Wärmepumpen heizen auch in Bestandsgebäuden effizient und klimafreundlich. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE. In dem Projekt nahmen Wissenschaftler vier Jahre lang detaillierte Messungen an 77 Wärmepumpen in Ein- bis Dreifamilienhäusern vor. Das Ergebnis: Die Wärmepumpen erreichten Jahresarbeitszahlen von 2,6 bis 5,4. Die CO2-Emissionen der Wärmepumpen, erstmals unter Berücksichtigung zeitvariabler Faktoren berechnet, lagen für das Jahr 2024 um 64 Prozent niedriger als jene von Erdgasheizungen. Das Forschungsteam ermittelte außerdem, wie Photovoltaikanlagen in den Wärmepumpenbetrieb integriert werden können. An dem Projekt waren neben dem Fraunhofer ISE zwei Energieversorger und neun Wärmepumpenhersteller beteiligt.
Wärmepumpen werden immer beliebter: Im ersten Halbjahr 2025 standen sie erstmals in der Geschichte des deutschen Heizungsmarkts an der Spitze der verkauften Heizungsanlagen. Damit haben sie Gasheizungen von Platz eins verdrängt. Im Neubau dominieren Wärmepumpen schon seit Jahren, fast 70 Prozent der im Jahr 2024 fertiggestellten Neubauten heizen mit einer Wärmepumpe. Hauseigentümer von älteren Bestandsgebäuden fragen sich aber noch immer, ob die Wärmeerzeuger auch bei ihnen effizient und klimafreundlich arbeiten können. Diese Zweifel sind nicht angebracht. „Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass Wärmepumpen auch in älteren Gebäuden effizient betrieben werden können und dass sie klimaschonend heizen, ohne dass die Gebäude auf Neubaustandard saniert werden müssen“, sagt Danny Günther, Teamleiter „Wärmepumpen und Transformation Gebäudebestand“ am Fraunhofer ISE.
Effizienz: Jahresarbeitszahlen von 2,6 bis 5,4
In dem Forschungsprojekt hat das Fraunhofer ISE 77 Wärmepumpenheizungsanlagen unter realen Bedingungen überwacht. Die Effizienz der Wärmepumpen hat sich im Vergleich zum im Jahr 2019 abgeschlossenen Projekt „WPsmart im Bestand“ verbessert. Luft/Wasser-Wärmepumpen erreichen im Durchschnitt eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,4. Sie erzeugen also aus einer Einheit Strom 3,4 Einheiten Wärme. Im Projekt zuvor lag der Schnitt noch bei 3,1. Die Luft/Wasser-Wärmepumpe mit der niedrigsten Effizienz kam auf eine JAZ von 2,6, die mit der höchsten auf 4,9. Die im Schnitt effizienteren erdgekoppelten Anlagen weisen eine mittlere JAZ von 4,3 auf (WPsmart im Bestand: 4,1). Die Bandbreite bei den Erdreichwärmepumpen reicht von 3,6 bis 5,4. Eine Korrelation zwischen Baujahr der Gebäude und Effizienz der Wärmepumpe konnte nicht festgestellt werden.
Die Untersuchung zeigte auch, dass ausreichend dimensionierte Heizkörper im Mittel mit ähnlich niedrigen Temperaturen betrieben werden können wie Flächenheizungen. Der Energieverbrauch der einzelnen Elektroheizstäbe, die bei besonders kalten Temperaturen die Wärmepumpe unterstützen, spielt bei den vermessenen Anlagen eine untergeordnete Rolle, was auch mit den vergleichsweise milden Witterungsbedingungen in der vermessenen Periode zusammenhängt. Sie übernahmen bei den Luft/Wasser-Wärmepumpen lediglich 1,3 Prozent der elektrischen Arbeit, bei den Erdreichwärmepumpen lag der Anteil nahe null Prozent.
Treibhausgasemissionen: 57 bis 68 Prozent niedriger als bei Gaskesseln
Die effiziente Arbeitsweise der Wärmepumpen hat zur Folge, dass sie im Vergleich zu Erdgasheizungen deutlich klimafreundlicher sind. Zieht man den deutschen Strommix des vergangenen Jahres heran, ergibt sich für den untersuchten Wärmepumpenpool eine errechnete CO2-Vermeidung von 68 Prozent gegenüber Gasheizungen. Diese auf Jahreswerte beruhende Bilanzierung berücksichtigt jedoch nicht die unterjährige bzw. untertägige Varianz der Wärmepumpeneffizienz sowie der Beiträge einzelner Kraftwerkstypen zur Stromproduktion.
Die Studie hat daher nun erstmals auch die viertelstündlich berechneten Emissionswerte im deutschen Strommix berücksichtigt. Das erlaubt, die Klimafreundlichkeit der Wärmepumpen präziser zu bewerten. Mit dieser dynamischen Bilanzierung sinkt die Einsparung, aber nur leicht. Im Jahr 2024 lag der CO2-Ausstoß der untersuchten Wärmepumpen im Schnitt um 64 Prozent niedriger als bei Gasheizungen – vier Prozentpunkte weniger als bei der statischen Methode.
Kombination Wärmepumpe und Photovoltaik untersucht
Zusätzlich wurde die Kombination von Wärmepumpen mit Photovoltaikanlagen untersucht. Ein klassischer Ansatz zur Erhöhung des Eigenverbrauchs lokal erzeugten PV-Stroms ist die Anhebung von Solltemperaturen bei überschüssigem PV-Strom. Die Wärmepumpe vermehrt mit Solarstrom zu betreiben, kann vorteilhaft sein: Solarstrom ist günstiger als Strom aus dem Netz, auch bei Wärmepumpentarifen, Wärmepumpen lassen sich klimafreundlicher betreiben und das Verteilnetz zu bestimmten Zeiten entlasten.
Die Ergebnisse der Untersuchung von sechs Wärmepumpen/PV-Kombinationen: Ohne Batterie erreichen Gebäude mit einer PV-Anlage 25 bis 40 Prozent Autarkie und 22 bis 37 Prozent Eigenverbrauch. Mit Batterie verschieben sich diese Bereiche mit Werten für die Gebäude-Autarkie von 32 bis 62 Prozent und für den Gebäude-Eigenverbrauch von 40 bis 83 Prozent deutlich nach oben.
