title: Relativitätstheorie

text: Eine weitere Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie sind Schwarze Löcher. Diese Objekte haben eine so starke Gravitation, dass sie sogar Licht „einfangen“ können, so dass es nicht wieder aus dem schwarzen Loch herauskommen kann. Einstein konnte sich mit diesem Gedanken nicht anfreunden und meinte, es müsse einen Mechanismus geben, der die Entstehung solcher Objekte verhindert. Heutige Beobachtungen aber belegen, dass es solche Schwarzen Löcher im Universum tatsächlich gibt, und zwar als Endstadium der Sternentwicklung bei sehr massereichen Sternen und in den Zentren von Galaxien.


title: Relativitätstheorie

text: Die allgemeine Relativitätstheorie erlaubt die Existenz von Gravitationswellen, lokalen Deformationen der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Sie entstehen bei der Beschleunigung von Massen, allerdings sind sie nur sehr klein. Daher konnten Gravitationswellen lange Zeit nur indirekt bestätigt werden, etwa durch Beobachtungen an Doppelsternsystemen mit Pulsaren. Russell Hulse und Joseph Taylor erhielten dafür 1993 den Nobelpreis für Physik. Erst beim LIGO-Experiment, am 14. September 2015 um 11:51 MESZ, gelang der direkte Nachweis, was im Jahr 2017 ebenfalls durch einen Nobelpreis für Physik gewürdigt wurde.


title: Relativitätstheorie

text: Ausgehend von den Problemen der verschiedenen Äthertheorien des 19. Jahrhunderts und der maxwellschen Gleichungen setzte eine kontinuierliche Entwicklung mit folgenden Hauptstationen ein:


title: Relativitätstheorie

text: Dies kulminierte in der speziellen Relativitätstheorie Albert Einsteins (1905) durch eine durchsichtige Ableitung der gesamten Theorie aus den Postulaten des Relativitätsprinzips und der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, und der endgültigen Überwindung des Ätherbegriffs durch Reformulierung der Begriffe von Raum und Zeit. Die dynamische Betrachtungsweise von Lorentz und Poincaré wurde durch die kinematische Einsteins ersetzt. Schließlich folgte die mathematische Reformulierung der Theorie durch Einbeziehung der Zeit als vierte Dimension durch Hermann Minkowski (1907).


title: Relativitätstheorie

text: Während an der Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie eine Reihe von Wissenschaftlern beteiligt war – wobei Einsteins Arbeit von 1905 sowohl ein Ende als auch einen Neuanfang darstellte –, war die Entwicklung der allgemeinen Relativitätstheorie, was ihre grundlegenden physikalischen Aussagen betraf, praktisch die alleinige Errungenschaft Einsteins.


title: Relativitätstheorie

text: Diese Entwicklung begann 1907 mit dem Äquivalenzprinzip, wonach träge und schwere Masse äquivalent sind. Daraus leitete er die gravitative Rotverschiebung ab und stellte fest, dass Licht im Gravitationsfeld abgelenkt wird, wobei er die dabei entstehende Verzögerung, die so genannte Shapiro-Verzögerung, bedachte. 1911 führte er mit verfeinerten Methoden diese Grundgedanken weiter. Diesmal vermutete er auch, dass die Lichtablenkung im Gravitationsfeld messbar ist. Der von ihm zu dieser Zeit vorhergesagte Wert war jedoch noch um einen Faktor 2 zu klein.


title: Relativitätstheorie

text: Im weiteren Verlauf erkannte Einstein, dass Minkowskis vierdimensionaler Raumzeitformalismus, welchem Einstein bislang skeptisch gegenüberstand, eine sehr wichtige Bedeutung bei der neuen Theorie zukam. Auch wurde ihm nun klar, dass die Mittel der euklidischen Geometrie nicht ausreichten, um seine Arbeit fortsetzen zu können. 1913 konnte er mit der mathematischen Unterstützung Marcel Grossmanns die im 19. Jahrhundert entwickelte nichteuklidische Geometrie in seine Theorie integrieren, ohne jedoch die vollständige Kovarianz, d. h. die Übereinstimmung aller Naturgesetze in den Bezugssystemen, zu erreichen. 1915 waren diese Probleme nach einigen Fehlschlägen überwunden, und Einstein konnte schließlich die korrekten Feldgleichungen der Gravitation ableiten. Nahezu gleichzeitig gelang dies auch David Hilbert. Einstein errechnete den korrekten Wert für die Periheldrehung des Merkurs, und für die Lichtablenkung das Doppelte des 1911 erhaltenen Wertes. 1919 wurde dieser Wert erstmals bestätigt, was den Siegeszug der Theorie in Physikerkreisen und auch in der Öffentlichkeit einleitete.


title: Relativitätstheorie

text: Danach versuchten sich viele Physiker an exakten Lösungen der Feldgleichungen, was in der Aufstellung diverser kosmologischer Modelle und in Theorien wie die der Schwarzen Löcher mündete.


title: Relativitätstheorie

text: Nach der Erklärung der Gravitation als geometrisches Phänomen lag es nahe, auch die anderen damals bekannten Grundkräfte, die elektrische und die magnetische, auf geometrische Effekte zurückzuführen. Theodor Kaluza (1921) und Oskar Klein (1926) nahmen dazu eine zusätzliche in sich geschlossene Dimension des Raumes mit so kleiner, nämlich subatomarer Länge an, dass diese Dimension uns verborgen bleibt. Sie blieben jedoch mit ihrer Theorie erfolglos. Auch Einstein arbeitete lange vergeblich daran, eine solche einheitliche Feldtheorie zu schaffen.


title: Relativitätstheorie

text: Nach der Entdeckung weiterer Grundkräfte der Natur erlebten diese sogenannten Kaluza-Klein-Theorien eine Renaissance – allerdings auf der Basis der Quantentheorie. Die heute aussichtsreichste Theorie zur Vereinigung der Relativitätstheorie und der Quantentheorie dieser Art, die Stringtheorie, geht von sechs oder sieben verborgenen Dimensionen von der Größe der Planck-Länge und damit von einer zehn- beziehungsweise elfdimensionalen Raumzeit aus.


title: Relativitätstheorie

text: Der erste Erfolg der speziellen Relativitätstheorie war die Auflösung des Widerspruches, der als Anlass für ihre Entdeckung angesehen werden kann: der Widerspruch zwischen dem Ergebnis des Michelson-Morley-Experiments und der Theorie der Elektrodynamik. Seither hat sich die spezielle Relativitätstheorie in der Interpretation unzähliger Experimente bewährt. Ein überzeugendes Beispiel ist der Nachweis von Myonen in der Höhenstrahlung, die auf Grund ihrer kurzen Lebensdauer nicht die Erdoberfläche erreichen könnten, wenn nicht auf Grund ihrer hohen Geschwindigkeit die Zeit für sie langsamer ginge, beziehungsweise sie die Flugstrecke längenkontrahiert erführen. Dieser Nachweis gelang zum Teil bei den Ballonflügen in die Stratosphäre des Schweizer Physikers Auguste Piccard in den Jahren 1931 und 1932, die unter Mitwirkung von Einstein vorbereitet wurden.


title: Relativitätstheorie

text: Hingegen gab es zur Zeit der Veröffentlichung der allgemeinen Relativitätstheorie nur einen einzigen Hinweis für ihre Richtigkeit, die Periheldrehung des Merkurs. 1919 stellte Arthur Stanley Eddington bei einer Sonnenfinsternis eine Verschiebung der scheinbaren Position der Sterne nahe der Sonne fest und lieferte mit diesem sehr direkten Hinweis auf eine Krümmung des Raums eine weitere Bestätigung der Theorie.


title: Relativitätstheorie

text: Die Relativitätstheorie hat sich bis heute in der von Einstein vorgegebenen Form gegen alle Alternativen, die insbesondere zu seiner Theorie der Gravitation vorgeschlagen wurden, behaupten können. Die bedeutendste war die Jordan-Brans-Dicke-Theorie, die jedoch aufwändiger war. Ihre Gültigkeit ist bisher nicht widerlegt worden. Der Bereich, den der entscheidende Parameter nach heutigem experimentellem Stand einnehmen kann, ist jedoch stark eingeschränkt.


title: Relativitätstheorie

text: Die neue Sichtweise der Relativitätstheorie bezüglich Raum und Zeit erregte nach ihrer Entdeckung auch in der Allgemeinheit Aufsehen. Einstein wurde zur Berühmtheit und die Relativitätstheorie erfuhr ein erhebliches Medienecho. Verkürzt auf das geflügelte Wort "Alles ist relativ" wurde sie zuweilen in die Nähe eines philosophischen Relativismus gerückt.


title: Relativitätstheorie

text: Im April 1922 wurde ein Film mit dem Titel "Die Grundlagen der Einsteinschen Relativitätstheorie" uraufgeführt, in dem Einsteins spezielle Relativitätstheorie mit vielen Animationen dem Publikum verständlich gemacht werden sollte.


title: Relativitätstheorie

text: Kritik an der Relativitätstheorie speiste sich aus verschiedenen Quellen, wie Unverständnis, Ablehnung der fortschreitenden Mathematisierung der Physik und teilweise auch Ressentiments gegen Einsteins jüdische Abstammung. Ab den 1920er Jahren versuchten in Deutschland einige wenige offen antisemitische Physiker, namentlich die Nobelpreisträger Philipp Lenard und Johannes Stark, der Relativitätstheorie eine "deutsche Physik" entgegenzusetzen. Wenige Jahre nach der nationalsozialistischen Machtergreifung ging Stark mit einem Artikel in der SS-Zeitung "Das Schwarze Korps" vom 15. Juli 1937 gegen die im Land verbliebenen Anhänger der Relativitäts- und Quantentheorie in die Offensive. Unter anderem denunzierte er Werner Heisenberg und Max Planck als "weiße Juden". Heisenberg wandte sich direkt an Himmler und erreichte seine volle Rehabilitierung; nicht zuletzt mit Blick auf die Bedürfnisse der Rüstungsentwicklung blieb die Relativitätstheorie erlaubt.


title: Relativitätstheorie

text: Auch viele führende Vertreter der hergebrachten klassischen Physik lehnten Einsteins Relativitätstheorie ab, darunter Lorentz und Poincaré selbst und auch Experimentalphysiker wie Michelson.


title: Relativitätstheorie

text: Die Bedeutung der Relativitätstheorien war anfänglich umstritten. Der Nobelpreis für Physik 1921 wurde Einstein im Jahr 1922 für seine Deutung des photoelektrischen Effekts zugesprochen. Allerdings sprach er in seiner Preisrede dann über die Relativitätstheorien.


title: Relativitätstheorie

text: sowie Überblicksdarstellungen in den meisten Handbüchern zur Naturphilosophie, Philosophie der Physik und oft auch Wissenschaftstheorie.


title: Lars Klingbeil

text: Lars Klingbeil (* 23. Februar 1978 in Soltau) ist ein deutscher Politiker (SPD). Er ist seit Dezember 2021 einer der beiden Bundesvorsitzenden der SPD.


title: Lars Klingbeil

text: Von Dezember 2017 bis Dezember 2021 war er Generalsekretär der SPD und von Mai 2003 bis November 2007 einer der stellvertretenden Bundesvorsitzenden der Jusos. Seit Oktober 2009 ist er Mitglied des Deutschen Bundestages, dem er zuvor bereits von Januar bis Oktober 2005 angehörte.


title: Lars Klingbeil

text: Klingbeil wuchs als Sohn eines Soldaten der Bundeswehr und einer Einzelhandelskauffrau in Munster auf. Nach dem Abitur 1998 am dortigen Gymnasium und dem Zivildienst in der Bahnhofsmission in Hannover begann er 1999 ein Studium der Politikwissenschaft, Soziologie und Geschichte an der Universität Hannover, das er 2004 mit dem Magister Artium abschloss. Von 2001 bis 2004 war er Stipendiat der Friedrich-Ebert-Stiftung.


title: Lars Klingbeil

text: Seit August 2019 ist Klingbeil mit Lena-Sophie Müller verheiratet, die seit 2014 Geschäftsführerin der Initiative D21 ist. In seiner Jugend war er nach eigenen Angaben in der Antifa aktiv. Er spielt in seiner Freizeit Gitarre und war Sänger sowie Gitarrist der Rockband "Sleeping Silence". Darüber hinaus betreibt er regelmäßig Crossfit.


title: Lars Klingbeil

text: Neben dem Studium arbeitete Klingbeil von 2001 bis 2003 im Wahlkreisbüro von Bundeskanzler Gerhard Schröder und dem Bundestagsabgeordneten Heino Wiese. Er gehörte von 2001 bis 2016 dem Rat der Stadt Munster an und war von 2002 bis 2021 Vorstandsmitglied des SPD-Bezirks Nord-Niedersachsen, ab 2010 als stellvertretender Bezirksvorsitzender. Nach dem Studium arbeitete er von 2004 bis 2005 als Jugendbildungsreferent der SPD Nordrhein-Westfalen. Von 2003 bis 2007 war er einer der stellvertretenden Bundesvorsitzenden der Jusos und von 2004 bis 2007 Mitglied der Internationalen Kommission des SPD-Parteivorstands.


title: Lars Klingbeil

text: Vom 24. Januar 2005 bis zum 18. Oktober 2005 rückte er für den im Zuge der Gehälter-Affäre zurückgetretenen SPD-Abgeordneten Jann-Peter Janssen in den Deutschen Bundestag nach. Während dieser Zeit war er Mitglied im Europaausschuss und stellvertretendes Mitglied im Gesundheitsausschuss und im Verteidigungsausschuss. Bei der vorgezogenen Bundestagswahl 2005 verpasste Klingbeil den Wiedereinzug in den Deutschen Bundestag und schied aus dem Parlament aus.


title: Lars Klingbeil

text: Von 2005 bis zum Wiedereinzug in den Deutschen Bundestag im Jahr 2009 war er Büroleiter des SPD-Landesvorsitzenden Garrelt Duin. Er gehörte von 2006 bis 2018 dem Kreistag des Heidekreises an und war von 2006 bis 2020 Vorsitzender des SPD-Unterbezirks Heidekreis.


title: Lars Klingbeil

text: Bei der Bundestagswahl 2009 zog er über Platz 7 der Landesliste Niedersachsen in den Deutschen Bundestag ein. Im Wahlkreis Rotenburg I – Soltau-Fallingbostel unterlag er mit 35,3 Prozent der Erststimmen Reinhard Grindel von der CDU, der 40,2 Prozent der Erststimmen erhielt. In der 17. Wahlperiode war er Mitglied im Verteidigungsausschuss, im Unterausschuss Neue Medien und in der Enquete-Kommission Internet und digitale Gesellschaft. Außerdem war er Fraktionssprecher im Unterausschuss Neue Medien, Sprecher der Fraktionsarbeitsgruppe der Enquete-Kommission Internet und digitale Gesellschaft und stellvertretender Vorsitzender der SPD-Landesgruppen Niedersachsen/Bremen.


title: Lars Klingbeil

text: Bei der Bundestagswahl 2013 zog er über Platz 9 der Landesliste Niedersachsen in den Deutschen Bundestag ein. Im Wahlkreis Rotenburg I – Heidekreis unterlag er mit 40,6 Prozent der Erststimmen erneut Reinhard Grindel von der CDU, der 44,8 Prozent der Erststimmen erhielt. In der 18. Wahlperiode war er Mitglied im Verteidigungsausschuss und im Ausschuss Digitale Agenda. Außerdem war er Sprecher der Fraktionsarbeitsgruppe Digitale Agenda und Vorsitzender der SPD-Landesgruppen Niedersachsen/Bremen.


title: Lars Klingbeil

text: Bei der Bundestagswahl 2017 kandidierte er auf Platz 7 der Landesliste Niedersachsen und im Wahlkreis Rotenburg I – Heidekreis, wo er sich mit 41,2 zu 36,1 Prozent der Erststimmen gegen Kathrin Rösel von der CDU durchsetzte und damit erstmals das Direktmandat gewann. In der 19. Wahlperiode war er stellvertretendes Mitglied im Verteidigungsausschuss, im Ausschuss Digitale Agenda und im 1. Untersuchungsausschuss des Verteidigungsausschusses der 19. Wahlperiode des Deutschen Bundestages. Außerdem war er stellvertretender Vorsitzender der SPD-Landesgruppen Niedersachsen/Bremen.


title: Lars Klingbeil

text: Bei der Bundestagswahl 2021 kandidierte er auf Platz 5 der Landesliste Niedersachsen und im Wahlkreis Rotenburg I – Heidekreis, wo er sich mit 47,6 zu 26,4 Prozent der Erststimmen gegen Carsten Büttinghaus von der CDU durchsetzte und erneut das Direktmandat gewann.


title: Lars Klingbeil

text: Am 23. Oktober 2017 nominierte das Parteipräsidium Klingbeil auf Vorschlag des Bundesvorsitzenden Martin Schulz als Nachfolger für den scheidenden Generalsekretär Hubertus Heil. Auf dem Bundesparteitag am 8. Dezember 2017 wurde er mit 70,6 Prozent der Delegiertenstimmen in das Amt gewählt und auf dem Bundesparteitag am 6. Dezember 2019 wurde er mit 79,9 Prozent der Delegiertenstimmen im Amt bestätigt.


title: Lars Klingbeil

text: In seiner Funktion als Generalsekretär handelte Klingbeil im Frühjahr 2018 den Koalitionsvertrag mit den Unionsparteien mit aus und warb beim anschließenden Mitgliedervotum erfolgreich für die Zustimmung der SPD-Mitglieder. Er organisierte den Wahlkampf bei der Europawahl 2019, den Mitgliederentscheid bei der Wahl zum SPD-Vorsitz 2019 und den Wahlkampf bei der Bundestagswahl 2021. Als Generalsekretär war er Herausgeber des "Vorwärts".


title: Lars Klingbeil

text: Am 8. November 2021 nominierte das Parteipräsidium Klingbeil als Nachfolger für den scheidenden Bundesvorsitzenden Norbert Walter-Borjans. Auf dem Bundesparteitag am 11. Dezember 2021 wurde er mit 86,3 Prozent der Delegiertenstimmen zum Bundesvorsitzenden gewählt. Die bisherige Bundesvorsitzende Saskia Esken wurde mit 76,7 Prozent der Delegiertenstimmen wiedergewählt. Nachfolger von Klingbeil als Generalsekretär wurde Kevin Kühnert, der 77,8 Prozent der Delegiertenstimmen erhielt.


title: Lars Klingbeil

text: Klingbeil gehört dem Seeheimer Kreis an, in dem sich der konservative Flügel der SPD-Bundestagsfraktion zusammengeschlossen hat. Bis 2015 war er Mitglied der Parlamentarischen Linken.


title: Lars Klingbeil

text: Obwohl sein Vater Soldat bei der Bundeswehr war, verweigerte Klingbeil den Wehrdienst. Seine kritische Haltung zur Bundeswehr änderte er nach eigenen Angaben im Zuge der Terroranschläge am 11. September 2001.


title: Lars Klingbeil

text: Politisch setzt er sich für eine Anhebung des Wehretats ein. Trotzdem hat er sich für einen Stopp von Waffenexporten für am Jemen-Krieg beteiligte Länder eingesetzt. Als ein möglicher Grund für seinen Einsatz für einen höheren Wehretat gilt, dass der Rheinmetall-Standort Unterlüß, der in der Region viele Menschen beschäftigt, an seinen Wahlkreis grenzt. Bis 2017 gehörte er den Präsidien der Lobbyvereine Deutsche Gesellschaft für Wehrtechnik und Förderkreis Deutsches Heer an.


title: Lars Klingbeil

text: In einem mit Martin Oetting und Mathias Richel verfassten Beitrag entwickelte Klingbeil im Juli 2011 anhand von sechs Aufgaben an die Sozialdemokratie sein Bild einer „echten sozialdemokratischen Netzpolitik“. Folgende Faktoren hielt er in diesem Zusammenhang für essenziell:


title: Lars Klingbeil

text: Die Anschläge in Norwegen vom Juli 2011 nahm Klingbeil zum Anlass, um stärkere Überwachung des Internets durch deutsche Sicherheitsbehörden zu fordern. Er erklärte in diesem Zusammenhang im Deutschlandfunk, es gebe zu wenige Experten in den deutschen Sicherheitsbehörden, um beispielsweise Seiten mit rechtsextremen Inhalten zu beobachten. Da diese Server weltweit zu finden seien, müsse verstärkt auch auf eine internationale Zusammenarbeit der Ermittler gesetzt werden, weiterhin seien mehr Beamte in den Strafverfolgungsbehörden nötig. Insbesondere ein Vorgehen gegen Rechtsextreme sei nötig. Er unterstützt die Forderung der Polizeigewerkschaft Bund Deutscher Kriminalbeamter (BDK), eine Art Alarmknopf zur Meldung rechtsextremer Seiten zu fördern.


title: Lars Klingbeil

text: Klingbeil sprach sich im Januar 2019 gegen die Abschaffung aller Hartz-IV-Sanktionen aus. Allerdings hielt er die Streichung von Mietzuschüssen für falsch und forderte hier Korrekturen. Als Kevin Kühnert auf dem SPD-Bundesparteitag im Dezember 2019 über die Abschaffung aller Hartz-IV-Sanktionen abstimmen lassen wollte, sprach sich Klingbeil erneut gegen die Abschaffung aus.


title: Lars Klingbeil

text: Klingbeil äußerte sich Anfang 2021 zur Klimapolitik seiner Partei: „Der Ansatz, den wir in unserem Programm wählen, geht ganz bewusst nach vorne. Der sagt: Lasst uns doch auch die Chancen der neuen Technologie nutzen, lasst uns radikal auf Wasserstoff setzen, erneuerbare Energien ausbauen, lasst uns einen Jobmotor in Deutschland daraus machen.“ Er bezeichnet im selben Jahr die klimaneutrale Transformation als „Jahrhundertaufgabe“, die nicht nur über einen CO-Preis, sondern auch über weitere Instrumente gelöst werden müsse, wozu der Ausbau erneuerbarer Energien, die Abschaffung der EEG-Umlage, der Aufbau eines modernen Mobilitätssystems und die Verpflichtung der öffentlichen Hand, ausschließlich klimaneutrale Grundstoffe zu nutzen, gehöre. Klingbeil plädierte 2021 in der Debatte um eine konkrete Festschreibung eines CO-Preises für Zurückhaltung und sprach sich dabei gegen einen Preis von 60 Euro pro Tonne CO aus, um Eigenheimbesitzer und Pendler vor Belastungen zu schützen.


title: Lars Klingbeil

text: Im Jahr 2013 wurde eine Sitzungswoche Klingbeils im Rahmen der NDR-Serie "7 Tage" porträtiert. Die Episode wurde am 1. September 2013 ausgestrahlt und kurz darauf wegen einer Beschwerde seines Wahlkreiskontrahenten Reinhard Grindel von der CDU bis zur Bundestagswahl 2013 aus der Mediathek und YouTube entfernt.


title: Lars Klingbeil

text: Klingbeil war Mitglied des Kuratoriums des Vereins "Deutschland-Russland – Die neue Generation", einem Netzwerk für junge Führungskräfte aus Deutschland und Russland.


title: Lars Klingbeil

text: Seit März 2022 ist der langjährige Anhänger des Vereins Mitglied des Verwaltungsbeirats des FC Bayern München.


title: Wärmepumpenheizung

text: Eine Wärmepumpenheizung beheizt ein Gebäude, indem sie der Umwelt (z. B. Atmosphäre, Gewässer oder Erdboden) Wärme entzieht und diese mittels einer Wärmepumpe auf ein höheres, für Heizzwecke nutzbares Temperaturniveau bringt. Dies bedeutet eine Umkehrung des natürlichen Wärmeflusses, der selbstständig stets in Richtung des Temperaturgefälles von Warm nach Kalt erfolgt. Um den Wärmetransport entgegen dem Gefälle zu ermöglichen, muss Energie anderer Herkunft (meist Strom) eingesetzt werden: Mit einer Kilowattstunde elektrischer Energie als Antriebsenergie können typischerweise drei bis vier Kilowattstunden Wärme in das Gebäude gebracht werden. Damit arbeiten Wärmepumpenheizungen viel effizienter als Stromdirektheizungen wie z. B. Heizstäbe, Heizlüfter oder Nachtspeicherheizungen, die aus einer Kilowattstunde Strom immer nur eine Kilowattstunde Wärme gewinnen können.


title: Wärmepumpenheizung

text: Wegen dieses Vorteils, und weil sie unmittelbar kein Kohlenstoffdioxid (CO) abgeben, können elektrische Wärmepumpenheizungen, insbesondere bei Verwendung von kohlenstoffneutral und regenerativ produziertem Strom, sehr emissionsarm arbeiten und damit im Vergleich zu anderen Heizungsarten stark zur Verringerung von Treibhausgasemissionen beitragen. Stammt die elektrische Energie hingegen aus fossilen Quellen, dann ist der ökologische Vorteil gegenüber modernen Gasheizungen nur gering. Unterschieden werden elektrisch und mit Gas angetriebene Wärmepumpenheizungen, zudem lassen sich Wärmepumpen nach Funktionsprinzip (Kompressionswärmepumpe, Adsorptionswärmepumpe und Absorptionswärmepumpe) unterscheiden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Je höher die Temperatur der Wärmequelle ist, der die Wärmepumpe Wärme entzieht, und je niedriger die Temperatur der abgegebenen Wärme, desto höher ist die Leistungszahl der Anlage. Eine niedrige Wärmeträgertemperatur (Vorlauftemperatur) kann insbesondere mit Flächenheizungen umgesetzt werden, deren Wärmeübertragungsfläche sehr groß ist. Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz von Gebläsekonvektoren. Die ökologisch und ökonomisch optimale Kombination von Verbesserungsmaßnahmen an Wärmequelle, Wärmeverteilung und Wärmedämmung in Bestandsgebäuden muss in jedem Einzelfall ermittelt werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Im Rahmen der Fernwärmeversorgung können mithilfe von Wärmepumpen auch Wärmequellen erschlossen werden, deren Temperaturniveau zur direkten Einspeisung ins Verteilnetz nicht ausreicht. Als Wärmequellen können beispielsweise Grundwasser, Abwasser, industrielles Kühlwasser, Grubenwasser sowie oberflächennahe Geothermie mit Erdkollektoren genutzt werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Wärmepumpe entzieht einem Reservoir (Luft, Grundwasser, Erdreich) Wärme und kühlt somit die Wärmequelle, allerdings nur entlang eines Temperaturgradienten. Die Effizienz der Wärmepumpe – ausgedrückt in der Leistungszahl – sinkt umso mehr, je geringer die Temperatur der Quelle ist.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Wärmepumpe ist technisch wie ein Kühlschrank aufgebaut mit dem Unterschied, dass bei der Wärmepumpe die warme Seite (Verflüssiger der Wärmepumpe) zum Heizen genutzt wird. Der Einsatz ist umso effizienter, je geringer die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmereservoir (zum Beispiel Grundwasser von 7 °C) und der „Vorlauf-Temperatur“ ist (= „Heizungs-Vorlauf“ = die Temperatur, mit der das Wasser in den Heizkreis eingespeist wird). Mit steigendem Temperaturhub sinkt die Leistungszahl der Wärmepumpe.


title: Wärmepumpenheizung

text: Wärmequellen für Wärmepumpen sind Wasser, feuchtes Erdreich oder feuchte Luft. Wenn die Verdampfungstemperatur 0 °C unterschreitet, bildet sich Eis auf den Wärmetauscherflächen. Eis ist eine Isolierschicht und verschlechtert den Wärmeübergang deutlich. Durch neuere Technologien (Gaskühlung) können Wärmepumpen, die der Außen"luft" die Wärme entziehen, derzeit bis −25 °C Außentemperatur effektiv eingesetzt werden. Eine Wärmepumpe, die einem Wasserspeicher in 10 m Tiefe (ca. 5 °C Erdtemperatur) die Wärme entzieht, kann unabhängig von der Außentemperatur betrieben werden (unter dem Gefrierpunkt von Wasser, weil Eis eine geringere Dichte als Wasser hat und somit an der Oberfläche schwimmt).


title: Wärmepumpenheizung

text: Für den Wärmeertrag muss Leistung aufgebracht werden (Input). Das Verhältnis Ertrag (Output) zu Input wird Leistungszahl genannt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Energie kann mittels elektrischem Strom oder Brennstoffen zugeführt werden. Die Verbrennung von Brennstoffen kann eine Absorptions- oder Adsorptionskältemaschine betreiben oder in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, der wie der Elektromotor eine Kompressionskältemaschine antreibt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Zur Beheizung von Gebäuden werden im unteren Leistungsbereich meist Elektro-Kompressions-Wärmepumpen verwendet, bei höheren Leistungen auch Gasmotorwärmepumpen. Verwendet werden auch Absorptions- bzw. Adsorptions-Wärmepumpen. Wärmepumpen, die den Vuilleumier-Kreisprozess nutzen, sind noch nicht marktreif.


title: Wärmepumpenheizung

text: Das Funktionsprinzip lässt sich gut mit einem Kühlschrank vergleichen, der innen kühlt und außen heizt. Viele dieser Systeme können im Umkehrbetrieb auch zur Kühlung eingesetzt werden. Da Wärmepumpen zum Teil erhebliche Anlaufströme haben, die zu Netzrückwirkungen (Spannungseinbrüchen) führen können, muss der Anschluss vom Energieversorgungsunternehmen genehmigt werden. Die Genehmigung wird im Regelfall mit bestimmten Auflagen (Anlaufstrombegrenzung, Anläufe/Stunde beschränkt) erteilt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Das verdichtete Kältemittel kondensiert im Verflüssiger. Dies ist ein Wärmeübertrager, der auf der Gegenseite mit einem Wärmeträger, in der Regel Wasser oder Wasser-Sole-Gemisch (Frostschutz), beaufschlagt wird. Die bei der Verflüssigung des Kältemittels frei werdende Kondensationsenthalpie wird vom Wärmeträger aufgenommen und auf die Heizkörper oder Heizflächen übertragen. Die Wärmeleistung, die, bezogen auf die eingesetzte elektrische Leistung des Verdichtermotors, am Verflüssiger genutzt werden kann, steigt mit abnehmender Differenz zwischen der Verdampfungs- und der Verflüssigungstemperatur im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe.


title: Wärmepumpenheizung

text: Das Verhältnis der Wärmeleistung (Output) zur elektrischen Leistung (Input) wird als Leistungszahl einer Wärmepumpe (, abgekürzt "COP") bezeichnet.


title: Wärmepumpenheizung

text: Heizfläche und mittlere Übertemperatur (Temperaturdifferenzen formula_1) eines Heizkörpers oder einer Fußbodenheizung verhalten sich indirekt proportional zueinander. Dies ist mit der veränderten Leistungsabgabe von Speichern bei steigenden Primärtemperaturen zu vergleichen. Diese Problematik verursacht zudem, dass mittels Wärmepumpe die Speichertemperatur nur auf eine bestimmte Temperatur angehoben werden kann. Die maximal erzeugbare Warmwassertemperatur ist vom maximalen Verdichter-Hochdruck abhängig.


title: Wärmepumpenheizung

text: Bei der Beheizung von Speichern mittels Erdsonden muss darauf geachtet werden, dass die Erdsonde nicht mit mehr als 100 W(therm.)/m Sonde belastet wird, um eine zu starke Vereisung der Sonde zu vermeiden. Da Eis ein schlechter Wärmeleiter ist, sinkt die Sondentemperatur zu weit ab und die Leistungszahl fällt in den unwirtschaftlichen Bereich unter 2,5.


title: Wärmepumpenheizung

text: Vorteilhaft für die Nutzung von Wärmepumpen ist das Vorhandensein von Flächenheizungen wie einer Fußboden- oder Wandheizung mit niedrigen Vorlauftemperaturen, da dann die Wärmepumpe besonders effizient arbeitet. Jedoch lassen sich auch Häuser mit Heizkörpern mit Wärmepumpen beheizen, insbesondere dann, wenn Heizkörper mit großer Oberfläche vorhanden sind. Als Faustformel gilt, dass ein Haus dann wärmepumpentauglich ist, wenn die Heizkörper im Winter mit 55 °C Vorlauftemperatur ausreichend Wärme bereitstellen können. Es existieren jedoch auch Wärmepumpen, die 70 °C Vorlauftemperatur liefern können, was allerdings dann mit Effizienzeinbußen einhergeht. Auch bei bei einem Wärmebedarf von mehr als 150 kWh pro Quadratmeter und Jahr empfiehlt sich erst eine energetische Sanierung, bevor eine Wärmepumpe installiert wird.


title: Wärmepumpenheizung

text: Bislang in Europa betriebene Wärmepumpen für Haushalt sowie Industrie werden fast ausschließlich mit FKW (fluorierten Kohlenwasserstoffen) betrieben. Aufgrund der F-Gase-Verordnung zur Reduzierung klimaschädlicher Kältemittel steigt bei Neuanlagen der Marktanteil unschädlicher Kältemittel.


title: Wärmepumpenheizung

text: Bevorzugt werden inzwischen weniger problematische Kältemittel und insbesondere "natürliche Kältemittel" wie Wasser, CO, Ammoniak, Propylen und Propan (Stand 2022). Mit CO lassen sich laut Studien hohe Vorlauftemperaturen erreichen und höhere Jahresarbeitszahlen als mit klassischen Systemen erzielen. Zudem ist es nicht brennbar und minder giftig. In Japan sind bereits seit 2001 CO-Luft-Wasser-Wärmepumpen auf dem Markt erhältlich; seit einiger Zeit werden diese auch vereinzelt in Europa angeboten. Bei der Verwendung von CO benötigt man Komponenten, die mit größeren Drücken betrieben werden können. Hierzu laufen Forschungsprojekte z. B. an der Technischen Universität Braunschweig (Lehrstuhl Thermodynamik) und der Technischen Universität Dresden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Insbesondere bei energieeffizienten Neubauten können CO-Luft-Wasser-Wärmepumpen teurere Alternativen wie Erdsonden-, Eissonden-, Grundwasser- und Solewärmepumpen in Anwendungsnischen verdrängen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Bei Nutzung eines günstigen Heizstromtarifs können die Energieversorger die Wärmepumpen zu Zeiten von Spitzenlast, beispielsweise vormittags und am Frühabend, nach den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) bis zu dreimal täglich für je zwei Stunden (auch ferngesteuert) abschalten. Allerdings können viele Energieversorgungsunternehmen (EVU) von dieser Möglichkeit nach unten abweichen, da sie die Sperrzeiten mittels der Rundsteuerempfänger bezogen auf das tatsächliche Lastprofil steuern. Die Sperrzeiten sind dann relativ kurz, so dass ein erhöhter technischer Aufwand (beispielsweise Pufferspeicher) für eine Sperrzeitüberbrückung in der Regel nicht notwendig wird.


title: Wärmepumpenheizung

text: Für den Fall, dass die Leistung der Wärmepumpe bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen und gleichzeitig hohem Wärmebedarf nicht ausreicht, verfügen die meisten Wärmepumpenheizungen zur Ergänzung über eine einfache Elektroheizung (Heizstab) im Warmwasserkreislauf oder -speicher.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Technischen Anschlussbedingungen (TAB 2007) schreiben im Kapitel 10.2.4 vor, dass Verdichter und Heizstab nur sechs Mal pro Stunde eingeschaltet werden dürfen. Hersteller setzen diese Vorschrift um, indem nach jedem Ausschaltvorgang eine zehnminütige Pause eingelegt wird.


title: Wärmepumpenheizung

text: Der Temperaturhub formula_2 des Heizstabes wird durch den Massenstrom formula_3, die spezifische Wärmekapazität formula_4 des Fluids und die Heizstableistung formula_5 bestimmt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Mit Wasser als Fluid formula_7 beträgt der Temperaturhub bei einem Massenstrom von 1000 kg pro Stunde formula_8 je kW Heizstableistung.


title: Wärmepumpenheizung

text: Bei kleiner Schalthysterese und großem Temperaturhub ist der Heizstab nur wenige Minuten ein- und mindestens zehn Minuten ausgeschaltet. Die vermeintlich hohe Anschlussleistung des Heizstabes kann sich nicht entfalten. Durch Umstellen der obigen Formel nach der Zeit gilt:


title: Wärmepumpenheizung

text: Wenn die Schalthysterese 1 K, die Heizstableistung 1 kW und die Masse des Wassers 1 kg beträgt, wird der Heizstab nach 4,176 s abgeschaltet.


title: Wärmepumpenheizung

text: Im Zusammenspiel mit Photovoltaik am Gebäude kann eine eigene regenerative Energieversorgung bis hin zu einer negativen Jahresenergiebilanz – also einem Stromüberschuss – erreicht werden. Im praktischen Betrieb muss der saisonale Unterschied bei der Stromerzeugung aus Photovoltaik berücksichtigt werden. Insbesondere an kalten und dunklen Wintertagen erzeugen übliche Photovoltaikanlagen von Wohngebäuden nicht genug Energie, um den Tagesbedarf von Haushalt und Wärmepumpe zu decken. In dieser Zeit muss Strom für den Betrieb der Wärmepumpe aus dem öffentlichen Netz bezogen werden. Ein Tag-Nacht-Ausgleich kann in gewissem Maße mittels Speicherung erreicht werden. Sofern eine ausreichend große Photovoltaikanlage sowie ein Batteriespeicher zur Zwischenspeicherung vorhanden sind, lassen sich oft 60 % des Jahresstrombedarfs der Wärmepumpe aus selbst erzeugtem Solarstrom decken.


title: Wärmepumpenheizung

text: Eine Alternative zur Speicherung von Solarstrom in Solarbatterien besteht in der Speicherung der Energie in Wärmespeichern. Dazu wird Solarstrom z. B. mit einer Wärmepumpe verwertet, um Wasser zu erhitzen, welches in einem Wärmespeicher (ähnlich einer Isolierkanne) zwischengepuffert wird. Die so gespeicherte thermische Energie wird anschließend nicht in elektrische Energie zurückverwandelt, sondern je nach Gestaltung des Heizsystems zur Heizung oder zur Warmwasserbereitung genutzt. Mit dem Preisverfall der Photovoltaikmodule ist solch ein System oft kostengünstiger als eine Solarthermieanlage und bietet die Flexibilität, sowohl elektrische als auch thermische Energie nutzen zu können.


title: Wärmepumpenheizung

text: Zur Beurteilung von Wärmepumpen wird die Leistungszahl ε – auch "Coefficient of Performance" (COP) genannt – herangezogen. Sie ist das Verhältnis von abgegebener Heizwärmeleistung zur eingesetzten Antriebsleistung des Verdichters (auch Kompressor). Die erreichbare Leistungszahl ist in Abhängigkeit von den verwendeten Temperaturen entsprechend dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik begrenzt auf den Kehrwert des Carnot-Wirkungsgrades für eine verlustfrei arbeitende Kraftwärmemaschine, die Carnot-Leistungszahl:


title: Wärmepumpenheizung

text: Das Verhältnis von tatsächlicher zu Carnot-Leistungszahl ist der Gütegrad formula_11. Damit errechnet sich die Leistungszahl


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text: Elektro-Kompressions-Wärmepumpen für die Gebäudeheizung erreichen im Dauerbetrieb unter festgelegten Normbetriebsbedingungen Gütegrade von rund 50 %. Dieser Wert dient hauptsächlich zur Beurteilung der Qualität der Wärmepumpe selbst. Er berücksichtigt nicht den Rest des Heizungssystems.


title: Wärmepumpenheizung

text: Für eine Wärmepumpe mit Erdwärmesonde (Verdampfungstemperatur formula_13, etwa 0 °C) und Fußbodenheizung (formula_14, etwa 35 °C Vorlauftemperatur) errechnet man beispielsweise:


title: Wärmepumpenheizung

text: Wenn an dem gleichen Wärmepumpenkreislauf eine Radiatorenheizung mit 55 °C (formula_16) Vorlauftemperatur (Verdampfungstemperatur −0 °C) angeschlossen wird, ergibt sich eine deutlich niedrigere Leistungszahl:


title: Wärmepumpenheizung

text: Beim Einsatz einer Erdwärmesonde als Wärmequelle ist die Verdampfungstemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur.


title: Wärmepumpenheizung

text: Eine Wärmepumpe, die als Wärmequelle die Umgebungsluft nutzt, hat eine deutlich niedrigere Verdampfungstemperatur als die Anlage mit einer Erdwärmesonde. Mit steigendem Wärmebedarf sinkt die Umgebungstemperatur und damit auch die Leistungszahl. Zudem ist die Wärmeübergangszahl von Luft zu den Verdampferflächen niedrig. Es finden daher möglichst großflächige, verrippte Rohre im Verdampfer Anwendung. Es ist ein Lüfter oder Ventilator notwendig, der die Luft durch die Verdampferflächen drückt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Wird im Verdampfer häufig der Taupunkt unterschritten, so muss das sich bildende Kondensat (Wasser) abgeführt werden. Wird im Verdampfer der Gefrierpunkt des Kondensats unterschritten, sinkt der Ertragsfaktor wegen der isolierenden Wirkung des Eismantels auf null. Enteisungseinrichtungen sind energetisch unsinnig, es wird die gleiche Menge an Energie zugeführt, die zuvor dem gefrorenen Kondensat entzogen wurde.


title: Wärmepumpenheizung

text: In der folgenden Berechnung der Leistungszahl wird eine Außentemperatur von zirka 7 °C und eine Temperaturdifferenz von 12 °C zwischen Lufteintrittstemperatur und Verdampfungstemperatur des Kältemittels angenommen. Mit formula_18 (gleich etwa −5 °C) für die kalte Seite ergibt sich:


title: Wärmepumpenheizung

text: Es wird deutlich, dass die Leistungszahl einer Wärmepumpe durch die Bauart der Wärmeübertrager, Verflüssiger und Verdampfer stark beeinflusst wird.


title: Wärmepumpenheizung

text: Mit der Erdwärmesonde steht unabhängig von der herrschenden Außentemperatur eine Wärmequelle mit relativ hoher Temperatur zur Verfügung, während die Außenluft eine ungünstige Wärmequelle darstellt. Auf der Seite der Wärmesenke sollte mit einer möglichst großen Fläche eine kleine Temperaturdifferenz zwischen Raumtemperatur und Wärmeträgervorlauftemperatur angestrebt werden. In den dargestellten Beispielen variiert die Leistungszahl um den Faktor 1,8 zwischen der Erdwärmesonde/Fußbodenheizungswärmepumpe und der Außenluft/Radiatorwärmepumpe.


title: Wärmepumpenheizung

text: Unter Standardbedingungen erreichen handelsübliche Wärmepumpen COP-Werte im Bereich von 3,2 bis 4,5 bei Wärmequelle Umgebungsluft und 4,2 bis 5,2 bei Nutzung von Erdwärme, Tendenz steigend.


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text: Zur Bewertung der energetischen Effizienz eines Wärmepumpenheizungssystems wird die sogenannte "Jahresarbeitszahl" (JAZ), auch Seasonal Performance Factor (SPF) genannt, verwendet. Sie gibt das Verhältnis der über das Jahr abgegebenen Wärme zur aufgenommenen Antriebsenergie an und ist nicht mit der unter standardisierten Laborbedingungen ermittelten Leistungszahl zu verwechseln. Um Vergleichbarkeit zu gewähren ist es wichtig sich über die Systemgrenze im Klaren zu sein. Die Jahresarbeitszahl kann den zusätzlichen Energieaufwand für die Nebenantriebe (Solepumpen, Grundwasserpumpen bzw. Luft-Ventilatoren etc.) enthalten, die bei falscher Auslegung einen beachtlichen Teil ausmachen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Hierbei stehen formula_21 für den Startzeitpunkt und formula_22 für den Endzeitpunkt des betrachteten Zeitraums. formula_23 steht für die in diesem Zeitraum von der Wärmepumpe insgesamt erzeugte Wärmemenge (formula_24 beschreibt die zeitliche Ableitung dieser Wärmemenge, also die je nach Betriebsmodus variierende Wärmeleistung der Wärmepumpe), formula_25 für die über die Zeit formula_26 variierende elektrische Leistungsaufnahme und formula_27 für die elektrische Energie, die innerhalb des Zeitraums insgesamt aufgewendet werden muss.


title: Wärmepumpenheizung

text: Vielerlei Faktoren beeinflussen die Jahresarbeitszahl. Hersteller liefern beispielsweise Hard- und Software unterschiedlicher Qualität. Ähnliches gilt für die Arbeit von Installateursbetrieben. Weiterhin ändern sich im Jahresverlauf die Temperaturen, unter denen die Wärmepumpe arbeiten muss. Auf der Senkenseite dominiert beispielsweise im Winter üblicherweise die Gebäudeheizung mit vergleichsweise niedriger Temperatur, im Sommer hingegen die Trinkwarmwasserbereitung mit vergleichsweise hohen Temperaturen. Auch die gesamte Auslegung eines Wärmepumpen-Heizungssystems, z. B. die Tiefe der Erdsonde, die Wahl von Speichern oder Wärmeverteilsystem, hat einen Einfluss auf seine Effizienz. Auf der Quellseite sind ebenfalls Temperaturschwankungen zu beobachten, diese jedoch in starker Abhängigkeit der Quelle. So schwankt die Lufttemperatur stark im täglichen und saisonalen Verlauf, die Erdreich- und Grundwassertemperatur jedoch kaum. Der Standort und das Klima ist ebenfalls relevant.


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text: Die JAZ liegt in Deutschland in der Größenordnung von 3 bis 4,5, bei Grundwassersystemen auch über 5. Ausreißer in beide Richtungen sind möglich.


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text: Wärmepumpen ermöglichen eine nachhaltige Wärmeerzeugung. Sie erschließen insbesondere in Verbindung mit Fernwärmenetzen regenerative Wärmequellen wie Abwärme, Umgebungswärme und Solarthermie und sind somit eine Kerntechnologie der Wärmewende, die wiederum ein integraler Bestandteil der Energiewende ist. Die meisten Studien zum Thema kommen somit zu dem Ergebnis, dass Wärmepumpen eine zentrale Rolle in einem klimafreundlichen Energiesystem spielen müssen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Sowohl dezentrale Wärmepumpen als auch Großwärmepumpen in Fernwärmesystemen wirken sich gesamtkostensenkend aus. Da Wärmepumpen Strom in Wärme wandeln, sind sie ein Instrument der Sektorenkopplung und tragen besonders in Kombination mit Wärmespeichern zur Stabilität des Strommarktes bei, indem sie Strom zu Überschusszeiten aufnehmen und in Wärme wandeln. Damit kann erneuerbarer Strom besser ins Energiesystem integriert werden und dazu beitragen, den Wärmesektor zu dekarbonisieren.


title: Wärmepumpenheizung

text: Sofern der zum Betrieb von elektrisch angetriebenen Wärmepumpen benötigte Strom von emissionsfreien Quellen wie beispielsweise Wasserkraftwerken, Windkraftanlagen oder Photovoltaik bezogen wird, lässt sich mit ihnen effiziente und klimaneutrale Heizwärme gewinnen. Die Wärmepumpenheizung gilt von allen derzeit am Markt erhältlichen Einzeltechnologien als diejenige, die in Zukunft den möglicherweise größten Beitrag zur globalen Treibhausgasreduktion beisteuern könnte. Die IEA geht davon aus, dass alleine durch den Einsatz von Wärmepumpen die weltweiten Treibhausgasemissionen um 8 % reduziert werden können, wenn 30 % der Gebäude statt mit fossil befeuerten Heizungen mit Wärmepumpen beheizt werden. Die Umstellung der weltweiten Wärmeerzeugung auf Wärmepumpenheizungen, die mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt werden, würde zugleich einen erheblichen Anstieg der globalen Energieerzeugung aus regenerativen Quellen bedeuten und die Effizienz des Energiesystems steigern.


title: Wärmepumpenheizung

text: Entscheidend für die Öko-Bilanz der Elektro-Wärmepumpen ist die Art und Weise, wie der für den Betrieb nötige Strom produziert wurde. Ob Kohlenstoffdioxid eingespart wird, ergibt sich insbesondere aus Jahresarbeitszahl und der Emissionsintensität der Stromerzeugung. Zu berücksichtigen sind dabei unterschiedliche Brennstoffe in Kraftwerken und Hausheizungen und deren Emissionsfaktoren, sodass selbst bei gleichem Primärenergiebedarf die CO-Emissionen bei der Stromerzeugung höher (z. B. bei Schwerpunkt auf Braunkohleverstromung) oder niedriger (z. B. durch hohen Anteil an Gas- oder Kernkraftwerken) ausfallen können.


title: Wärmepumpenheizung

text: Bei Staaten mit hohem Anteil emissionsfreier Energieerzeugung wie z. B. Österreich, wo Wasserkraft die dominierende Stromquelle ist, werden bereits bei einer Jahresarbeitszahl von 1,0 Kohlenstoffdioxidemissionen eingespart, in Estland hingegen erst bei einer Jahresarbeitszahl von 5,1. In Deutschland liegt der Wert bei 2,2. Als Vergleichswert diente ein Gaskessel mit einem Wirkungsgrad von 95 % und Emissionen von 213 g/kWh.


title: Wärmepumpenheizung

text: 2020 erschien in der Fachzeitschrift "Nature Sustainability" eine Studie, die die CO-Bilanz von Wärmepumpenheizungen über den gesamten Lebenszyklus (d. h. Herstellung, Betrieb und Recycling) sowohl für das Jahr 2015 als auch die Zukunft analysierte. Die Autoren studierten dabei zunächst die Bilanz im weltweiten Durchschnitt und teilten die Welt schließlich in 59 Regionen auf, die sie dann einzeln analysierten, um regionale Unterschiede zu erkennen. Dabei kamen sie zum Ergebnis, dass bereits im Jahr 2015 die Nutzung einer durchschnittlichen Wärmepumpe verglichen mit einer durchschnittlichen neuen fossil befeuerten Heizung deutlich weniger Kohlendioxid produziert hätte. Demnach waren Wärmepumpen immer dann klimafreundlicher als fossile Heizungen, wenn Strom bezogen wurde, bei dessen Produktion weniger als 1000 g CO/kWh anfiel. Mehr als 90 % der Weltstromerzeugung liegen unter diesem Emissionslevel. Sofern die Emissionen der Stromerzeugung unter 500 g CO /kWh lägen, stießen Wärmepumpen im globalen Durchschnitt – selbst dann, wenn sie sehr ineffizient arbeiten würden – weniger Emissionen als sehr effiziente neue fossile Heizungen. Insgesamt kamen die Autoren zu dem Ergebnis, dass Wärmepumpen bereits 2015 in 53 der 59 Regionen weltweit mit zusammen 96 % des globalen Wärmebedarfs klimafreundlicher als fossile Heizungen gewesen seien. Im Durchschnitt lagen die Emissionen von Wärmepumpenheizungen um 35 % unter denen von fossilen Heizungen. Zudem werde sich der Klimavorteil von Wärmepumpen in der Zukunft mit dem erwarteten Rückgang der Emissionen der Stromerzeugung noch weiter verbessern, sodass insgesamt der Umstieg auf Wärmepumpen in den meisten Regionen weltweit fast sicher die Treibhausgasemissionen reduzieren würde; auch unter der Annahme, dass diese Elektrifizierung des Wärmesektors nicht gleichzeitig von einer weiteren Dekarbonisierung der Stromerzeugung begleitet würde.


title: Wärmepumpenheizung

text: Eine 2013 im Auftrag des Bundesverbandes Wärmepumpe e. V. erstellte Studie der TU München hielt fest, dass zwar „der Strombedarf der Wärmepumpen [in Deutschland] tendenziell durch den Einsatz von Grundlastkraftwerken, d. h. insbesondere von Kohlekraftwerken bereitgestellt“ wird, dass aber schon beim damaligen Strommix eine Emissionseinsparung von „41 % bis 52 % gegenüber einem alten Niedertemperaturkessel“ auftrete. Bei weiterhin stark steigender Einspeisung erneuerbare Energien sei damit zu rechnen, dass Wärmepumpen „im Jahr 2030 im Gebäudebestand und im Neubau rund 73 % bis 83 % weniger an nicht-regenerativer Primärenergie benötigen als erdgas- oder heizölbefeuerte Anlagen“. Daraus ergebe sich eine „Minderung des CO-Ausstoßes zwischen 56 % und 78 %“. Bei 3,5 Millionen Wärmepumpen im Jahr 2030 sei mit einem zusätzlichen Stromverbrauch von ca. 13,5 TWh zu rechnen (etwa 3,5 des deutschen Gesamtstrombedarfs), weswegen es nur geringe Auswirkungen auf den Stromerzeugungsmix gebe.


title: Wärmepumpenheizung

text: Wärmepumpen können klimaschädliche Kältemittel wie R134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan), R404A (Ersatzkältemittel für R502 und R22 (Chlordifluormethan)), R407C (Ersatz des Kältemittels R22) oder R-410A enthalten. Ein Kilogramm dieser Kältemittel entwickelt das gleiche Treibhauspotential wie 1,3 bis 3,3 Tonnen CO. Bei nicht sachgerechtem Recycling kann es zur Freisetzung dieser Stoffe und zu entsprechenden Treibhausgasemissionen kommen. Es gibt jedoch auch klimafreundliche Alternativen wie R744, R290, R600a oder R1270.


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text: Wie viel Primärenergie eingespart wird, ergibt sich aus der Primärenergiebilanz der Stromerzeugung. Mit dem seit 2016 in Deutschland geltenden Primärenergiefaktor von 1,8 sparen inzwischen auch Wärmepumpen mit Wärmequelle Außenluft Primärenergie gegenüber Gas-Brennwertkesseln ein. Für Deutschland durchschnittliche Werte sind in der Tabelle unten angegeben. Die höchsten Einsparungen ergeben sich, wenn die Wärmepumpen mit erneuerbaren Energien betrieben werden, die Strom direkt ohne thermodynamische Verluste produzieren. Bei fossilen Kraftwerken schneiden Gas-und-Dampf-Kraftwerke (GuD-Kraftwerk) am besten ab. So liefern Wärmepumpen mit einer JAZ von 3,5, die mit Strom aus einem Gas-Kraftwerk betrieben werden, mit einem Primärenergieeinsatz von 1,7 kWh 3,5 kWh Wärmeenergie.


title: Wärmepumpenheizung

text: Unabhängig von dieser primärenergetischen Betrachtung können Wärmepumpen auch zu einer Verringerung bestimmter Schadstoffemissionen (Kohlendioxid, Stickoxide, Feinstaub, Schwefelverbindungen etc.) beitragen, da bei Nutzung von festen und fossilen Brennstoffen (Steinkohle, Braunkohle) im Kraftwerk eine hocheffektive Rauchgasreinigung (zumindest bei gleichem Brennstoff) i. d. R. spezifisch geringere Emissionen als die lokale Verbrennung verursacht.


title: Wärmepumpenheizung

text: In Niedrigenergiehäusern werden vermehrt Abluft (z. B. Lüftungskompaktgeräte in Passivhäusern), Abwasser und die Sonnenwärme zur Energiegewinnung genutzt, in Gewerbe und Industrie auch die ohnehin anfallende Prozesswärme. In einem Wärmepumpensystem können auch mehrere Quellen kombiniert werden, beispielsweise über einen gemeinsamen quellseitigen Solekreislauf.


title: Wärmepumpenheizung

text: Neben Anlagen, die einzelne Häuser beheizen, können Wärmepumpen auch in Fern- bzw. Nahwärmenetze eingebunden werden. Derartige Systeme besitzen zumeist eine Leistung im MW-Bereich und gelten als wichtige Technik zur Verknüpfung von Strom- und Wärmsektor in zukünftigen Energiesystemen mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien, speziell der Windenergie. In solchen Systemen kommt Wärmepumpen die Rolle zu, während Zeiten mit hoher regenerativer Stromerzeugung Wärme zu liefern, sodass keine (fossil) betriebene Kessel bzw. Heizwerke betrieben werden müssen, womit die Energieeffizienz gesteigert werden kann. Derartige Großwärmepumpen können mit verschiedenen Wärmequellen betrieben werden; u. a. kommen Niedertemperaturabwärme aus der Industrie, Supermärkte, Abwässer (z. B. aus Kläranlagen), Trink-, Brauch- und Grundwasser, Flüsse, Seen und das Meerwasser als Wärmequelle in Frage.


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text: Eine Luftwärmepumpe nutzt die von der Sonne erwärmte Außenluft zum Heizen und Aufbereiten des Warmwassers. Bei besonders tiefen Außentemperaturen sinkt der Wirkungsgrad stark ab. Durch bivalenten – parallelen Betrieb von Wärmepumpen mit bestimmten Kombisystemen lässt sich die Effizienz steigern, indem in diesen Fällen ein alternatives Heizungssystem zugeschaltet wird, um die benötigte Spitzenlast zu liefern. Das erhöht freilich die Kosten.


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text: Der Begriff Luftwärmepumpe wird für verschiedene Systeme verwendet. Daher wird meist noch differenzierter eingeteilt:


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text: Luftwärmepumpen sind im Vergleich zu anderen Wärmepumpen in der Anschaffung meist günstiger, im Betrieb aber teurer. Luft-Wasser-Wärmepumpen können je nach Fabrikat außerhalb und innerhalb von Gebäuden aufgestellt werden. Der Wirkungsgrad der Luftwärmepumpe sinkt, je tiefer die Außentemperaturen werden. Luft-WP lassen sich bei sanierten Altbauten und in Neubauten mit Flächenheizkreisen installieren und sowohl in monovalentem als auch in bivalentem Betrieb betreiben (s. o. Abschnitt Kältemittel).


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text: Relevant ist auch die Geräuschbelastung der Umgebung, die eine Aufstellung in Gebäudenähe häufig problematisch macht. Ein typischer Schalldruckpegel, in einem Meter Abstand, von zum Beispiel 51 bis 62 dB(A) (Datenblatt Viessmann Vitocal 300-A) wird als sehr störend empfunden. Zur Beurteilung der Geräuschemissionen von Luftwärmepumpen wird, aus Ermangelung einer eigenen normenkonkretisierenden Verwaltungsvorschrift, die für Industrie- und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogen, die je nach Wohngebietsausweisung unterschiedliche Immissionsrichtwerte vorsieht. In häufig anzutreffenden allgemeinen Wohngebieten gilt tagsüber 55 dB(A) und nachts 40 dB(A) vor dem Fenster eines schutzbedürftigen Wohnraums (Wohn-, Schlaf-, Arbeitszimmer und Küche mit Esstisch).


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text: Die Jahresarbeitszahl von modernen WP lässt sich durch die Verwendung der Invertertechnologie verbessern. Trotzdem gibt es nach wie vor große Abweichungen zwischen den nach VDI 4650 berechneten Jahresarbeitszahlen und den in der Praxis erzielten Werten.


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text: Erdwärmepumpen nutzen die fühlbare Wärme eines Erdkörpers als Energiequelle. Die entnommene Wärme wird überwiegend durch die Aufheizung des Erdkörpers durch Solarstrahlung und das Einsickern von Regenwasser wieder ausgeglichen, gegebenenfalls auch indirekt über den Grundwasserstrom. Nur ein geringer Anteil stammt aus dem Erdinneren.


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text: In Deutschland wird für die Berechnung üblicherweise eine Umgebungstemperatur von 0 °C für oberflächennahe Erdwärmekollektoren und von 8 °C für das Grundwasser sowie für tiefe Erdwärmesonden angenommen.


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text: Bei mangelhafter Auslegung können Sole-Wärmepumpen im Winter das Erdreich vereisen (siehe Permafrost).


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text: Zu den gängigen Wartungsarbeiten einer Erdwärmepumpe zählen die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung des Kältemittels, die Überprüfung und gegebenenfalls die Reinigung des Filters, die Analyse des Flüssigkeitsdrucks im Gerät sowie die Kontrolle der Leitungen im Haus auf Kondenswasser.


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text: (Z. B. CO-Sonden) sind Bohrungen in den Boden bis zu mehreren 100 Metern. Die meisten Bohrungen werden bis 50 Meter ausgeführt. Reicht die Leistung einer Erdwärmesonde nicht aus, werden mehrere Bohrungen auf Basis der berechneten Entzugsleistung gesetzt. Bohrungen sind eine einfache und zuverlässige Methode, eine Wärmepumpe zu betreiben, da nicht der ganze Garten umgegraben werden muss (wie bei Kollektoren) und auch die Entzugsleistung am höchsten ist. Nachteilig sind die hohen Kosten für die Bohrungen.


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text: Sind in geringer Tiefe (zirka 1 bis 1,5 m, Abstand zirka 1 m) im Erdboden verlegte „Heizschlangen“. Die Wärme wird im Wesentlichen durch Sonnenenergie und versickerndes Regenwasser eingetragen, weshalb oberflächennahe Kollektoren nicht unter versiegelten Flächen verlegt werden sollten. Nur bei sehr hohem Grundwasserstand trägt auch dieses zur Wärmegewinnung bei. Die Entzugsleistung hängt unter anderem von der Wärmeleitfähigkeit und Wasserspeicherung des Erdbodens sowie von Sonneneinstrahlung und Bodenfeuchte ab. Oberflächennahe Kollektoren sollten so geplant sein, dass die sensible Bodenwärme zur Versorgung ausreicht. Durch Vereisung der Umgebung können zusätzliche Wärmemengen (Latenzwärme) entzogen werden, allerdings bei fallender Soletemperatur (pro Grad Celsius steigt der Strombedarf um ca. 2,5 %).


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text: Spiralkollektoren und Erdwärmekörbe als Wärmetauscher haben einen etwas geringeren Flächenbedarf als in Schlaufen verlegte Erdwärmekollektoren und sind preiswerter als Tiefenbohrungen. Auch wird keine Zufahrtsmöglichkeit für ein Erdsonden-Tiefenbohrgerät benötigt.


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text: Vermehrt werden Tunnel zur Gewinnung von Geothermie benutzt. Entweder über selbsttätig ausfließendes Wasser oder über Soleleitungen in den Tunnelwänden. Laut einer Untersuchung des schweizerischen Bundesamtes für Energie aus 1995 könnte aus 130 der 600 Tunnel und Stollen der Schweiz eine Wärmeleistung von rund 30 MW gewonnen werden.


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text: Hierbei wird Grundwasser aus einem Förderbrunnen entnommen und durch einen so genannten Schluckbrunnen zurückgeführt. Die Qualität des Wassers ist von entscheidender Bedeutung für die Zuverlässigkeit des Systems. Entweder wird das Grundwasser direkt durch den Verdampferwärmetauscher der Wärmepumpe zugeführt, oder zwischen Grundwasser und Verdampferwärmetauscher wird zunächst noch ein Wärmetauscher zwischengeschaltet. Vor der Installation sollte eine Wasserprobe genommen und mit den Anforderungen des Herstellers der Wärmepumpe abgeglichen werden. Durch die im Jahresmittel oft durchgängig bei ca. 7 bis 11 °C liegenden Grundwasser-Temperaturen können Grundwasser-Wärmepumpen Jahresarbeitzahlen bis über 5 erreichen. Problematisch ist die Verockerung bzw. Korrosion der vom Grundwasser durchströmten Anlagenteile bei eisen- und manganhaltigem Wasser. In der Regel bedarf es einer wasserrechtlichen Genehmigung (Wasserbehörde), da der Betrieb einen Eingriff in den Grundwasserhaushalt bedeutet.


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text: Auch das Wasser von Meeren, Flüssen und Seen eignet sich als Energiequelle für den Betrieb von Wärmepumpen. Das Potential solcher Wärmequellen gilt als sehr groß: Alleine aus dem Bodensee soll sich bei Temperaturschwankungen von ±0,2 °C eine Wärmeleistung von einem GW gewinnen lassen. Erste derartige Anlagen wurden im Bodensee bereits in den 1960er Jahren installiert, in Deutschland sind sie bisher jedoch noch nicht sehr verbreitet, während in der Schweiz deutlich mehr Anlagen existieren und die Nutzung der Alpenseen zwecks Wärmegewinnung politisch vorangetrieben wird. Auch in Skandinavien und Japan sind derartige Anlagen verbreitet. In Großbritannien geht man davon aus, dass mehrere Millionen Haushalte mittels Wärmepumpen beheizt werden könnten, die ihre Energie aus Flüssen und Seen gewinnen. Insgesamt sollen nach Plänen des Energieministeriums 4,5 Mio. Haushalte mit Wärmepumpen beheizt werden. Eine erste Anlage, die Wärme für über 100 Haushalte sowie weitere angeschlossene Gewerbebetriebe aus der Themse gewinnt, ging im März 2014 in Betrieb. Die größte Wärmepumpenanlage, die Seewasser nutzt, befindet sich mit Stand 2016 in Stockholm. Sie versorgt ein Fernwärmenetz, an das 2,1 Mio. Menschen angeschlossen sind, und verfügt über eine Leistung von rund 420 MW.


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text: Eine Abwasserwärmepumpe wird in der Kanalisation installiert und nutzt die Wärme von Abwässern. Für die Nutzung eignen sich vor allem größere Abwasserrohre. Damit lassen sich auch hohe Leistungen erzielen. In der Kanalisation liegen die Temperaturen im Jahresverlauf weitgehend gleichmäßig zwischen 12 und 20 Grad Celsius. Zudem isoliert das Erdreich um die Rohre, wodurch Lastspitzen abgepuffert werden können. Als wirtschaftlich gelten vor allem größere Anlagen, die Verwaltungszentren, Krankenhäuser, Schulen, Wohnsiedlungen oder Hallenbäder mit relativ konstantem Wärmebedarf beheizen. Perspektivisch ist geplant, in der Kanalisation Abwärme von Industrieprozessen oder Kraftwerken gezielt zwischenzuspeichern und per Wärmepumpe bei Bedarf wieder abzurufen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Kalte Nahwärme bzw. Kalte Fernwärme ist eine technische Variante eines Wärmeversorgungsnetzes, das mit niedrigen Übertragungstemperaturen nahe der Bodentemperatur und damit deutlich unterhalb herkömmlicher Fern- oder Nahwärmesysteme arbeitet. Da diese Betriebstemperaturen nicht ausreichend sind für die Warmwasser- und Heizwärmeproduktion, wird die Temperatur beim Abnehmer mittels Wärmepumpen auf das erforderliche Niveau angehoben. Auf die gleiche Art und Weise kann auch Kälte produziert werden und die Abwärme ins Wärmenetz zurückgespeist werden. Auf diese Weise sind Angeschlossene nicht nur Kunden, sondern können als Prosumer fungieren, die abhängig von der jeweiligen Umständen Wärme sowohl konsumieren als auch produzieren können. Wie gewöhnliche Erdwärmepumpen haben Kalte Nahwärmenetze gegenüber Luftwärmepumpen den Vorteil, aufgrund des niedrigeren Temperaturdeltas zwischen Wärmequelle und Heiztemperatur effizienter zu arbeiten. Gegenüber Erdwärmepumpen haben Kalte Nahwärmenetze noch den zusätzlichen Vorteil, dass auch im städtischen Raum, wo häufig Platzprobleme den Einsatz von Erdwärmepumpen verhindern, über zentrale Wärmespeicher saisonal Wärme gespeichert werden kann, und darüber hinaus die unterschiedlichen Lastprofile verschiedener Gebäude ggf. einen Ausgleich zwischen Wärme- und Kältebedarf ermöglichen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Besonders gut ist ihr Einsatz dort geeignet, wo verschiedene Arten von Bebauung (Wohngebäude, Gewerbe, Supermärkte etc.) existieren und somit sowohl Wärme als auch Kälte nachgefragt wird, wodurch ein Energieausgleich über kurze oder lange Zeiträume ermöglicht wird. Alternativ ermöglichen saisonale Wärmespeicher einen Ausgleich von Energieeinspeisung und -nachfrage. Durch die Nutzung verschiedener Wärmequellen wie z. B. Abwärme aus Industrie und Gewerbe und die Kombination von Wärmequellen und Wärmesenken können zudem Synergien geschaffen werden und die Wärmeversorgung in Richtung einer Kreislaufwirtschaft weiterentwickelt werden. Zudem ermöglicht die niedrige Betriebstemperatur der Kaltwärmenetze sonst kaum nutzbare Niedertemperaturabwärme unkompliziert in das Netz einzuspeisen. Gleichzeitig verringert die niedrige Betriebstemperatur die Wärmeverluste des Wärmenetzes deutlich, was insbesondere im Sommer, wo nur eine geringe Wärmenachfrage herrscht, die Energieverluste begrenzt. Auch ist die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen gerade verglichen mit Luft-Wärmepumpen relativ hoch. Eine Untersuchung von 40 bis zum Jahr 2018 in Betrieb genommenen Anlagen ergab, dass die Wärmepumpen bei einem Großteil der untersuchten Systeme eine Jahresarbeitszahl von mindestens 4 erreichten; die höchsten Werte lagen bei 6.


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text: Wie oben beschrieben, wird ein Teil der Heizleistung von Wärmepumpen meist durch Verdichtung erreicht. Das Kältemittel erwärmt sich dissipativ durch den höheren Druck und wird im Anschluss zum Heizen genutzt. Je nach Anwendung können unterschiedliche Antriebsarten besser geeignet sein.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die im Einfamilienhaus am häufigsten anzutreffende Variante ist der Elektromotor. Darin treibt ein durch einen Frequenzumrichter geregelter Motor einen Scroll- oder Schraubenkompressor an. Vorteile der reinen Elektrowärmepumpe liegen im niedrigen möglichen Leistungsbereich der Anlagen und in der ausschließlichen Nutzung von Strom als Energiequelle. Es sind weder Schornstein noch Treibstoff-Zuleitungen erforderlich. Nachteilig sind der geringere Wirkungsgrad bei niedrigen Umgebungs- oder Grundwassertemperaturen und die einseitige Abhängigkeit vom Stromnetz.


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text: Bei größeren Objekten wie Mehrfamilienhäusern, Gewerbebetrieben oder Supermärkten können Gasmotoren genutzt werden. Darin werden an den Betrieb mit Erdgas oder anderen Gasen (Propan, Butan etc.) angepasste Gas-Otto-Motoren als Verdichterantrieb installiert. Die etwas aufwändigeren Anlagen rentieren sich erst bei größeren Gebäuden oder in Nahwärmenetzen, bieten aber mit der Motorabwärme (zwischen 75 °C und 90 °C) und der Wärme im Abgas (mehrere 100 °C möglich) sowie der Kälte am Verdampfer drei zusätzliche, gleichzeitige Temperaturkreisläufe für unterschiedlichste Anwendungen. Durch die Verwendung von zu Bioerdgas aufbereitetem Biomethan als Brennstoff können auch Gasmotorwärmepumpen CO-neutral betrieben werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Ein anderes Funktionsprinzip treibt mit einem Brenngas den heißen Teil eines Stirlingmotors an, der auf der kalten Seite, ohne weitere verlustbehaftete Umwandlungen, direkt als Kompressor für einen Kältemittelkreislauf dient. Mit diesem Prinzip lässt sich auch der Leistungsbereich für Einfamilienhäuser wirtschaftlich und umweltfreundlich abdecken. Aufgrund der höheren Vorlauftemperatur im Vergleich zu elektromotorisch angetriebenen Kompressionswärmepumpen eignet sich diese Technik insbesondere für die Sanierung von alten Bestandsgebäuden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Wird ein Gasbrenner zur thermischen Verdichtung des Kältemittels eingesetzt (Sorptions-Wärmepumpe), kann die Abhängigkeit vom Stromnetz weiter reduziert werden. Hier wird nur noch eine kleine elektrische Pumpe neben der reinen Umwälzfunktion zur Vorverdichtung genutzt. Die eigentliche Verdichtung erfolgt infolge der Aufheizung durch Gasbrenner, die ohne mechanische Umwandlungsverluste einen hohen, rein thermischen Wirkungsgrad erreichen. Die Reduktion von bewegten Komponenten bewirkt zudem einen geringeren Eigenstromverbrauch. Wie Gasmotorwärmepumpen sind reine Gaswärmepumpen in der Investition etwas aufwändiger und rentieren sich erst ab bestimmten Anlagengrößen oder in Nahwärmenetzen. Auch sie können mit zu Bioerdgas aufbereitetem Biomethan als Brennstoff CO-neutral betrieben werden. Gleiches gilt im Übrigen auch, wenn ein Gasbrenner als Spitzenlastheizung zu einer Elektrowärmepumpe hinzugefügt wird.


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text: Beim Solar-Eis-Speicher besteht der Speicher in einem großen Wassertank, der beim Gefrieren auf 0 °C durch ein Kühlmittel (z. B. ein Wasser-Glykol-Gemisch) die sogenannte Kristallisationsenthalpie zur Wärmenutzung verfügbar macht.


title: Wärmepumpenheizung

text: Der bei weiterer Wärmeentnahme entstehende Vereisungsprozess ist gewollt, denn der Phasenwechsel von Wasser zu Eis bringt einen weiteren Energiegewinn. Hierbei bleibt die Temperatur zwar konstant bei 0 °C, doch es werden weitere 93 Wh/kg Kristallisationsenthalpie frei, die von der Wärmepumpe genutzt werden können. Das ist die gleiche Energiemenge, die frei wird, wenn Wasser von 80 auf 0 °C abgekühlt wird.


title: Wärmepumpenheizung

text: Das System entspricht weitgehend der Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Das ausgekühlte Wasser fließt hier jedoch nicht als Grundwasser einfach weiter, sondern dient im Sommer auch direkt als Kühlmedium, das ohne erneuten energetischen kostenintensiven Wärmetauscherprozess im Umkehrbetrieb (Klimakühlanlage) einfach über eine Umwälzpumpe in der Hausheizung genutzt werden kann und so den Speicher teils wieder regeneriert.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die spezifische Enthalpie – also der „Energieinhalt“ des „Eisspeichers“ – liegt bei 333,5 kJ/kg oder 85 kWh/m³ Eis. Dies sind gut 8 Liter Heizöl pro Kubikmeter. Dementsprechend muss die Anlage um die Kälteschlangen, um die sich mit der Zeit ein Eismantel legt, der den weiteren Energieentzug behindert, dimensioniert werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Gängige Modelle mit einem Solar-Eis-Speicher von ca. 12 m³ und 5 Solar-Luft-Kollektoren (à 2 m²) auf dem Dach bieten im monovalenten Betrieb etwa 1800 Volllaststunden im Jahr für den Heizbetrieb mit einer maximalen Heizlast von 7,5 kW.


title: Wärmepumpenheizung

text: Damit ist theoretisch eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe zum ganzjährigen Heizen inklusive Trinkwassererwärmung immer noch die erste Wahl. Allerdings ist im Sommer der Energieaufwand zum Kühlen vermutlich mit dem Eisspeicher-System lukrativer. Die Systeme konkurrieren daher miteinander um den gesamt-energetischen Wirkungsgrad.


title: Wärmepumpenheizung

text: Unter Referenzbedingungen der Stiftung Warentest erreicht die Solar-Heizung eine System-Jahresarbeitszahl (SJAZ) von ca. 5 (inkl. Stromverbrauch Lüfter, Pumpen etc. und einschließlich direkt genutzter Solarwärme).


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text: Beim Erdspeicher besteht die Möglichkeit, diesen als Langzeitenergiespeicher zu nutzen. Dieser besteht aus einem gedämmten Erdspeicher, der von einem definierten System aus Kunststoffleitungen durchzogen ist. Es werden Überschüsse aus anderen Wärmequellen wie der Solarthermie gepuffert. Dadurch ergibt sich eine Anhebung der Quelltemperatur für die Wärmepumpe um durchschnittlich 10 °C im Vergleich zu Erdflächenkollektoren. Dabei können dem Erdspeicher auch Wärmequellen mit relativ niedrigen Temperaturen zugeführt werden, die nicht unmittelbar für Heizung genutzt werden können. Als Wärmeträger kommt neben (Sole) oder einem Wasser-Glykol-Gemisch auch reines Wasser in Frage.


title: Wärmepumpenheizung

text: Der Betrieb ohne Frostschutzmittel ermöglicht den Einsatz in Trinkwasserschutzgebieten. Basis hierfür ist das kontrollierte Temperaturniveau im Erdspeicher, welches über den saisonalen Wechsel ungefähr zwischen +5 °C und +23 °C liegt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Das System entspricht weitgehend der Sole-Wasser-Wärmepumpe mit spezieller Regelungstechnik und kann wie vergleichbare Systeme heizen und kühlen. Als Wärmequellen kommen in erster Linie Überschüsse aus Solaranlagen oder Prozesswärme in Frage.


title: Wärmepumpenheizung

text: Ein Erdspeicher von ca. 100–120 m³, einer abgestimmtem Wärmepumpe und ca. 12–14 m² Solarthermie-Flachkollektoren decken im Heizbetrieb eine Heizlast von ca. 10 kW ab.


title: Wärmepumpenheizung

text: Das Erdspeichersystem wird bei Neubauten i. d. R. unter der Bodenplatte eingebaut, um Synergien mit ohnehin anfallenden Arbeiten wie Gründung, Frostschürze, Fundamenten, Dämmung der Bodenplatte etc. zu nutzen. Problematisch erscheint der Einsatz bei Bestandsgebäuden sowie im innerstädtischen Bereich, da notwendige Flächen dort nicht zur Verfügung stehen könnten. Der Bereich, in dem der Erdspeicher eingebaut wird, sollte möglichst auch nicht von Grundwasser durchströmt werden, da sonst erhöhte Anforderungen an die Abdichtung gestellt werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Langzeitenergiespeicher sind gegenüber den unteren Wasserbehörden nur anzeigepflichtig, da üblicherweise der Einbau nur 1,20–1,50 m unter der Bodenplatte stattfindet und das Erdreich nicht als Wärmequelle genutzt wird. Durch die geringe Einbautiefe werden in der Regel keine grundwasserführenden Schichten durchstoßen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die BAFA fördert Eisspeicher und gedämmte Erdwärmespeichersysteme wie den eTank im Rahmen der Innovationsförderung „Wärmepumpen mit verbesserter Systemeffizienz“. Es muss ein Mindestspeichervolumen eingehalten und per Simulation die Erreichung der Systemjahresarbeitszahl (SJAZ) von 4,1 nachgewiesen werden. Der Hersteller des saisonalen Erdspeichers eTank wurde 2015 für den Innovationspreis der Länder Berlin und Brandenburg nominiert.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Luft/Wasser-Sole/Wasser-Wärmepumpe ist eine Hybrid-Wärmepumpe, die in ihrer Ausführung ausschließlich regenerative Energiequellen nutzt. Sie kombiniert Luftwärme und Erdwärme in einem kompakten Gerät. Damit unterscheidet sich dieses Hybridsystem von anderen Systemen, die auch mindestens zwei Wärmequellen nutzen. Diese bilden zumeist einen Mix aus konventioneller Heiztechnik (Gasbrennwert-Technik) und erneuerbaren Energiequellen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Luft/Wasser-Sole/Wasser-Wärmepumpe (Hybrid-Wärmepumpe) ist mit zwei Verdampfern ausgestattet (einem Außenluft-Verdampfer und einem Sole-Verdampfer), die beide an den Wärmepumpenkreislauf angeschlossen sind. Das ermöglicht es, im Abgleich mit den äußeren Bedingungen (z. B. Lufttemperatur) die zum aktuellen Zeitpunkt jeweils wirtschaftlichste Wärmequelle vorrangig einzusetzen. Das Hybridsystem wählt automatisch die effektivste Betriebsart (Luftwärme oder Erdwärme). Je nach Betriebsweise können die Energiequellen Luft- und Erdwärme parallel oder alternativ genutzt werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Viele Wärmepumpen beherrschen auch den Umkehrbetrieb zur Kühlung des Hauses. Hierbei wird unterschieden zwischen der Passiven Kühlung mit Grundwasser oder Tiefensonden und der Aktiven Kühlung durch Prozessumkehr. Klassische Heizkörper sind für die Raumkühlung jedoch nicht geeignet, da die relativ kleine Fläche der Heizkörper nur eine beschränkte Wärmeübertragung zulässt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Systemtypen können an der Anzahl der Fluidkreise unterschieden werden. Die Entkopplung der Kreise durch indirekte Zuführung der Verdampfungsenthalpie aus der Umgebung und die Abfuhr der Kondensationsenthalpie über ein Warmwasserheizungsnetz sind regelungstechnisch vorteilhaft (jedoch energetisch verlustbehaftet), die Kältemittelmenge und die Wahrscheinlichkeiten von Leckagen sind gering.


title: Wärmepumpenheizung

text: Lange nutzten die Wärmepumpenheizungen diese Systemform. Sole wird genutzt, in Form einer Tiefenbohrung oder eines Flächenkollektors. Hierbei zirkuliert als Übertragungsmedium Sole in einem geschlossenen Kreislauf und nimmt die Wärme des Erdreichs auf, um sie in der Wärmepumpe an den Kältemittelkreislauf abzugeben. Im dritten Kreis, der Raumheizung, zirkuliert Wasser, das über einen Wärmetauscher durch die Wärmepumpe erwärmt wird. Bei dieser Systemart kann auch eine CO-Sonde in einer Tiefenbohrung als Kollektor zum Einsatz kommen. Der Vorteil (vom Wirkungsgrad her gesehen) gegenüber der Sole in einer Tiefenbohrung ist die nicht notwendige Energie zum Umwälzen des Mediums im Kollektor.


title: Wärmepumpenheizung

text: Sie werden auch Direktsysteme genannt, weil sie auf den separaten Solekreis verzichten. Es entfällt der Wärmeübergang vom Kollektorkreis (Sole) auf den Arbeitskreis der Wärmepumpe. Das Kältemittel nimmt die Wärme direkt auf (Direktverdampfung). Dies bringt einen energetischen Vorteil von wenigstens 5 Grad. Das Entfallen der Solezirkulationspumpe reduziert den Stromverbrauch. Beim Einsatz von Erdspießen als Wärmequelle ist die direkte Verdampfung nicht möglich; es muss ein Solekreis verwendet werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Hierbei zirkuliert das Kältemittel in den Rohren der Raumheizung, in der Wärmepumpe und im Kollektor im Garten in einem gemeinsamen geschlossenen Kreis. Der Wärmeübergang auf Wasser als Heizmedium im Haus entfällt somit. Dieses System hat energetische Vorteile, da die Umwälzpumpe und der Temperaturabfall an dem Wärmeübertrager zum Heizkreis entfallen. Das Kältemittel wird in der Regel als Heißgas zu den Kollektoren der Fußbodenheizung geführt und kondensiert in dem Verflüssigersystem. Problematisch an dieser Anordnung sind:


title: Wärmepumpenheizung

text: An die Realisierung dieses Systemtyps trauten sich 2007 nur wenige (etwa zwei bis drei) Hersteller heran, weil er systemtechnisch (Druck und Temperatur des Kältemittels und Laufzeit der Wärmepumpe) schwierig zu steuern war.


title: Wärmepumpenheizung

text: Sollte die von der Wärmepumpe gelieferte Wärme zeitweise nicht ausreichend abgenommen/gebraucht werden, so kann das Warmwasser zwischengelagert werden; dieses geschieht in einem großen wärmeisolierten Tank, einem Pufferspeicher. Dieser Tank fasst i. d. R. mehrere hundert Liter Wasser. Zur Erwärmung zirkuliert nun der Wasserstrom zwischen dem Tank und den Radiatoren bzw. der Fußbodenheizung. Die Wärmepumpe erwärmt das Wasser im Tank.


title: Wärmepumpenheizung

text: Im Rahmen der Steigerung der Energieeffizienz sowie der Senkung des Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen spielen Wärmepumpen eine wichtige Rolle in der Energiepolitik der EU. Nicht zuletzt durch Fördermaßnahmen ist ihr Marktanteil im Steigen begriffen. Wichtige Absatzmärkte sind Frankreich, Schweden, Norwegen, Deutschland und Finnland. Im Jahr 2010 wurden in den EU-20 insgesamt gut 750.000 Wärmepumpen installiert, deren Energieeinsparung auf 36,6 TWh beziffert wird.


title: Wärmepumpenheizung

text: Der Marktanteil von Wärmepumpenheizungen im Neubau ist sehr landesspezifisch. In Deutschland nimmt der Anteil von Wärmepumpenheizungen im Neubau seit 2000 von geringen Fluktuationen abgesehen stetig zu. Wurden im Jahr 2000 nur 0,8 % aller Neubauten mit Wärmepumpen beheizt, erreichten Wärmepumpen 2006 mit 11,6 % erstmals einen zweistelligen Anteil. 2010 lag ihr Anteil bereits bei 23,6 %; ein Wert, der die nächsten Jahre einigermaßen stabil blieb, 2014 aber wieder auf 19,9 % zurückging. Anschließend stieg er erneut an und erreichte im Jahr 2020 einen Anteil von 33,5 %. Damit lagen Wärmepumpen unmittelbar hinter Gasheizungen mit 33,8 % und vor Fernwärme mit 25,7 % auf Rang zwei der am häufigsten installierten Heizungstechnologien im Neubau. Im gesamten Heizungsbestand ist ihr Anteil mit 2,6 % aber weiterhin überschaubar. 2020 stieg der Absatz an Heizungswärmepumpen in Deutschland laut Bundesverband Wärmepumpe um 40 Prozent auf rund 120.000.


title: Wärmepumpenheizung

text: 2021 wurden in Deutschland fast 180.000 Wärmepumpen verkauft. Im Neubau sind Wärmepumpenheizungen inzwischen der dominierende primäre Wärmeerzeuger. 2021 wurden mit 50,6 % erstmals über die Hälfte aller Neubauten mit Wärmepumpenheizungen ausgestattet, womit sie auch deutlich vor den lange Zeit führenden Gasheizungen lagen, die auf einen Anteil von 34,3 % kamen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Robert Habeck, Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz, kündigte im Januar 2022 an, dass bis 2030 zwischen vier und sechs Millionen Wärmepumpen in Deutschland vorhanden sein sollen. Dies sei erforderlich, um die bis 2045 beabsichtigte Klimaneutralität zu erreichen. Ab 2024 sollen jährlich mehr als eine halbe Million Wärmepumpen pro Jahr installiert werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Mit dem Russischen Überfall auf die Ukraine rückten neben dem Klimaschutz noch weitere Argumente in den Vordergrund. So gewann das Ziel, die Abhängigkeit von fossilen Energieimporten aus dem Ausland zu reduzieren, an Bedeutung. Zudem erhoffen sich viele Hausbesitzer, sich mit einer Wärmepumpe gegen weiter steigende Energiepreise absichern zu können. Im ersten Quartal 2022 stieg die Zahl der verkauften Wärmepumpen verglichen mit dem Vorjahresquartal um ca. 35 % an.


title: Wärmepumpenheizung

text: Insgesamt wurden in Österreich von 1975 bis 2005 190.200 Wärmepumpenanlagen errichtet. Die meisten Wärmepumpen jährlich wurden in den Jahren 1986 und 1987 (mit über 13.000 Wärmepumpen pro Jahr) installiert.


title: Wärmepumpenheizung

text: In der Schweiz beträgt der Marktanteil bei Neubauten rund 75 %. Die spez. Kosten für die Heizwärme betragen mit einer Erdwärme nutzenden Wärmepumpe 3,9 Rp/kWh. (etwa 3,2 Cent/kWh), während eine konventionelle Ölheizung mit spez. Kosten von 7,9 Rp./kWh (etwa 6,6 Cent/kWh) zu veranschlagen ist. Eine staatliche Förderung ist somit überflüssig. Im Jahr 2017 waren Wärmepumpen in 18,4 % der Haushalte installiert. 17,9 % der Haushalte nutzten die Wärmepumpe als Hauptwärmequelle, 0,5 % als Ergänzung.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die anfänglichen Investitionen in Wärmepumpenanlagen sind höher als in herkömmliche Kessel, in denen Gas oder Öl verfeuert wird. Dafür entfallen im Neubau Zusatzkosten wie ein Schornsteineinbau. Auch ein Lagerraum für den Brennstoff bei Öl, Pellets oder Holz entfällt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Wärmepumpenheizungen auf Erdkollektor- bzw. Erdsonden-Basis sind aufgrund ihrer Installation (mehrere Bohrungen bis mind. 50 Meter bzw. großflächiger Bodenaushub) recht kostenintensiv und können wirtschaftlich nur bei einem Neubau Verwendung finden. Speziell Erdkollektoren benötigen relativ große Grundstücke, was in Ballungsgebieten kaum zu verwirklichen ist. Bei kleinen Grundstücksflächen und für den Bestandsbau sind Spiralkollektoren/Erdwärmekörbe eine Alternative, dort zum Beispiel im Zuge einer energetischen Sanierung des alten Gebäudes.


title: Wärmepumpenheizung

text: Auch bei Wärmepumpen, die Grundwasser als Energiequelle benutzen, ist der Investitionsaufwand und die Anforderungen an die Grundstücksfläche hoch. In der Regel muss man einen Förderbrunnen und einen Schluckbrunnen (in einem Abstand von mindestens etwa 15 m annähernd in Grundwasserfließrichtung, Tiefe bis ausreichend unter Grundwasserspiegel) sowie die erdverlegte Verbindungsleitung zur Anlage errichten. Die Brunnen werden mit einem Durchmesser von 15 bis 30 cm gebohrt oder bei hohem Grundwasser bis etwa 4 m als Brunnenschacht ausgeführt. Statt des Schluckbrunnens wird auch teilweise nur ein preiswerterer Sickerschacht gebaut, der allerdings die Grundstückswasserhaltung verändert und somit meist nicht zulässig ist. Weiterhin ist eine etwas höhere Pumpleistung der Förderpumpe notwendig, da die Höhenenergie des heraufgepumpten Wassers verloren geht. In einigen Gebieten ist aber die gleichzeitige Nutzung des Grundwassers zur sommerlichen Gartenbewässerung genehmigungsfähig. Die Kosten variieren sehr stark in Abhängigkeit von den baulichen Gegebenheiten. Zusätzlich fallen weitere Kosten für ein Bodengutachten und das Genehmigungsverfahren an.


title: Wärmepumpenheizung

text: Geringere Investitionskosten fallen bei Systemen an, die auf Luft-Wasser oder Luft-Luft basieren, denn die Kosten für Anschaffung sowie Installation sind deutlich geringer. Allerdings ist bei Luft-Wasser- oder Luft-Luft-Systemen mit einer erheblich schlechteren Leistungszahl im Winter zu rechnen, wodurch die Betriebskosten höher ausfallen als mit Erdsystemen. Daher eignet sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe gut zum bivalenten Betrieb mit einem bestehenden fossilen Heizsystem, das Spitzenlast und sehr niedrige Außentemperaturen abdeckt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Als weitere Investition ist bei der Verwendung des günstigeren Heizstroms die Installation eines zweiten Stromzählers zu berücksichtigen, was bei Bestandsgebäuden eine Erweiterung des Stromkastens zur Folge haben kann.


title: Wärmepumpenheizung

text: Ein Liter Heizöl kostet derzeit um 85 Cent (Stand Oktober 2021), davon 6,5 ct BEHG-CO-Preis und beinhaltet etwa 9 bis 10 kWh thermisch nutzbare Energie. Somit ergibt sich ein Preis von etwa 8 bis 9 Cent/kWh für Öl. Öl-Brennwertthermen weisen im Betrieb gemittelte Wirkungsgrade von etwa 90 % auf. Damit ergibt sich für die Erzeugung der Nutzwärme ein Preis von 8,9 bis 10,0 Cent/kWh Wärme. Nicht inbegriffen ist der Energiebedarf der zum Ölbrenner gehörigen Verdichtungspumpe sowie des Gebläses, das das zerstäubte Öl mit Luft mischt.


title: Wärmepumpenheizung

text: Der Brennstoffpreis für Erdgas betrug im Juni 2021 bei 20.000 kWh/a Jahresbedarf umgerechnet 6,22 ct je kWh – erstmals inkl. 0,46 ct CO-Preis nach BEHG. Allerdings benötigen Gas-Brennwertheizungen mit auf den Heizwert bezogenen Wirkungsgraden von über 100 % laut einer Öko-Institut-Studie dennoch 1,114 kWh Primärenergie pro kWh Nutzenergie. Inbegriffen ist dann ebenfalls der Strom, der zusätzlich für das Abgasgebläse benötigt wird. Sie verursachen daher Kosten in Höhe von etwa 7 Cent/kWh Nutzwärme.


title: Wärmepumpenheizung

text: Bei einem derzeitigen Brutto-Strompreis von 22,5 Cent/kWh (Wärmepumpenstromtarif, Durchschnittspreis 2019, inkl. aller Steuern und Abgaben) und einer Jahresarbeitszahl JAZ der Wärmepumpenheizung von im besten Fall 4,0 kostet die Erzeugung der Nutzwärme mittels Luft-Wasser-Wärmepumpe günstigstenfalls 5,6 Eurocent/kWh (brutto). Weiterhin gibt es Variable Tarife, die u. a. in Abhängigkeit vom aktuellen Stromangebot variieren. Seit Ende 2010 muss jeder Stromanbieter in Deutschland einen solchen Tarif führen. Durch eigengenutzten Photovoltaik-Strom mit (Stromgestehungskosten zwischen 6 und 11 ct/kWh (6/2021)) können die Betriebskosten auf 1,5–2,75 Eurocent/kWh reduziert werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Die Kosten für den Schornsteinfeger entfallen, wenn kein zusätzlicher Kachelofen o. ä. vorhanden ist.


title: Wärmepumpenheizung

text: Der vom Stromversorger angebotene Wärmepumpentarif ist erheblich günstiger als der verwendete Haushaltstarif. Bei wirtschaftlicher Betrachtung müssen die höheren Investitionskosten der Wärmepumpe gegenüber einem Öl- oder Gasbrenner, der angebotene Strompreis für Wärmepumpe und dessen Laufzeiten und die Leistungszahl der Wärmepumpe wie bei jeder Wirtschaftlichkeitsrechnung berücksichtigt werden.


title: Wärmepumpenheizung

text: Insbesondere die Gewinnung von Erdwärme über Geothermiebohrungen ist mit Risiken behaftet. In Staufen im Breisgau kam es nach Bohrungen für Erdwärmepumpen in den Jahren 2006 und 2007 zu starken Bodenhebungen im historischen Ortskern. Gebäude bekamen Hebungsrisse. Dabei sind Schäden in einer geschätzten Höhe von 50 Mio. Euro entstanden. Einige der Bohrungen hatten eine Verbindung zwischen der Grundwasserschicht und der Gipskeuperschicht hergestellt. Beim Eindringen des Wassers in den in die Gipskeuperschicht eingelagerten Anhydrit erfolgte eine chemische Reaktion und es entstand Gips. Dies geht mit einer deutlichen Volumenzunahme einher. In der Stadtmitte hob sich der Boden. Ähnliche Fälle traten in Böblingen, Kamen, Rudersberg und Schorndorf auf. Nicht immer hob sich der Boden, teilweise lösten die Bohrungen auch eine Absenkung des Untergrunds aus. Geothermiebohrungen in Basel wurden wegen unerwartet starker, durch die Bohrungen ausgelöster Erdbeben abgebrochen.


title: Wärmepumpenheizung

text: Gas- und Ölheizungen bringen aus volkswirtschaftlicher Sicht eine Abhängigkeit vom Ausland, da über 90 % des deutschen Erdgas- und Mineralölverbrauchs importiert werden muss. Zudem sind diese Ressourcen endlich und von zum Teil drastischen Preisschwankungen betroffen. Je nach Leistungszahl der Wärmepumpe sowie Wirkungsgrad und Brennstoff des Grenzkraftwerks verlagert sich der Verbrauch von Heizöl oder Erdgas von der Hausfeuerung hin zu Stein- oder Braunkohle in fossil befeuerten Wärmekraftwerken. Dies reduziert die Abhängigkeit vom Import teurer Energierohstoffe wie Erdöl und Erdgas. Mit zunehmendem Anteil erneuerbaren Energien (Anteil am Strommix 2017: 36 %) sowie dem Bau effizienterer konventioneller Kraftwerke sinkt die Abhängigkeit von Energieimporten auch im Wärmesektor weiter ab.


title: Wärmepumpenheizung

text: Darüber hinaus kam eine Studie im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums zu dem Ergebnis, dass Wärmepumpenheizungen zur besseren Netzintegration der Erneuerbaren Energien, insbesondere von Windenergie, sowie zum dezentralen Lastmanagement im Strommarkt beitragen können. Mit netzdienlichem Betrieb von Wärmepumpen könnte die Netzintegration von fluktuierenden Einspeisern volkswirtschaftlich günstiger gestaltet werden.


title: Moby-Dick

text: Moby-Dick; oder: Der Wal () ist ein 1851 in London und New York erschienener Roman des amerikanischen Schriftstellers Herman Melville (1819–1891). Das erzählerische Rückgrat des Romans ist die schicksalhafte Fahrt des Walfangschiffes "Pequod", dessen Kapitän Ahab mit blindem Hass den weißen Pottwal Moby Dick jagt, der ihm ein Bein abgerissen hatte.


title: Moby-Dick

text: Entlang dieses erzählerischen Fadens, der knapp die Hälfte des Romans ausmacht, reiht Melville zahlreiche philosophische, wissenschaftliche, kunstgeschichtliche und mythologische Exkurse, zu denen noch viele subjektive, mal lyrische, mal auch ironische Betrachtungen des Autors kommen. In diesem Rahmen wird auch die Welt des Walfangs im 18. und 19. Jahrhundert detailreich dargestellt. Melville widmete seinen Roman "Moby-Dick" dem befreundeten Schriftsteller Nathaniel Hawthorne.


title: Moby-Dick

text: Der namensgebende Wal wird meist "Moby Dick" mit Leerzeichen geschrieben, der Buchtitel oft "Moby-Dick" mit Bindestrich gemäß der amerikanischen Erstausgabe. Die Gründe für den Bindestrich sind nicht restlos geklärt. Diese Konvention wird auch nicht immer befolgt, denn viele Buchausgaben sind mit "Moby Dick" betitelt, ebenso wie einige vom Original abgeleitete Werke.


title: Moby-Dick

text: "Moby-Dick" beginnt mit dem Satz: (Deutsch: „Nennt mich Ismael.“). Es folgt die Ich-Erzählung des Matrosen Ismael (sein voller Name wird nie genannt), der aus einer angesehenen Familie stammt und sich entscheidet, als Matrose zur See zu fahren, um seiner Melancholie zu entfliehen. Er spricht von einem unbändigen Drang in ihm, der ihn überkomme, wenn er des Festlands überdrüssig sei. Ismael hat bereits einige Fahrten auf Handelsschiffen hinter sich, will nun aber auf einem Walfänger anheuern.


title: Moby-Dick

text: Mit „ein oder zwei“ in seine Reisetasche gestopften Hemden zieht es Ismael zu der Insel Nantucket, auf der – so Melville – ursprünglich „der erste tote amerikanische Wal strandete“. Zunächst jedoch macht Ismael in New Bedford an der amerikanischen Ostküste Zwischenstation, wo der Walfang nahezu monopolisiert ist und die meisten jungen Männer auf den Walfang-Schiffen anheuern. In der Herberge des ominösen Peter Coffin übernachtet er und begegnet dort dem Harpunier Queequeg, einem am ganzen Körper tätowierten Südseeinsulaner, der möglicherweise einst Kannibale war, sich aber trotz seines zunächst Furcht einflößenden Äußeren bald als Idealbild des „edlen Wilden“ erweist: „ein George Washington im Gewand eines Kannibalen“. Ismael und Queequeg schließen Blutsbrüderschaft.


title: Moby-Dick

text: In Nantucket angekommen, heuern beide auf einem bizarr dekorierten Walfangschiff an, das nach dem Jahrhunderte zuvor ausgerotteten Stamm der Pequod-Indianer benannt ist. Die Warnungen des alten Elias vor dem Kapitän des Schiffes sind unheilschwangere Vorzeichen.


title: Moby-Dick

text: Die Fahrt beginnt am Weihnachtstag. Kapitän Ahab lässt sich anfangs nicht an Deck blicken. Erst auf offener See kommt er aus seiner Kabine und erklärt der Mannschaft in pathetischen Worten das wahre Ziel der Fahrt: Er will Moby Dick, den weißen Wal, der ihm das Bein abgerissen hat, jagen und erlegen. Er nagelt eine ecuadorianische Golddublone an den Hauptmast, die derjenige erhalten soll, der den Wal als erster sichtet. Die Mannschaft, die sich aus Vertretern vieler verschiedener Nationen zusammensetzt und so gleichsam die Welt als Mikrokosmos symbolisiert, lässt sich vom Charisma ihres Kapitäns mitreißen und sich auf dessen Ziel einschwören.


title: Moby-Dick

text: Ahabs Gegenspieler ist der erste Steuermann, Starbuck, ein kühner und erfahrener Seemann, der nüchtern und rational denkt und durch seine Frömmigkeit auffällt. In der Folge kommt es zu mehreren Konfrontationen zwischen Ahab und Starbuck; einmal erwägt Starbuck sogar heimlich, Ahab, der im Laufe der Erzählung immer fanatischer wird, zum Schutz der Mannschaft zu töten, lässt aber im letzten Moment davon ab.


title: Moby-Dick

text: Nach der Umrundung des Kaps der Guten Hoffnung werden mehrfach Wale gesichtet, gejagt und erlegt. Die Jagd auf die Tiere und die Verarbeitung ihrer Körper werden sachgerecht und detailliert beschrieben. Unterbrochen wird die Fahrt regelmäßig bei Begegnungen mit anderen Schiffen. Ahab befragt deren Kapitäne stets nach dem Weißen Wal.


title: Moby-Dick

text: Eines Tages erkrankt Queequeg schwer und fühlt sein Ende nahen. Auf seinen Wunsch hin wird ihm ein Sarg gezimmert. Doch Queequeg überlebt, weil er, wie er selber sagt, noch Verschiedenes zu erledigen habe, und sein Sarg wird als Ersatz für die zwischenzeitlich verloren gegangene Rettungsboje genutzt. Nach der Fahrt durch den Indischen Ozean und die indonesischen Inseln bekommt die Pequod östlich von Japan endlich Kunde von einer Sichtung des Weißen Wals. Die Jagd auf ihn dauert drei Tage und umfasst drei Konfrontationen. Beim letzten Zusammenstoß wird die Pequod von Moby Dick gerammt und zum Sinken gebracht. Ahab wird in seinem Walboot von einer Bucht der auslaufenden Harpunenleine erfasst und von dem abtauchenden Wal unter Wasser gezogen. Auf Queequegs Sarg kann sich Ismael über Wasser halten und wird von einem anderen Walfänger als einziger Überlebender des Untergangs gerettet.


title: Moby-Dick

text: Das Buch "Moby-Dick" besteht bei einem Gesamtumfang von über 900 Seiten aus 135 Kapiteln mit Überschriften und einem Epilog. Letzterer fehlte in der britischen Originalausgabe. Dem Roman vorgeschaltet ist ein Abschnitt über die Etymologie des Wortes „Wal“ sowie ein Abschnitt mit 81 Zitaten über den Wal aus literarischen, religiösen, fachwissenschaftlichen und anderen Werken.


title: Moby-Dick

text: Der Roman wird vom Matrosen Ismael in der Ich-Form erzählt. Diese Erzählform wird jedoch immer wieder durchbrochen, ist durchsetzt mit wissenschaftlichen und anderen Exkursen – die wie eingeschobene Essays oder Traktate wirken – und mit dramatischen Szenen, die wie bei einem Theaterstück Regieanweisungen enthalten und durchgehend dialogisch gestaltet sind.


title: Moby-Dick

text: Dabei spielt der Erzähler Ismael, wie Armin Staats in seiner Analyse aufzeigt, eine für die Struktur des Romans entscheidende Doppelrolle: einmal die des naiven, jungen Seemanns, der in ein neues Metier eingeführt wird, und dann die des gereiften Erzählers, der aus dem Rückblick berichtet und reich ist an einer Fülle von Erfahrungen. Durch diesen Umstand wird es möglich, die ursprünglichen Erlebnisse Jung-Ismaels in einem größeren Zusammenhang und aus einer deutenden Perspektive darzustellen.


title: Moby-Dick

text: In den erzählerischen und essayistischen Abschnitten finden sich oft lange, verschachtelte Satzperioden mit komplexen Metaphern und zahlreichen literarischen und biblischen Anspielungen. Melville bedient sich dabei einer Vielfalt stilistischer Mittel und kombiniert mehrere Fachsprachen – die des Walfangs, der Seefahrt, der religiösen, wissenschaftlichen und lyrischen Sprache – und einer Reihe von Dialekten und Soziolekten.


title: Moby-Dick

text: Dieser Stil des Romans entspricht der bunt zusammengewürfelten Mannschaft der Pequod: Er ist ähnlich disparat und facettenreich, wird aber – wie die Mannschaft – zusammengehalten durch das Ziel der Reise, die Jagd auf den Weißen Wal. In der Rezension einer neuen deutschen Ausgabe wird von der Übersetzung eines „phantastischen Bastards aus Abenteuerroman, neubarocker Allegorie und 'Great American Novel'“ gesprochen, eines „zugleich archaischen und modernen Werks“.


title: Moby-Dick

text: Ahabs Jagd auf den Weißen Wal steht im Widerspruch zu den materiellen Interessen von Mannschaft und Eignern. Dem Steuermann Starbuck erscheint Ahabs Rachsucht gegen das unvernünftige Tier Moby Dick gotteslästerlich.


title: Moby-Dick

text: Der Name Ahab nimmt unter anderem Bezug auf den gleichnamigen Herrscher des Nordreichs Israel, der laut biblischer Überlieferung ein gottloser König war. Ihm wird vom Propheten Elija die Strafe Gottes geweissagt; Entsprechendes prophezeit auch die Figur des Elias in "Moby Dick".


title: Moby-Dick

text: Der Ich-Erzähler Ismael referiert in dem Kapitel „The Whiteness of the Whale“ („Die Weiße des Wales“, Kapitel XLII) zunächst die traditionellen Assoziationen, wie Schönheit, Unschuld, Ehre, Güte und Gerechtigkeit. Die Farbe Weiß symbolisiert für ihn, wie Armin Staats darlegt, „die höheren Werte in Religion, Kultur und Politik: das Wahre, Gute und Schöne“, der Weiße Wal wird zum Zentralsymbol des Romans.


title: Moby-Dick

text: Im Gegensatz zu der monomanischen Fixierung Ahabs in seinem verzweifelten, einsamen Rachefeldzug begreift Ismael Moby Dick „vor dem Hintergrund der Walwelt und der mythisch kulturellen Tradition“; er orientiert sich am Bild des unerlegbaren Weißen Wales als einem konkreten und abstrakten Sinnbild der Natur; "Moby-Dick" erweist sich somit als „das Drama eines symbolischen Weltverständnisses“.


title: Moby-Dick

text: Für Cesare Pavese ist das Meer (wie auch in Melvilles Erzählung Benito Cereno) nicht nur Schauplatz, sondern „die einzige sinnlich fassbare Form [...], in der sich nach Melvilles Ansicht das dunkle, ironische und dämonische Zentrum des Universums verkörpern kann“, also nicht nur Allegorie, sondern universeller Mythos.


title: Moby-Dick

text: Reale Hintergründe für die Schilderungen in "Moby-Dick" waren Melvilles eigene Erfahrungen sowie mehrere ihm bekannt gewordene Ereignisse bzw. Geschichten, die ihrerseits auf wahren Begebenheiten beruhen.


title: Moby-Dick

text: Am 3. Januar 1841 heuerte Melville in Nantucket auf dem Walfänger "Acushnet" an. Die Bedingungen an Bord auf der Fangfahrt in den Pazifik erschienen Melville unzumutbar und er desertierte 1842 beim ersten Zwischenhalt auf der Insel Nukuhiva (Marquesas), wo er zusammen mit einem weiteren Matrosen mehrere Wochen bei einer der Inselgesellschaften als eine Art gefangener Gast verbrachte. Er entkam auf dem australischen Walfänger "Lucy Ann" und gelangte nach Tahiti. Dort heuerte er als Bootssteuerer auf dem Walfänger "Charles and Henry" aus Nantucket an und ließ sich im April 1843 auf Hawaii wieder abmustern. Die Erlebnisse auf der Insel verarbeitete er vor allem in seinem Buch Typee.


title: Moby-Dick

text: Das Walfangschiff "Union" unter dem Kommando von Kapitän Edmund Gardner lief am 19. September 1807 von Nantucket zur Fangfahrt in den Südatlantik aus. Am 10. Oktober gegen 22 Uhr wurde das Schiff von einem Rammstoß erschüttert, der einen Wassereinbruch verursachte. Die Besatzung musste das Schiff verlassen und konnte in ihren Booten nach sieben Tagen die Azoren erreichen. Kapitän Gardner vermutete als Ursache für den Rammstoß die Begegnung mit einem Wal. Dieses Ereignis wird von Melville im Kapitel 45 von "Moby-Dick" kurz erwähnt.


title: Moby-Dick

text: Das Walfangschiff "Essex" aus Nantucket wurde am 20. November 1820 durch Rammstöße eines Pottwals versenkt. Nach der Versenkung der Essex rettete sich die 20-köpfige Besatzung in drei Walfangbooten. Nur fünf Männer in zwei Booten wurden nach drei Monaten Irrfahrt durch den Südpazifischen Ozean gerettet. Die Männer überlebten nur, weil sie sich von ihren unterwegs verhungerten und einem erschossenen Kameraden ernährten. Drei weitere Männer überlebten auf der zum Pitcairn-Archipel gehörenden, unbewohnten Insel Henderson.


title: Moby-Dick

text: Owen Chase war der Erste Maat (Steuermann) auf der Essex und einer der Überlebenden der untergegangenen Essex. 1821 verfasste Chase einen authentischen und detaillierten Bericht in beachtenswerter literarischer Qualität über den Untergang der Essex. Das Buch erschien unter dem Titel "Tage des Grauens und der Verzweiflung". Von dem damals viel gelesenen Buch war Melville, lt. Herausgeber Michael Klein, äußerst begeistert und gilt als Inspirationsquelle für Melvilles Abenteuerroman Moby Dick. 1852, ein Jahr nach dem Erscheinen von "Moby-Dick" lernte Melville in Nantucket den damaligen Kapitän der Essex George Pollard kennen.


title: Moby-Dick

text: Der Schriftsteller Nathaniel Philbrick griff im Jahr 2000 das Thema des Untergangs der "Essex" und der Schicksale der Besatzung in einer neuen und realitätsnäheren, historisch korrekteren Bearbeitung auf, mit dem Buch


title: Moby-Dick

text: Nathaniel Philbrick: Im Herzen der See. Die letzte Fahrt des Walfängers Essex. Goldmann, München 2002, ISBN 3-442-72971-8, das 2015 von Ron Howard unter dem Titel „Im Herzen der See“ verfilmt wurde.


title: Moby-Dick

text: Im Mai 1839 erschien in der New Yorker Zeitschrift "The Knickerbocker" der Artikel „Mocha Dick: or The White Whale of the Pacific“ von Jeremiah N. Reynolds. Darin wird die Jagd auf einen weißen Pottwal geschildert, der unter den Walfängern für seine Wildheit besonders bekannt war, häufig vor der Insel Mocha vor der Küste Chiles auftauchte und deshalb "Mocha Dick" genannt wurde. Die darin beschriebenen Einzelheiten ähneln teilweise denen von Melvilles Roman. Während „Dick“ als rein generische Namensbezeichnung wie „Tom“ oder „Jack“ betrachtet wird, gibt es keine Erkenntnisse, was Melville dazu veranlasste, „Mocha“ in „Moby“ umzuwandeln, vielleicht wollte er das spanische „Mocha“ nur anglisieren.


title: Moby-Dick

text: Als weitere Quelle für Romandetails wird auf den Bericht von der United States Exploring Expedition in die Südsee von 1838 bis 1842 hingewiesen. Von den 100 Exemplaren der offiziellen "Narrative of the United States Exploring Expedition" besorgte sich auch Melville ein Exemplar. Literaturwissenschaftlern zufolge sind in seinem Werk immer wieder Einflüsse aus diesem Expeditionsbericht zu entdecken. So soll beispielsweise die Beschreibung Queequegs von der Abbildung eines tätowierten Maorihäuptlings im zweiten Band der "Narratives" inspiriert sein. Es wird auch vermutet, dass der sehr umstrittene Expeditionsleiter Charles Wilkes als Vorbild für die tragische Figur Kapitän Ahabs diente.


title: Moby-Dick

text: 1840 erschien das Buch "Two Years Before the Mast" von Richard Henry Dana, Jr. Es schilderte die Reise, die den Autor als Matrosen auf einem Segelschiff 1834–1836 von Boston nach Kalifornien und wieder zurück geführt hatte. Melville lobte das Buch in "White-Jacket" (dt. Weißjacke oder die Welt auf einem Kriegsschiff) als beste aller bisherigen Beschreibungen der Passage ums Kap Hoorn. Auch während der Abfassung des "Moby Dick" korrespondierte er mit Dana. Am 1. Mai 1850 schrieb er ihm, dass eine literarische Darstellung des Walfangs nicht leicht falle: aus Walspeck sei nur schwer Poesie zu pressen. Besonders was Details zur Seemannssprache und zur Südsee angeht, hat Melville nicht nur auf eigene Erfahrungen, sondern auch auf Danas Werk zurückgegriffen.