Joe Wachunas und Naomi Cole sind keine Unbekannten CleanTechnica Leser. Beide sind unermüdliche Verfechter der „Electrify Everything“-Politik von Klimabefürwortern wie Tony Seba und Mark Jacobson. Die Wärmepumpentechnologie steht ganz oben auf der Liste der Dinge, die Menschen tun können, um den CO2-Fußabdruck ihrer Häuser zu verringern.
„Die Wärmepumpe ist eine der wesentlichen Technologien für ein dekarbonisiertes Leben. Es kann alles erwärmen – von der Luft über das Wasser bis hin zur Wäsche – und zwar mit Strom, der sauber durch erneuerbare Energien erzeugt werden kann. Sie sind drei- bis fünfmal effizienter als Erdgas-, Heizöl- oder elektrische Widerstandssysteme. Sie kühlen auch unsere Häuser und Lebensmittel (ja, ein Kühlschrank ist eine Einweg-Wärmepumpe), was in einer sich erwärmenden Welt immer wichtiger wird“, schrieben sie kürzlich.
Joe ist der Projektmanager für Institut für Neue Gebäude, eine gemeinnützige Organisation, die sich der Reduzierung der Emissionen bestehender Häuser und Gebäude widmet. Er sagt, die Wärmepumpe sei „eine entscheidende Dekarbonisierungstechnologie, die vielleicht nicht auf dem Radarschirm vieler Menschen ist.“ Er war einer der ersten Anwender des Warmwasserbereiters mit Wärmepumpe und sagt, er sei „überglücklich“ über die Leistung sowie die Energie- und Kosteneinsparungen.
Ein Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe ist äußerst effizient
Was macht einen Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe so besonders? Genau das, was ein Elektroauto so besonders macht: Energieeffizienz. Wenn Sie regelmäßig lesen CleanTechnicaSie wissen, dass unsere Welt aufgrund der Milliarden Tonnen Treibhausgase, die wir jedes Jahr in die Umwelt abgeben, mit einem Klimanotstand konfrontiert ist. Ein typisches benzinbetriebenes Auto wandelt nur etwa 25 % der Energie einer Gallone Benzin in Vorwärtsbewegung um. Ein Elektroauto kann 90 % der in seiner Batterie gespeicherten Energie in Vorwärtsbewegung umwandeln.
Aus dem gleichen Grund kann ein Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe dreimal effizienter sein als ein normaler elektrischer Warmwasserbereiter. Gleiche Menge Warmwasser zu einem Drittel der Kosten. Wer würde diesen Deal nicht annehmen? Die effizientesten Modelle können 80 bis 85 Prozent weniger Energie verbrauchen als die am wenigsten effizienten Gas- und Elektrowiderstandsmodelle. Wenn sie als Ersatz für ein gasbetriebenes Gerät verwendet werden, vermeiden sie durchschnittlich eine Tonne Kohlenstoffemissionen pro Jahr – das entspricht der Menge an Kohlenstoff, die durch das Wachstum von 15 Baumsämlingen über einen Zeitraum von 10 Jahren gespeichert wird Kanarische Medien.
Natürlich kostet eine neue Technologie, die in geringeren Stückzahlen produziert wird, mehr als Standardsteifen, die seit Jahrzehnten produziert werden. Das bedeutet, dass die Anschaffung eines Warmwasserbereiters mit Wärmepumpe teurer ist. Beispielsweise hat ein 50-Gallonen-Wärmepumpen-Warmwasserbereiter von Rheem, einem führenden Hersteller, einen Listenpreis von 1.699 US-Dollar. Das ist mehr als das Doppelte des Preises von 799 US-Dollar für einen 50-Gallonen-Warmwasserbereiter von Rheem mit elektrischem Widerstand der Spitzenklasse. Joe Wachunas bemerkt, dass die Installation eines Warmwasserbereiters mit Wärmepumpe auch mehr kosten kann, insbesondere wenn die Auftragnehmer damit nicht vertraut sind.
Sie bekommen, wofür Sie bezahlen
Warum sollte jemand das Doppelte bezahlen? Denn es gibt einen Unterschied zwischen einer Ausgabe und einer Investition. Eine Investition kann sich amortisieren und sich dann über Jahre hinweg in Form niedrigerer Stromrechnungen auszahlen. Die Environmental Protection Agency schätzt, dass eine vierköpfige Familie die Energiekosten um etwa 200 US-Dollar pro Jahr senken könnte, wenn sie von einem Gaswarmwasserbereiter umsteigt, oder fast 550 US-Dollar pro Jahr, wenn sie von einem herkömmlichen elektrischen Warmwasserbereiter umsteigt.
Das summiert sich auf mehr als 7.000 US-Dollar über die erwartete Lebensdauer des Warmwasserbereiters mit Wärmepumpe von 15 Jahren. Würden Sie 800 $ mehr ausgeben, um 7.000 $ zu sparen? Die meisten Menschen würden diese Frage mit Ja beantworten. Dann gibt es verschiedene Anreize, die die Kosten senken und den Nutzen erhöhen können. Viele örtliche Versorgungsunternehmen bieten Verbrauchern zusätzliche finanzielle Anreize, um sie zum Umstieg auf Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe zu ermutigen. Gehen Sie online zur EPA Energy Star-Rabattfinder für eine Liste lokaler Anreize. Es kann sich durchaus lohnen, sie auszugraben. Einwohner von Maine können beispielsweise einen sofortigen Rabatt erhalten, der es ihnen ermöglicht, einen neuen Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe für nur 429 US-Dollar zu kaufen.
Alle US-Steuerzahler können den Anspruch geltend machen 25C Steuergutschrift um 30 Prozent der Kosten (bis zu 2.000 US-Dollar) der Installations- und Ausrüstungskosten für einen qualifizierenden Energy Star-Wärmepumpen-Warmwasserbereiter zu decken. Die Grenze von 2.000 US-Dollar wird jährlich zurückgesetzt und kann auch für HVAC-Systeme mit Wärmepumpe verwendet werden. Sie können also den vollen Wert der Steuergutschrift für beide Upgrades erhalten, wenn Sie diese in unterschiedlichen Jahren durchführen.
Zukünftige Rabatte werden auch Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe für Familien mit geringerem Einkommen in den USA erschwinglicher machen. Diese Rabatte decken die Kosten für einen neuen Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe bis zu 1.750 US-Dollar. Die staatlichen Energieämter arbeiten derzeit an der Einführung ihrer Erbenrabattprogramme, die voraussichtlich im nächsten Jahr verfügbar sein werden.
Zentraler Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe verhält sich wie eine Batterie
Große Warmwasserbereiter mit zentraler Wärmepumpe (KWK) für Gebäude mit mehreren Wohneinheiten können den Energieverbrauch für die Warmwasserbereitung erheblich reduzieren und als riesige Wärmespeicher fungieren. Durch die Nutzung von Energie zum Erhitzen von Wasser in Zeiten geringer Netznachfrage und deren Speicherung zur späteren Nutzung müssen Gebäudeeigentümer in Zeiten hoher Nachfrage keinen Strom aus dem Netz beziehen.
Bayview Tower ist eine Sozialwohnungseinrichtung für Senioren mit niedrigem Einkommen in der Innenstadt von Seattle. Warmwasser für die Bewohner wurde von einem ineffizienten elektrischen Widerstandswarmwasserbereiter bereitgestellt, der allein etwa ein Drittel des Stromverbrauchs des Gebäudes ausmachte. Im Sommer 2021 wurde es durch ein Blockheizkraftwerk ersetzt. Es versorgt alle Bewohner mit Warmwasser und spart dabei jährlich schätzungsweise 135.000 Kilowattstunden (kWh). Es gibt auch eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen, weil nicht so viel Strom verbraucht wird.
Da Gemeinden, Regionen und Bundesstaaten Gebäude elektrifizieren und der Transport zunehmend auf die Nutzung von Solar- und Windenergie setzt, werden die Zeiten, in denen wir Strom nutzen, immer wichtiger. Wenn alle gleichzeitig viel Strom verbrauchen, müssen sich die Energieversorger für die zusätzliche Versorgung auf Kraftwerke verlassen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, oder den Strom für einige Haushalte abschalten.
Weniger Strom zu verbrauchen, Strom in Batterien zu speichern und unseren Energieverbrauch zu verteilen oder zu verlagern, sind Schlüsselstrategien, um dieses Problem zu lösen, und die Warmwasserbereitung ist eine der einfachsten Möglichkeiten, all das zu erreichen.
Wir können das System „aufladen“, indem wir die effiziente Wärmepumpe verwenden, um Wasser in Zeiten geringer Netznachfrage (oder hoher erneuerbarer Produktion) zu erhitzen, und dann diese gespeicherte Energie in Zeiten hoher Netznachfrage nutzen und trotzdem reichlich Warmwasser genießen. Warmwasserbereiter in Mehrfamilien- und Gewerbegebäuden können eine wichtige Rolle spielen, da sie über mehr Wasserspeicherkapazität verfügen, die in einem System konzentriert ist.
Das Team, das am Bayview Tower arbeitete, erprobte die Idee, den Warmwasserbereiter in Zeiten mit geringer Netzauslastung heißer als normal vorzuheizen und ihn dann zwischen typischen Spitzenlastzeiten von 6:00 bis 9:00 Uhr und nachmittags abzuschalten.
Es funktionierte. Das Gebäude kann nun den Energieverbrauch in Spitzenzeiten praktisch auf nahezu Null senken, was auf Systemebene eine enorme Chance darstellt. Die Menge an Stromkapazität, die eingespart werden könnte, wenn fast alle Wohngebäude in Kalifornien auf den Betrieb mit Lastverlagerungs-Wärmepumpen-Warmwasserbereitern umgestellt würden, wird auf 2.000 MW geschätzt. In Spitzenlastzeiten könnte die Reduzierung der Leistung um 2.000 MW einen erheblichen Teil des Spitzenenergieverbrauchs einsparen, wenn Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen am wahrscheinlichsten benötigt werden.
Der Bayview Tower zeigt somit, dass zentrale Warmwasserbereiter ein enormes Potenzial haben, als eine Art Batterie zu fungieren, die eine effizientere Warmwasserbereitung während normaler Betriebszeiten ermöglicht und die Zeiten, in denen Energie für die Warmwasserbereitung verbraucht wird, völlig verschiebt. Die Bewohner des Gebäudes erhalten den gleichen Komfort und das gleiche Warmwasser und sorgen gleichzeitig für ein effizienteres und umweltfreundlicheres Netz.
Das wegnehmen
Wir müssen Wege finden, elektrische Energie sinnvoller zu nutzen. Selbst wenn man die Auswirkungen der Wärmeerzeugung auf das Klima außer Acht lässt, ist es verschwenderisch, zwei- bis dreimal so viel Strom zu verbrauchen wie nötig. Seit Generationen verwenden wir Methangas oder ineffiziente Widerstandstechniken, um Wasser zu erhitzen. Wir haben auch einmal Handkurbeln benutzt, um unsere Autos zu starten. Jetzt wissen wir es besser.
Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe sind mittlerweile weit verbreitet. Sie sind effizient und recht erschwinglich, insbesondere wenn man die Energieeinsparungen, die sie ermöglichen, mit einbezieht. Der Schlüssel liegt darin, nicht zu warten, bis Ihr alter Warmwasserbereiter ausfällt. Wenn es älter als 10 Jahre ist, ist es an der Zeit, jetzt mit der Planung zu beginnen, es durch einen modernen, effizienten Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe zu ersetzen. Sie werden es nicht bereuen.