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Bild 1 Zwischen den beiden Gebäudekomplexen des Eidgenössischen Amtes fúr Messwesen in Wabern bei Bern wird nach Erdwärme gebohrt (Fotos: Franz Beyeler, Bern)

Wärmepumpen sind günstiger geworden
    Dass immer mehr Schweizer nicht nur im Neubau, sondern auch im Umbau und bei Heizungssanierungen auf die saubere Wärmepumpe setzen, hat verschiedene Gründe. In den vergangenen Jahren haben Wärmepumpen grosse technlogische Fortschritte erzielt. Um die Leistungen weiter zu verhessern, werden Wärmepumpen regelmässig im Wärmepumpen-Testzentrum Töss auf Rerz und Nieren geprüft. Zudem sind die Wärmepurnpen generell günstiger geworden - ein wichtiger Investitionsentscheid bei Herrn und Frau Schweizer. Doch auch die höhere Sensibilität der Bevölkerung zugunsten unserer Umwelt ist massgehend. Im Gegensatz zu den fossilen Energieträgern Erdöl, Erdgas und Kohle, die bei der Verbrennung Kohlendioxid (C0₂) in unsere Atmosphäre ausstossen, nutzen Wärrnepurnpen zu mehr als zwei Drittel saubere, einheimische und die sich erneuernden Energiequellen Luft, Wasser und Erdreich. 51% der 1998 neu installierten Wärmepurnpen nutzten Luft als Energiequelle, 40% das Erdreich, 4% Wasser und bei 5% handelte es sich um Einzelraum-Wärrnepurnpen (Luft/Luft). Im Vergleich zum Vorjahr zeigt sich ein kiarer Trend zur vermehrten Nutzung des Erdreichs mittels Sole-Wasser-Anlagen.

60'000 Wärmepumpen in Betrieb
    Nach Schätzung der Fördergemeinschaft Wärmepumpen Schweiz standen Ende 1999 gegen 60'000 Wärmepumpen in Betrieb. Dank der von ihnen produzierten Wárme wurden rund 140'000'000 Liter Heizöl nicht verbrannt, was rund 2% des gesamten Verbrauchs an leichtem Heizöl in der Schweiz ausmacht. Rund zwei Drittel der erzeugten Wärme werden aus der Umwelt gewonnen. Das restliche Drittel oder etwa 500 MWh wurden zum Antrieb der Wärmepumpen in Form von elektrischer Energie eingesetzt, was etwa % des gesamten Stromverbrauchs der Schweiz entspricht.

Die Wärmepumpe nutzt die Wärme aus unserer umgebung
    Um 100% Nutzwärme zu erzeugen, brauchen herkömmliche Heizsysteme mit fossilen Energietrágern rund 110% wertvolle Primärenergie, das heisst Brennstoffenergie (Bild 2). Mit der Verbrennung entstehen Schadstoffe, die unsere Umwelt belasten.
 

Bild 2 Herkömmliche Heizsysteme: rund 110% wertvolle Primärenerqie für 100% Nutzwärme.

Bild 3 Wärmepumpe: 100% Nutz- und Heizenergie mit nur rund einem Drittel Antriebsenergie.

Bei der Wärmepumpe dagegen sieht das Verhältnis um ein Vielfaches vorteilhafter aus: 100% Nutz- und Heizenergie werden mit nur rund einem Drittel Antriebsenergie erzeugt (Bild 3). Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung Wärme, bringt diese auf eme höhere Temperatur und gibt sie an das Heizsystem ab.

Wärmepumpen nutzen ein praktisch unausschöpfbares Potenzial
    In der Luft, im Erdreich und im Wasser (Grundwasser, Flusswasser, Seewasser) werden enorme Energiemengen gespeichert. Durch Sonneneinstrahlung und Niederschläge erneuern sich diese ständig wieder. Als einziges Heizsystem nutzt die Wärmepumpe die in unserer Umwelt gespeicherte Energie. Zusammen mit der Sonnenenergie und der Geothermie (Erdwärme) bietet sich auch langfristig für die Wärmepumpe ein Potenzial von erneuerbaren Energien, das praktisch grenzenlos ist.

Wärmepumpen reduzieren bereits heute die C0₂-Emissionen um mindestens 40% gegenüber konventionellen Ölheizungen
    Um die Reduktion der C0₂-Emissionen zwischen den Heizsystemen zu vergleichen, wurde eine Ökobilanz (Life-Cycle-Analysis) aufgestellt. Darin sind aile Prozessschritte berücksichtigt, also von der Rohstoffgewinnung, der Materialhersteilung, dem Anlagebau bis zum Betrieb und zur Entsorgung. Als Basis wird der heutige Stand der Technik vorausgesetzt:
· Wärmepumpe mit vertikaler Erdsonde (120 m)
· Heizleistung 8 kW
· Jahresarbeitszahl > 3,0
· Ölheizung «Low-NO_x» mit Jahresnutzungsgrad 94%
· Gasheizung «Low-No_x», kondensierend, mit Jahresnutzungsgrad 97%.
    Seibst im ungünstigsten Fall reduzieren die Wärmepumpen die CO₂-Emissionen um 40% gegenüber konventionellen Heizungen. Mit der steigenden Anzahl Wämepumpen wird dieser Wert im Jahr 2010 über 50% betragen (Bild 4).

Bild 4 Der Vergleich zeigt den Treibhauseffekt auf 100 iahre und die (O₂-Reduktion der verschiedenen Heizsysteme Uber den ganzen Lebenszyklus, Basis ist die Olheizung (=100%).

28'000 Wärmepumpen-heizungen haben Erdwärme als Energiequelle
    Nach Aussagen von Rolf Beck, einem ausgewiesenen Fachmann im Bereich der Erdwärmesonden~Bohrungen, sind heute rund 28'000 Wärmepumpen an Erdwärmesonden angeschlossen. Verteilt über die ganze Schweiz, entziehen rund 3'700'000m Erdwärmesonden unserem Erdreich saubere Energie zum Heizen. Nach wie vor der grösste Anteil der Erdwärmesonden-Anlagen sind in den Tiefen bis 120 m anzutreffen (Tabelle I):

    Für das Realisieren dieser Erdwärmesonden-Bohrungen werden zurzeit in der Schweiz insgesamt 23 Bohrgeräte unterschiedlicher Grösse und Konstruktion eingesetzt. Von diesen 23 Geräten können 3 Bohrgeräte auch für Tiefenbohrungen bis >300 m eingesetzt werden. Nach Aussagen von Rolf Beck ist am Markt eindeutig eine Zunahme von Tiefenbohrungen feststellbar. Vermehrt würden grosse Erdwärmesonden-Anlagen mit Wärmepumpen-Heizungen realisiert, die Bestandteil von Energiecontracting- Konzepten sind.

Grösstes Erdwärmesonden-feld der Schweiz
    Der Labor- und Verwaltungsneubau des Eidgenössischen Amtes für Messwesen in Wabern bei Bern hat das grösste Erdwärmesondenfeld in der Schweiz (Bilder 5 und 6). Die Erdwärmesondentechnologie erlaubt, die Erde als grossen Energiespeicher zu nutzen und die Abwärme- und Wärmenutzung des grossen Labor- und Verwaltungsgebäudes zu optimieren. Die Nutzung von Alternativenergie fúr Heizung, Lüftung und Klima stand von Beginn weg zur Diskussion. Nach geologischen Abklärungen entschied die Projektkommission, ein Erdsondenfeld für die «saisonale Zwischenliagerung» von Energie einzurichten. Im Sommer wird die Abwärme aus dem Neubau in der Erde gespeichert, um bei Bedarf im Winter und in der Übergangszeit die so gespeicherte Energie wiederum fürs Heizen zu verwenden. Insgesamt wurden in Wabern 45 Erdwärmesonden zu 100m Länge verteuft.
 

Bild 5 Insgesamt standen drei Bohrgeräte zum Bohren der 45 Erdwärmesonden-löcher im Einsatz.

Bild 6 Verlegte Zuleitungen zu den Erdwärmesonden bzw. zun Sammel-schacht. Aufnahme vom 28 m hohen Turm des Eidgenössi-schen Antes für Messwesen.

Die Wärmepumpen-Technologie wird laufend verbessert
    Wärmepumpen gibt es seit mehr als 50 Jahren. Die Technologie ist den Kinderschuhe längst entwachsen, die Kundenzufriedenheit liegt seit Jahren mindestens so hoch wie jene der konventionellen Heizungen, während die Effizienz sich launfend bis auf heute 3.0 erhöhte.
    Standardisierung, technologische Ver-besserungen  und  Systemoptimierung schreiten voran, sodass als unterer Zielwert für das Jahr 2010 ein Wert von 4.0 für die kombinierte  Raumheizung / Warmwasseraufbereitung erwartet werden kann.

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