Aus der Not eine Tugend gemacht

Was der Kühlschrank mit der Wärmepumpen-Entwicklung zu tun hat

William Thomson veröffentlichte 1852 eine Abhandlung über sogenannte Kältemaschinen (heutige Kühlschränke), die nach dem Prinzip der Kompression arbeiteten. Diese würden sich auch in umgekehrter Weise hervorragend zum Heizen eignen. In seinen Forschungen über die „Heating Machine“ zeigte Thomson, dass diese „Heizmaschinen“ wesentlich weniger Primärenergie einsetzen mussten als eine herkömmliche direkte Heizung. Mit einer Anlage zum Abdampfen von Salzsole gilt Peter Ritter von Rittinger 1853 als Erfinder der ersten Wärmepumpe. Das Verfahren erbrachte eine Energieersparnis von 80 Prozent gegenüber dem herkömmlichen Eindampfprozess mit Holz. Die damalige Holzknappheit war demnach Auslöser für die Entwicklung dieses wegweisenden Patents.

Wärmepumpen konnten sich jedoch erst im Laufe des 20. Jahrhunderts durchsetzen. Dabei spielte in verschiedenen Dekaden maßgeblich die Versorgungsknappheit mit Brennstoffen eine Rolle. Insbesondere in den USA, die vom Ersten Weltkrieg weitestgehend verschont blieben, wurden bereits in den 20er Jahren serienmäßig Klimaanlagen gebaut, die eine Heizfunktion besaßen. In Zürich wurde 1938 das Rathaus mit einer größeren Wärmepumpenanlage zum Heizen ausgestattet. Das erste erdgekoppelte Modell gab es 1945 dann in den USA.

1975: Bosch stellt erste Wärmepumpen-Generation vor und startet die Fertigung

Die erste Wärmepumpe von Bosch wurde unter der Marke Junkers im Januar 1975 als Prototyp in einem Wohnhaus in Wernau am Neckar installiert. Sie nutzte Brunnenwasser als Wärmequelle. Im gleichen Jahr gingen die Wärmepumpen in die Fertigung. Ab 1982 wurde die verbesserte zweite Generation gefertigt, diese war kleiner als die erste Generation.

Die Ölkrise in den 1970er Jahren treibt die Entwicklung voran

Das Tritherm-Haus wurde als visionäres Erprobungsobjekt 1976 auf dem Werksgelände des damaligen Bosch Geschäftsbereichs Junkers in Wernau als Einfamilienhaus gebaut. Das Haus bestand – wie der Name Tritherm schon andeutet – aus drei genutzten Wärmequellen. Es diente ab 1977 zur Erforschung von Möglichkeiten des Energie- und Ressourcensparens. Vor dem Hintergrund der Ölkrise wurde deutlich, dass fossile Energieträger wie Kohle, Öl und Gas endlich sind. Diese Erkenntnis veranlasste Forscher in vielen Bereichen, nicht nur der Heiztechnik, zur Suche nach alternativen und ressourcenschonenden Energiequellen. Visionäre Technik war auf 174 Quadratmetern Wohnfläche und voller Unterkellerung sowie 1 400 Kubikmetern umbautem Raum untergebracht: Eine Wärmepumpe mit Außenluft-Wärmetauscher, die der Außenluft Wärme entzog, diente als Heizung. 25 Sonnenkollektoren mit rund 40 Quadratmetern Fläche sorgten für warme Zimmer und heißes Wasser. Eine handelsübliche Zentralheizung mit dem Energieträger Flüssiggas diente nur als Reserve für die Spitzenlast an sehr kalten Wintertagen. Die Ergebnisse waren damals schon beeindruckend: Der Brennstoffbedarf ließ sich bis unter zehn Prozent senken.

1980: Vorstellung einer Warmwasser-Wärmepumpe

Auf der Messe Intherm in Stuttgart zeigte die Marke Junkers eine neue Warmwasser-Wärmepumpe, die Trinkwasser auf rund 50 Grad Celsius erwärmen konnte. Leistung und Kapazität waren auf einen Sechs-Personen-Haushalt ausgelegt.

2004: Erwerb des Wärmepumpenherstellers IVT, Schweden

Bosch übernimmt die 1968 gegründete „Industriell Värme Teknik“ in Tranås. Ihre Kernkompetenz sind Sole-Wasser-Wärmepumpen, die die Energie über eine Erdbohrung aus größerer Tiefe gewinnen. Diese sehr effiziente Technik ist in Schweden bis heute der Standard. Sie setzte sich auch dank einiger Großprojekte in den 1990er Jahren durch, beispielsweise wurde in dieser Zeit die schwedische Sommerresidenz Schloss Drottningholm mit Sole-Wasser-Wärmepumpen ausgestattet.

2007: Erwerb des Wärmepumpenherstellers FHP, USA

Bosch steigt mit dem Erwerb der FHP Manufacturing Company, Fort Lauderdale, in den attraktiven US-Markt für geothermische Elektro-Wärmepumpen ein und setzt seinen Wachstumskurs im Zukunftssegment der regenerativen Energien fort.

2011: Energie-Plus-Haus mit Wärmepumpe

In Wetzlar wurde Ende 2011 ein Einfamilienhaus fertiggestellt, das über das Jahr mehr Primärenergie bereitstellt, als seine Bewohner benötigen. Errichtet wurde das Energie-Plus-Haus von der Bosch-Marke Buderus und SchwörerHaus. Das Haus zeigte, wie ein Energieüberschuss produzierendes Haus mit verfügbarer Technik realisierbar ist. Zunächst gilt es, den Energieverbrauch durch eine optimierte Gebäudehülle und die Nutzung von Restenergieströmen gering zu halten. Der verbleibende Energiebedarf muss möglichst effizient gedeckt werden und das Gebäude selbst so viel Strom wie möglich erzeugen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist das Energie-Plus-Haus mit einer Elektro-Wärmepumpe der Marke Buderus, auf dem Dach angebrachten Photovoltaik-Modulen, solaraktiven Niedertemperatur-Kollektoren an der Fassade und einer kontrollierten Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung ausgestattet. Verbrauchsarme Hausgeräte von Bosch runden die Haustechnik ab. Auf das Jahr gerechnet ergibt sich eine positive Energiebilanz: Dem erwarteten Energiebedarf von 7 550 kWh/a für Hausgeräte, Trinkwassererwärmung, Lüftung und Heizung steht eine erwartete Stromerzeugung von 9 100 kWh/a gegenüber.

Ab 2015: Gebäudesektor im Fokus der Emissionsreduzierung

Beginnend mit dem Pariser Klimaabkommen von 2015 rückt die Bedeutung des Gebäudesektors zur Erreichung der Klimaziele stärker in den Fokus. Der Gebäudebestand in der EU verursacht rund 36 Prozent der Treibhausgasemissionen¹⁾. Um die Klimaziele zu erreichen, braucht es einen klimaneutralen Gebäudebestand. Als bevorzugte Technologien gelten Wärmepumpen für den Neubau und den sanierten Gebäudebestand sowie Wärmepumpen-Hybride für den unsanierten Bestand. Die Nachfrage nach Wärmepumpen als umweltfreundliche Heizungslösung stieg seit den späten 2010er-Jahren kontinuierlich.

2023: Erste Luft-Wasser Wärmepumpe mit Propan von Bosch

Die neue Wärmepumpen-Generation von Bosch wird mit dem natürlichen Kältemittel Propan betrieben. Der natürliche Rohstoff Propan weist ein geringes Treibhausgaspotential auf. Dadurch verfügt das natürliche Kältemittel über ideale thermodynamische Eigenschaften, durch welche die Wärmepumpe eine besonders hohe Energieeffizienz und höhere Vorlauftemperaturen erreicht. Somit gewährt Propan als Kältemittel in Wärmepumpen eine zukunftssichere und nachhaltige Wärmeversorgung. Die neue Wärmepumpen-Generation kann als so genannter Wärmepumpen-Hybrid auch in Kombination mit einem konventionellen Wärmeerzeuger verbaut werden. So gelingt die Wärmewende in unsanierten Bestandsgebäuden schnell und kosteneffizient. Die neue Wärmepumpengeneration zeichnet sich sowohl im Tages- als auch im Nachtmodus durch einen geringen Schallpegel aus. Auf diese Weise findet sie auch in dicht bebauten Reihenhaussiedlungen Platz.

_{1) https://commission.europa.eu/news/focus-energy-efficiency-buildings-2020-02-17_de}

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