Drei Fragen, die Wisconsinites über Wärmepumpen stellen

Die Wisconsin Public Service Commission, die die öffentlichen Versorgungsbetriebe im Bundesstaat reguliert, entscheidet derzeit, welche Rolle das staatliche Programm für Energieeffizienz und erneuerbare Energien, Focus On Energy, bei der Entwicklung des lokalen Marktes für Wärmepumpen spielen wird. Wärmepumpen sind eine effiziente, klimagerechte Lösung zur Raumheizung und -kühlung, die im kalten Klima Wisconsins gute Leistungen erbringen kann. Durch den Ersatz von Öfen für fossile Brennstoffe können Wärmepumpen auch dazu beitragen, künftige Kosten für die Gasinfrastruktur zu senken und die Luftqualität im Innen- und Außenbereich zu verbessern, was sich direkt auf die Gesundheit auswirkt.

Da 80 Prozent der Haushalte in Wisconsin immer noch fossile Brennstoffe zum Heizen verbrennen, haben Einwohner Wisconsins Fragen zu Wärmepumpen. In diesem Artikel geben wir Antworten auf die drei häufigsten Fragen, die wir von Entscheidungsträgern in Wisconsin zu dieser Technologie hören. Wenn wir uns jetzt mit diesen wichtigen Fragen befassen, wird sichergestellt, dass Wisconsin die richtige Entscheidung trifft, um einen erschwinglichen, klimagerechten und widerstandsfähigen Gebäudesektor sicherzustellen.

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Ja, heute in Wisconsin installierte Wärmepumpen verursachen über die gesamte Lebensdauer weniger Emissionen als ein Gas- oder Propanofen.

Wärmepumpen sind von Natur aus effizienter als Öfen mit fossilen Brennstoffen oder herkömmliche elektrische Widerstandsheiztechnologien, da sie Wärme transportieren, anstatt Wärme zu erzeugen. Unsere Analyse kommt zu dem Ergebnis, dass eine leicht verfügbare Wärmepumpe, die den Energy Star-Mindestwirkungsgrad erfüllt, über die gesamte Lebensdauer etwa 30 Prozent weniger Emissionen verursacht als ein Gasofen, vorausgesetzt, Wisconsin ist bis 2050 zu 95 Prozent CO2-neutral. Diese Annahme ist konservativer als die aktuellen Verpflichtungen der Energieversorger bis 2050 zu 100 Prozent CO2-neutral sein. Mit einer leistungsstärkeren Wärmepumpe steigen die Einsparungen über die gesamte Lebensdauer auf etwa 50 Prozent. Die Hochleistungs-Wärmepumpentechnologie hat sich im letzten Jahrzehnt drastisch verbessert und führt zu einer besseren Leistung bei viel kälteren Temperaturen, als dies zuvor möglich war. Diese verbesserte Leistung, kombiniert mit dem wachsenden Anteil erneuerbarer Energien im Netz, macht Wärmepumpen zu einer wirksamen Klimalösung in Wisconsin.

Hinweis: Unter Verwendung von Standardwerten für Gas- und Propangasemissionen werden die durchschnittlichen Emissionen über die gesamte Lebensdauer bei einem 90-prozentigen AFUE-Propanofen und einem 95-prozentigen AFUE-Gasofen geschätzt. Die Emissionen von Wärmepumpen werden anhand des 95x50-Standardszenarios von NREL für das Stromnetz von Wisconsin und eines gewichteten Leistungskoeffizienten der Heizperiode (COPh) basierend auf dem Wetter in Wisconsin von 3,00 bzw. 3,97 für den Energy Star und die Hochleistungswärmepumpe geschätzt. Quelle: RMI

Ja, Wärmepumpen sind in wichtigen Anwendungsfällen in Wisconsin bereits kostenmäßig wettbewerbsfähig.

Da das jährliche Moratorium für die Abschaltung der Versorgungsbetriebe im Winter im April endet, haben die Einwohner Wisconsins nun ernsthafte Bedenken, wie sie ihre Stromrechnungen bezahlen sollen. Diese Bedenken werden durch den jüngsten Anstieg der Erdgaspreise verschärft, vor dem die Energieversorger in Wisconsin gewarnt haben, dass sie zu höheren Stromrechnungen führen werden. Da Wärmepumpen hocheffizient sind und zu stabileren Strompreisen führen, haben Untersuchungen der Wisconsin Public Service Commission (PSC) ergeben, dass Wärmepumpen in entscheidenden Situationen bereits die Kosten für die Bewohner senken können.

1. Neubau:Der Bau neuer Häuser mit reinem Elektroantrieb ist von vornherein günstiger als der Bau von Häusern mit gemischten Brennstoffen, da Entwickler die Kosten für die Gasinfrastruktur auf dem Grundstück vermeiden, die bei einem Einfamilienhaus in der Größenordnung von 5.000 US-Dollar liegen können.

2. Propan-, Elektrowiderstands- und Gas-Nachrüstungen:Laut dem PSC-Wärmepumpenbericht könnten 300.000 Haushalte in Wisconsin, die gelieferte Brennstoffe wie Propan oder elektrischen Widerstand zum Heizen verwenden, durch den Umstieg auf Wärmepumpen Geld sparen.

Wärmepumpen haben in diesen beiden Situationen einen wirtschaftlichen Vorteil, da es sich um hocheffiziente Technologien handelt, die stabile Strompreise ermöglichen. Der Effizienzvorteil von Wärmepumpen gegenüber elektrischer Widerstandswärme führt zu Einsparungen bei den Stromrechnungen im Haushalt von bis zu 700 US-Dollar pro Jahr. Im Vergleich zu Propan- und Gasöfen sind Wärmepumpen fast dreimal so effizient. Aufgrund dieser Effizienzsteigerungen und der hohen Kosten für Propanbrennstoff können Haushalte, die von Propan auf eine Wärmepumpe umsteigen, Einsparungen von über 500 US-Dollar pro Jahr erzielen.

Während niedrige Preise Gas seit Jahren zu einer kostengünstigeren Option für Kunden machen, haben die starken Gaspreissteigerungen in den letzten Monaten dazu geführt, dass Gas wirtschaftlich weniger attraktiv ist. Beispielsweise zahlten Kunden eines der größten staatlichen Gasunternehmen, Wisconsin Gas, im Mai 2022 24 Prozent mehr für Gas als im Oktober 2021. Die Gaspreise zeigen seit Jahren einen Aufwärtstrend, wobei Kunden von Wisconsin Gas im Winter 2021 34 Prozent mehr zahlten – 22 als Winter 2018–19.

3. Austausch von Klimaanlagen und Gasöfen: Da die Auswirkungen des Klimawandels die Sommertemperaturen in die Höhe treiben, werden mehr Menschen eine zuverlässige Klimaanlage benötigen. Im Gegensatz zu Öfen für fossile Brennstoffe können Wärmepumpen sowohl als Raumheizung als auch als Klimaanlage fungieren. Die von PSC in Auftrag gegebene Wärmepumpenforschung ergab, dass Wärmepumpen ein Viertel so viel kosten können wie der separate Kauf von Ofen- und Klimaanlagen.

Die kurzfristige Einführung von Wärmepumpen kann die Investitionen in die Gasinfrastruktur reduzieren, ohne dass sich dies auf den Bedarf an Stromerzeugungskapazitäten auswirkt.

Im November 2021 genehmigte das Wisconsin PSC einen Gasspeicherstandort im Wert von 370 Millionen US-Dollar. Mit diesem kostspieligen Projekt können etwa 14.000 Haushalte pro Jahr versorgt werden. Solche teuren Gasinfrastrukturkosten können in Zukunft gemindert werden, wenn Wisconsin stattdessen in elektrische Wärmepumpen investiert. Das PSC hätte weitere Investitionen in fossile Brennstoffe vermeiden und dies kostengünstiger tun können, wenn es über das staatliche Effizienz- und Erneuerbare-Energien-Programm „Focus on Energy“ Anreize für 20.000 Wärmepumpen geschaffen hätte (ungefähr die Menge an Gasöfen, die es jährlich fördert).

Da Wisconsin jedoch weniger abhängig von Gas wird, ist es wichtig, die Auswirkungen dieser neuen Technologie auf das Stromsystem zu berücksichtigen. Der Strombedarf in Wisconsin erreicht im Sommer seinen Höhepunkt, was bedeutet, dass Spielraum für die Einbindung von Wärmepumpen in das Netz besteht, ohne den Spitzenbedarf des Systems im Winter zu erhöhen. Unsere Modellierung kommt zu dem Ergebnis, dass selbst wenn Focus Anreize für 800.000 Wärmepumpen mit elektrischer Widerstandsunterstützung bietet (zehnmal so viele Wärmepumpen wie in den letzten vier Jahren für Öfen), der Staat seinen Strombedarf immer noch mit derzeit in Betrieb befindlichen Kraftwerken decken kann , auch an den kältesten Tagen. Je nach Effizienz der Wärmepumpe würde die bundeseigene Wintererzeugungskapazität am kältesten Tag immer noch den Spitzenbedarf um 1.400–4.300 MW übersteigen.

Wie im Extremfall-Szenario in der folgenden Abbildung dargestellt, können Auswirkungen auf das Netz durch den Einsatz von Wärmepumpen mit höherem Wirkungsgrad weiter abgemildert werden. Dies kann sowohl in den Winter- als auch in den Sommermonaten Vorteile bringen, da diese Technologien an Sommertagen für eine hocheffiziente Kühlung sorgen und gleichzeitig den Spitzenbedarf senken.

Hinweis: Die Winterkapazität wird anhand der EIA-860-Daten und der Winterkapazitätsfaktoren von Anlagen in Wisconsin geschätzt. Wisconsins durchschnittliche und extreme Belastung wird anhand der lokalen Ressourcenzonendaten von MISO geschätzt und mit den stündlichen Lastdaten der Wärmepumpe (HP) summiert (Energy Star-zertifizierte HP: SEER 16, 10 HSPF und zweistufiger Kompressor; Hochleistungs-HP: SEER 22, 10). HSPF und Kompressor mit variabler Drehzahl), die in der Klimazone 6 funktionieren. Der Winter ist als Oktober–Mai definiert. Quelle: RMI

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass selbst eine drastische Ausweitung der Wärmepumpenprogramme keinen Einfluss auf die Winterspitzen in Wisconsin haben wird und den künftigen Bedarf an Gasinfrastruktur und kurzfristige Kapazitätsengpässe im Sommer abmildern kann. Während Wisconsin weiterhin die Elektrifizierung erforscht, können Nachfragesteuerungs- und Energieeffizienzmaßnahmen die Auswirkungen auf das Netz weiter reduzieren.

In Wisconsin reduzieren Wärmepumpen die Emissionen über die Lebensdauer des Geräts, senken in entscheidenden Situationen die Verbraucherkosten und haben kurzfristig nur minimale Auswirkungen auf das Stromnetz. Da Wisconsin Wärmepumpen Priorität einräumt, kann Focus on Energy ein Instrument zur Beschleunigung des Wärmepumpenmarktes sein und sicherstellen, dass jeder Einwohner Wisconsins Zugang zu erschwinglicher, sauberer Raumheizung hat.

Hinweis: Dieser Artikel wurde am 23. Juni 2022 aktualisiert. Wir haben der Netzauswirkungsanalyse eine zweite Wärmepumpe hinzugefügt, um die Auswirkungen einer effizienteren Wärmepumpe besser zu veranschaulichen. Die Grafik, die die Auswirkungen auf das Stromnetz darstellt, wurde ebenfalls aktualisiert, um die Auswirkungen der elektrischen Widerstandsheizung an extrem kalten Tagen einzubeziehen.