneffizient sein. Insbesondere im Sommer lässt sich mithilfe einer Photovoltaikanlage der Strombedarf der Wärmepumpe problemlos decken und so bei den Kosten für Heizung (und eventuell auch Kühlung) sparen. Im Winter produziert eine Photovoltaikanlage naturgemäß weniger Strom, während der Bedarf an Heizenergie steigt. Somit reicht Solarstrom in aller Regel nicht aus, um eine Wärmepumpe das ganze Jahr über zu betreiben. In der Praxis kommen daher auch immer wieder Hybrid-Geräte zum Einsatz, bei denen die Wärmepumpe mit einer Gasheizung kombiniert wird. 

Mithilfe eines Pufferspeichers und eines intelligenten Energiemanagementsystems lässt sich jedoch der Eigenverbrauch von Solarstrom optimieren, was wiederum die Rentabilität der Photovoltaikanlage steigert. Die Kombination ist also in den meisten Fällen äußerst sinnvoll. 

Unter finanziellen Blickwinkel ist noch zu erwähnen, dass Wärmepumpen die CO2-Emissionen des Heizsystems deutlich senken. Im Zuge der Bepreisung von CO2-Zertifikaten lassen sich mit Wärmepumpen somit Kosten vermeiden und eine schnelle Amortisierung der Investition erreichen.