Umweltwärme

Mit Wärmepumpen kann die Umgebungswärme auf ein Temperaturniveau gehoben werden, das sich für die Beheizung von Gebäuden oder der Warmwasserbereitung eignet. Diese Energie ist in der Abwärme von Industrieprozessen, im Abwasser (hydrothermische Umweltwärme), in oberflächennahen Luftschichten (aerothermische Umweltwärme) oder im Boden durch natürliche Erdwärme (oberflächennahe Geothermie) vorhanden.

Die Funktionsweise solcher Wärmepumpen gleicht einem Kühlschrank (mit deutlich mehr Leistung), der umgekehrt arbeitet. Anstatt dem Innenraum Wärme zu entziehen und diese an die Umgebung abzugeben, wird der Umgebung Wärme entzogen und dem Innenraum bereitgestellt. Inzwischen ist es möglich Wärmepumpen mit Solaranlagen zu kombinieren, um den CO2-Abdruck von Wärmepumpen zu senken und einen höheren Wirkungsgrad zu erreichen.

Die Effektivität von Energiequellen wird anhand des COP (Coefficient of Performance) gemessen, der das Verhältnis zwischen der gelieferten Wärmeleistung und der dafür benötigten elektrischen Leistung angibt. Angenommen, eine Wärmepumpe hat einen COP-Wert von vier, dann wird ein Kilowatt elektrische Leistung eingesetzt, um drei Kilowatt Wärmeleistung aus der Umgebungsluft zu entziehen und in Summe vier Kilowatt Wärmeleistung in ein Gebäude zu transportieren. So kann mehr Wärmeenergie gewonnen werden, als elektrische Energie verbraucht wird. Im Idealfall wird die von der Wärmepumpe benötigte elektrische Energie lokal aus erneuerbaren Energien, wie z.B. Photovoltaik gewonnen. Moderne Wärmepumpen haben einen COP-Wert zwischen drei und fünf - sind damit im Vergleich zu anderen Heizungssystemen sehr effizient. Die Effizienz von Wärmepumpen hängt von verschiedenen Faktoren wie der Umgebungstemperatur, der Effizienz der Wärmepumpe und dem Nutzungsverhalten ab. Luft-Wasser-Wärmepumpen haben einen niedrigeren COP-Wert als Wasser-Wasser- oder Erdwärme-Wärmepumpen. Aktuell wird in Dortmund industrielle Abwärme und Erdwärme technisch nutzbar gemacht. Im Jahr 2020 entsprach die Erzeugung der Umweltwärme 35,51 Gigawattstunden.