Hitzewellen, Starkregen, Überschwemmungen und Orkane – die weltweit zunehmende Zahl extremer Wetterphänomene macht mehr denn je deutlich, dass der CO2-Ausstoß verringert werden muss. Um den Klimawandel abzuwenden, hat die Politik ambitionierte Ziele gesetzt. Bis zum Jahr 2045 sollen Deutschland und die EU klimaneutral werden, was nichts anderes bedeutet, als den Verbrauch fossiler Energieträger wie Öl, Erdgas und Kohle praktisch auf null zu reduzieren.
Herausforderung Wärmewende
Dabei kommt in Deutschland dem Wärmesektor und damit auch dem Heizungsfachhandwerk eine besondere Bedeutung zu. Denn rund drei Viertel der privaten CO2-Emissionen entstehen durch Heizung und Warmwasserbereitung. Zählt man die Prozesswärme aus Gewerbe und Industrie hinzu, so steht der Wärmesektor für über 50 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland.
Den Wärmesektor klimaneutral zu bekommen ist eine besondere Herausforderung. So nutzen von den rund 21,2 Millionen Wärmeerzeugern heute noch über 90 % einen der fossilen Brennstoffe Öl oder Gas. Lediglich knapp 10 % nutzen Umweltwärme oder Biomasse (Bild 1).
In den nächsten 24 Jahren müssen also über 19 Millionen Heizungsanlagen modernisiert und auf regenerative Energiesysteme umgestellt werden, wenn das Klimaziel „null CO2-Emissionen“ erreicht werden soll.
Bild: BDH
Trend zur Elektrifizierung
Als Ersatz für Öl- und Gasheizungen favorisiert die Politik derzeit vor allem strombasierte Lösungen, allen voran hocheffiziente Wärmepumpen. Werden sie mit Ökostrom betrieben, ist die Wärmeerzeugung CO2-frei. Zugleich bieten Wärmepumpen Vorteile bei der Sektorkopplung. Beispielsweise wenn es darum geht, Stromüberschüsse aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen kurzfristig in Wärme umzuwandeln und in Pufferspeichern für die spätere Nutzung zu bevorraten.
Der Ruf, dass Wärmepumpen nur für den Neubau geeignet sind, ist vielfach widerlegt. Bereits seit vielen Jahren sind Geräte für Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie für kommunale und gewerbliche Gebäude verfügbar, die bei fachgerechter Anlagenplanung auch für die Modernisierung geeignet sind. Hierzu zählen zum Beispiel Geräte, die dank integrierter Dampfzwischeneinspritzung (Enhanced Vapour Injection, EVI) hohe Vorlauftemperaturen bis 70 °C erreichen und deshalb auch für die Kombination mit Heizkörpern einsetzbar sind.
Bild: Viessmann
Außerdem ist eine neue Generation von Luft/Wasser-Wärmepumpen für Ein- und Zweifamilienhäuser am Start, die speziell für die Modernisierung entwickelt wurde. Die Wärmepumpen werden mit dem klimaschonenden Kältemittel R290 (Propan) betrieben und erreichen bei gleichzeitig hoher Effizienz ebenfalls Vorlauftemperaturen von 70 °C – selbst bei Außentemperaturen von minus 15 °C. Eine Fußbodenheizung ist nicht erforderlich, die vorhandenen Radiatoren können weiter genutzt werden. Mit ihren besonders leisen Außeneinheiten ist auch der Betrieb in dicht bebauten Reihenhaussiedlungen problemlos möglich.
Neben Wärmepumpen sind in Neubauten und energetisch sanierten Bestandsgebäuden ganzheitliche Energiesysteme auf dem Vormarsch, zu denen außer strombasierten Heizsystemen auch Photovoltaikanlagen, Stromspeicher und Wohnungslüftungssysteme gehören. Wärmepumpe und Wohnungslüftung können in solchen Anlagen zumindest zeitweise mit selbst erzeugtem Solarstrom betrieben werden.
Der Stromspeicher bevorratet tagsüber anfallenden Überschussstrom und hält ihn für die Nutzung in den Abend- und Nachtstunden bereit, gegebenenfalls wird auch noch Strom für das Aufladen eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt. Bei entsprechender Anlagenauslegung machen sich die Betreiber solcher Lösungen unabhängiger vom öffentlichen Stromnetz und steigenden Strompreisen (Bild 2).
Wasserstoff ersetzt Erdgas
Die Elektrifizierung kann aber nur eine Säule der Wärmewende sein. Denn mit der ausschließlichen Nutzung von erneuerbarem Strom sind die Klimaschutzziele des Pariser Abkommens im Gebäudesektor nicht zu erreichen. Dafür ist der Gebäudebestand in Deutschland zu vielfältig. So sind laut Angaben der statistischen Ämter des Bundes und der Länder ca. 89 % der Wohngebäude älter als 20 Jahre und entsprechen damit nicht den aktuellen Möglichkeiten bei der energetischen Qualität. Über 60 % der Bestandsgebäude wurden sogar noch vor dem Inkrafttreten der ersten Wärmeschutzverordnung 1977 errichtet.
Hinzu kommt, dass die Wünsche und Anforderungen, aber auch die Budgets der Gebäudebesitzer sehr unterschiedlich sind: Nicht alle wollen oder können sich eine Wärmepumpe leisten. Ohne eine Berücksichtigung sozialer Verhältnisse wird die Akzeptanz der Menschen für die Energiewende drastisch sinken. Alle diese Randbedingungen müssen berücksichtigt werden, was pragmatische und intelligente Lösungen erforderlich macht – eine einzige Lösung, die für alle passt, kann es deshalb nicht geben.
Verschiedene Studien1)2) zeigen, dass im Gebäudebereich vielmehr ein Mix an Klimalösungen auf Basis von erneuerbarem Strom und grünen Gasen der richtige Weg ist. Dabei kommt gerade dem emissionsfrei erzeugten grünen Wasserstoff eine hohe Bedeutung zu (Bild 3). Wasserstoff für die Wärmeerzeugung muss der Partner der Elektrifizierung werden – er hilft Verbrauchern und Unternehmen, die Investitionen in eine CO2-freie Gebäude-Wärmeversorgung zu stemmen.
Bild: Viessmann
„H2-ready“-Brennwertgerät für 100 % Wasserstoff
Die Einführung des neuen Energieträgers Wasserstoff wird schrittweise erfolgen, zum Beispiel durch eine erhöhte Einspeisung ins Erdgasnetz. Bereits heute könnten im bestehenden Netz dem Erdgas bis zu 20 % Wasserstoff beigemischt werden. Damit würden sich die Treibhausgasemissionen um rund 7 % pro Jahr verringern – ein signifikanter und schnell wirksamer Beitrag zum Klimaschutz.
Moderne Gas-Brennwertgeräte mit gasadaptiver Verbrennungsregelung können heute schon solche Erdgas-Wasserstoff-Gemische problemlos und effizient in Wärme umwandeln. Die Geräte sind nach ZP 3100 der DVGW Cert GmbH für den Betrieb mit bis zu 20 % Wasserstoff zertifiziert. Tests haben sogar bestätigt, dass die Geräte ohne Weiteres auch bis zu 30 % Wasserstoff im Erdgas nutzen können. Damit bieten sie ihren Betreibern ein Höchstmaß an Zukunftssicherheit.
Bild: Viessmann
Um den Weg in eine treibhausgasneutrale Zukunft mit reinem Wasserstoff zu ebnen, entwickeln Innovationsführer der Branche entsprechende Brennwertgeräte. Erprobt werden derzeit „H2-ready”-Wandgeräte, die wie übliche Gas-Brennwertgeräte aussehen und auch genauso installiert und betrieben werden – Fachhandwerker und Nutzer merken keinen Unterschied (Bild 4). Die Geräte können Erdgas oder eines der genannten Erdgas-Wasserstoff-Gemische verbrennen und lassen sich bei Bedarf mit wenigen Handgriffen auf reinen Wasserstoff umstellen.
Basis dieser „H2-ready“-Geräte sind moderne, gasadaptive Wandgeräte für Erdgas mit einem vollvormischenden Oberflächen-Gasbrenner. Nach der Prototypen-Erprobung folgen die Phasen der Qualifizierung, Dauererprobung und schließlich der Praxiseinsatz der Geräte ab Anfang 2023 im Rahmen des vom BMWi geförderten SmartQuart-Projektes in Kaisersesch. Die Markteinführung wird ab 2025 erfolgen.
Bild: Viessmann
Digitalisierung eröffnet neue Chancen
Neben innovativen Technologien für die CO2-freie Wärme- und Stromversorgung ist die fortschreitende Digitalisierung eine wesentliche Voraussetzung, die Energiewende erfolgreich zu meistern. Anlagenbetreiber profitieren zum Beispiel von der Möglichkeit, via App ihre Heizung aus der Ferne zu steuern und Heizzeiten festzulegen. Über die Ortsfunktion des Smartphones kann die App die Entfernung des Anwenders zur Heizung erkennen (Geofencing) und drosselt die Heizleistung automatisch, wenn niemand zu Hause ist. Sie wird rechtzeitig wieder erhöht, sobald sich ein Bewohner dem Haus nähert. Das bedeutet nicht nur ein höheres Maß an Komfort, sondern vor allem auch eine Senkung der Energiekosten (Bild 5).
Darüber hinaus kann die Heizungsanlage zu einem Smart-Climate-System ausgebaut werden. Dazu gehören etwa die Einzelraumregelung und die Überwachung des Raumklimas – Funktionen, die mit dem Handy oder auch mit einem sprachgesteuerten Assistenten abgerufen werden können.
Über eine herstelleroffene und -neutrale digitale Plattform lassen sich zudem weitere Systeme, wie etwa Licht- und Rollladensteuerung oder Fenster-offen-Erkennung, zu einer umfassenden Smarthome-Lösung kombinieren. Durch individuell erstellbare Automationsregeln erhöhen sich der Wohnkomfort, die Energieeffizienz und die Sicherheit im Haus. Gesteuert wird alles bequem vom Smartphone oder Tablet aus.
Energiemanagementsysteme sind im Kommen
Angesichts der Notwendigkeit, Energiekosten zu sparen und CO2-Emissionen zu minimieren, werden innovative Energiemanagementsysteme immer wichtiger. Sie optimieren den Betrieb aller elektrischen und thermisch-elektrischen Energiesysteme im Haus und zeigen in Echtzeit die Energieflüsse auf dem Smartphone oder Tablet an. Über die Regelung der Komponenten hinaus fasst das Energiemanagementsystem online angebundene Geräte wie Wärmepumpen, Photovoltaikanlage und Stromspeicher sowie thermische Warmwasserspeicher und Verbraucher zu einem Gesamtsystem zusammen.
Fortschrittliche Energiemanagementsysteme können optional, zum Beispiel in der Elektronikplattform des Wärmeerzeugers, integriert werden und lassen sich dann über die Heizungs-App bedienen (Bild 6). Anwendern steht damit ein funktionales Systemmanagement für einen optimalen Betrieb zur Verfügung. So lassen sich viele Systemkomponenten im Haus ressourcenschonend und energieeffizient steuern.
Schon bald werden diese Energiemanagementsysteme noch weitere Funktionen bieten. Dazu gehört das Laden von E-Fahrzeugen unter Berücksichtigung von Wetterdaten, dem Status der Fahrzeugbatterie sowie der Photovoltaik-Stromerzeugung entsprechend den Präferenzen der Anwender. Dabei können die Nutzer wählen, ob nur selbst erzeugter Strom aus der Photovoltaikanlage oder dem Brennstoffzellen-Heizgerät verwendet wird oder zusätzlich mit Energie aus dem Stromnetz geladen werden soll.
Bild: Viessmann
Digitale Servicewerkzeuge werden zu All-in-one-Tools
Sofern es nicht bereits geschehen ist, muss sich der Fachhandwerker auf die Handhabung digitaler Werkzeuge einstellen. Als Beispiel seien hier nur die digitalen Servicetools wie etwa Vitoguide genannt, die es bereits seit einigen Jahren gibt und die zunächst vor allem das Onlinemonitoring und die Fernwartung von angebundenen Kundenanlagen ermöglichten.
Bild: Viessmann
Der Fachhandwerker kann damit einen zusätzlichen Service anbieten, der seinen Kunden ein deutliches Plus an Sicherheit beim Betrieb ihrer Heizung bietet. So lassen sich beispielsweise mögliche Störungen frühzeitig vom Rechner aus erkennen – noch bevor sich der Kunde meldet – und Serviceeinsätze frühzeitig planen.
Diese digitalen Servicewerkzeuge entwickeln sich derzeit zu wahren All-in-one-Tools, die auch online auf nahezu jedem Smartphone oder Tablet genutzt werden können (Bild 7). Zu den neuen Funktionen gehören unter anderem:
Fazit: Große Herausforderungen für die SHK-Branche
Um den Gebäudesektor klimaneutral zu machen, müssen bis 2045 über 90 % der 21,2 Millionen Heizungen von Öl und Erdgas auf elektrisch betriebene Wärmepumpen oder auf einen grünen Energieträger wie CO2-neutralen Wasserstoff umgerüstet werden. Entsprechende Lösungen, wie etwa Luft/Wasser-Wärmepumpen für die Modernisierung und wasserstofftaugliche Gas-Brennwerttechnik, sind zum Teil heute schon verfügbar oder kommen in den nächsten Jahren auf den Markt.
Auch die Digitalisierung ist eine wichtige Voraussetzung, um die Energiewende zu schaffen. Die Vernetzung der Systemkomponenten, Heizungs-Apps und Smarthome-Systeme ermöglicht schon jetzt signifikante Energieeinsparungen. Außerdem sind Energiemanagementsysteme im Kommen. Sie optimieren den Betrieb aller elektrischen und thermisch-elektrischen Energiesysteme im Haus und sorgen für noch höhere Effizienz.
Die Digitalisierung hilft darüber hinaus aber auch, Geschäftsprozesse zu automatisieren und Arbeitsabläufe wie Inbetriebnahme, Wartung und Service erheblich einfacher und kürzer zu gestalten – und so die Folgen des Fachkräftemangels abzumildern. Um dem Mangel an qualifizierten Handwerkern entgegenzuwirken, unterstützen einige Hersteller ihre Marktpartner mit digitalen Werkzeugen und einem umfassenden Dienstleistungsangebot. Alles verbunden mit dem übergeordneten Ziel: Zeit sparen und Arbeitsabläufe so effizient wie möglich gestalten.
Autor
Bild: Viessmann
