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Die Welt hat sich in den vergangenen Jahren rasant verändert. Die Klimaveränderungen haben im Jahr 2021 ein bisher nicht gekanntes Ausmaß erreicht. Trockenheit und Dürre auf der einen und Überschwemmungen und steigende Meeresspiegel auf der anderen Seite. Der Menschheit muss es gelingen, hier einen Paradigmenwechsel zu erreichen und die Freisetzung von Treibhausgasemissionen signifikant und vor allem kurzfristig zu verringern. „Deutschland muss aufgrund seiner wirtschaftlichen Stärke eine Vorreiterrolle beim Thema Klimaschutz einnehmen. Die politischen Bestrebungen zur Energiewende sind daher von großer Bedeutung.“, so Professor Franzke, Geschäftsführer des Instituts für Luft- und Kältetechnik – eine unabhängige und gemeinnützige Gesellschaft für Forschung in Dresden.

Wichtiger Baustein der Energiewende

Politiker sehen derzeit die Wärmepumpe als den wichtigsten Baustein der Energiewende an. Aus der noch vor wenigen Jahren ungeliebten Technologie – „es wird ja Strom zum Heizen verwendet“ – ist aus Sicht der Politik eine alternativlose Lösung geworden. Auf dem Wärmepumpengipfel der Bundesregierung am 29.06.2022 vereinbarten die Unterzeichner der Erklärung, gemeinsam mit der Bundesregierung die Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass ab 2024 mindestens 500.000 Wärmepumpen jährlich neu installiert werden können. Laut einer Statistik des BDEW wurden per Jahresende 2020 etwa 2,6 % des Wohnungsbestandes in Deutschland (entspricht etwa 1,2 Millionen Wohnungen) mit Elektro-Wärmepumpen versorgt. Im Vergleich zu den 49,5 % des Wohnungsbestandes die mit Gas beheizt wurden, ist das ein kaum nennenswerter Anteil. Diese Zahlen drücken jedoch nicht die Dynamik aus, die derzeit im Heizungsmarkt besteht. Kaum eine andere Komponente wird derzeit so sehr für Heizungszwecke nachgefragt, wie die Wärmepumpe. Die Statistik des BDEW für einen Zeitraum von 10 Jahren zeigt einen eindeutigen Trend. Der Anteil der Wärmepumpe ist von 22,6 % im Jahr 2011 auf 43,9 % (Januar bis Oktober 2021) gestiegen.

Die Erfolge der Wärmepumpe im Neubaubereich sind nachvollziehbar. Eine moderne Wohnungslüftung in Verbindung mit einer sehr guten Wärmedämmung der Gebäudehülle reduziert den Heizenergiebedarf der Wohngebäude immer weiter. Allen Beteiligten dürfte allerdings klar sein, dass der Erfolg der Energiewende nicht im Neubaubereich, sondern im Bestand gesucht werden muss. Hier stößt die Wärmepumpe aber aktuell an ihre Grenzen, da ohne einen kompletten Austausch des Heizungssystems die benötigten Vorlauftemperaturen in der Regel deutlich höher sind als bei neu konzipierten Gebäuden. Damit sinkt die Energieeffizienz deutlich.

Auch Kältemittel scheinen zumindest mit einem Zeithorizont von 8 bis 10 Jahren problematisch zu sein. Die gegenwärtige Revision der F-Gase-Verordnung mit einer einhergehenden Verknappung von HFKW-Kältemitteln könnte in wenigen Jahren dazu führen, dass bestimmte Kältemittel für Servicezwecke nicht mehr verfügbar sind. All diese Themen sind den Wissenschaftlern des ILK Dresden nicht neu. Seit vielen Jahrzehnten forscht unser Institut rund um das Thema Wärmepumpe und unterstützt sowohl die Industrie, das Handwerk als auch die Politik. Doch nicht nur „die Entwicklung“ von Wärmepumpen greift auf den Wissenspool des ILK Dresden zurück.

Anwender sind verunsichert – Große Quartiere benötigen eine Kosten-Nutzen-Rechnung

In den letzten Jahren erreichen uns immer mehr Anfragen von Quartiers-Managern, die Ihre Bestandsgebäude auf neue, energieeffiziente Lösungen umstellen möchten, aber von den vermeintlich hohen Kosten abgeschreckt sind. Gemeinsam mit Ihnen entwickeln unsere Wissenschaftler und Ingenieure energieeffiziente aber vor allem tragfähige Konzepte, auf die das Handwerk bei der späteren Umsetzung aufbauen kann.

Was leistet das ILK Dresden für die Weiterentwicklung von Wärmepumpen?
1. Untersuchungen zu Effizienzsteigerungen: Wir vermessen einzelne-Komponenten und komplette Wärmepumpen. Das ILK Dresden verfügt dafür über das anerkannte und akkreditierte Testzentrum „PLWP“.
2. Wir arbeiten an der Weiterentwicklung aller Komponenten, wie Verdichter, Wärmeübertrager, Einspritzventile, Auslegungssoftware etc.
3. Wir untersuchen in unseren chemisch-physikalischen Laboren sämtliche Medien und Materialien, wie Kältemittel, Öle, Werkstoffe, etc.
4. Wir entwickeln neue Anlagenschaltungen und suchen nach verbesserten Prozessführungen.
5. Wir entwerfen und bauen Prüfeinrichtungen für die Hersteller von Wärmepumpen-Komponenten und Anlagen.
6. In unserem Akustik-Labor führen wir akustische Untersuchungen / Schallmessungen an Wärmepumpen durch.
7. Wir bewerten das Risiko und betrachten die Sicherheit brennbarer Kältemittel.
8. Wir unterstützen Quartiere und entwickeln mit Ihnen Lösungen für Bestandsimmobilien.
9. Wir entwickeln Konzepte und Technologien für die Nutzung von Gewässern zur Fernwärmeversorgung sowie Großwärmepumpen für industrielle Prozesse (Beispiel: 250kW Hochtemperatur-Wärmepumpe für bis zu 140°C mit einem A1 Kältemittel)

Unparteilich und normativ - das akkreditierte Testzentrums PLWP am ILK Dresden

Anerkannt bei europäischen Förderprogrammen und der Zulassung von Neuentwicklungen im Bereich Wärmepumpe. Das Testzentrum PLWP des ILK Dresden unterstützt die WP-Hersteller bei der Qualitätssicherung durch unparteiliche normative Prüfungen bei festgelegten Betriebspunkten. Wir bieten Nachweisprüfungen beispielsweise für Wärmepumpen an, mit denen die Effizienz zertifiziert (HP-Keymark) bzw. bestätigt wird. Die Prüfberichte werden bei europäischen Förderprogrammen anerkannt. Auch nehmen wir auf unseren Prüfständen Schallmessunge an den Anlagen vor. Neben der Vermessung von ganzen Wärmepumpen werden aber auch einzelne Komponenten, insbesondere Verdichter, untersucht. Auf entsprechenden Prüfständen können Leistungsmessungen zur Effizienz der Maschinen gemacht werden. Das Testzentrum PLWP bietet für Einzelkomponenten in kältetechnischen Anlagen oder Geräten flexibel akkreditierte thermodynamische Prüfungen nach geltenden Standards als Third Party Messungen an. Diese Nachweise können bei der Bewertung oder Zulassung neu entwickelter Maschinen oder Anlagen verwendet werden.

Pressemitteilung des ILK vom 07.04.2023.