Energieffizienz mit Erneuerbaren Energien

Energieeffizienz und Erneuerbare Energien in Gebäuden sind die Instrumente, mit denen die enormen CO2-Minderungs- und Energieeinsparpotenziale im Gebäudebestand gehoben werden können. Die Substitution von fossilen Energieträgern ist ein wesentlicher Beitrag zum Klimaschutz. Erneuerbare Energien werden wegen ihrer CO2-Neutralität und der steigenden Kosten fossiler Brennstoffe zunehmend nachgefragt. Sie sind kompatibel mit klassischen fossilen Heizsytemen. So können zum Beispiel Gas- oder Ölbrennwertkessel mit solarthermischen Anlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung oder mit Holzpelletfeuerung gekoppelt werden. Wärmepumpen sind für Flächenheizungen mit niedrigen Vorlauftemperaturen ideal. Auch sie lassen sich gut mit Solarthermie verbinden. 

Kleine Blockheizkraftwerke (BHKW), zumeist gasbetrieben, erzeugen sowohl Strom als auch Wärme.

Wärmepumpen

Die Wärmepumpe nutzt zu 75 Prozent Sonnenwärme, die in der Erde, Luft oder im Wasser gespeichert ist. Deshalb rechnet man sie auch zu den Erneuerbaren Energiearten, obwohl der Kompressor mit Strom betrieben wird. Eine typische Wärmepumpe mit der Arbeitszahl 4,0 erzeugt aus einem Kilowatt Strom etwa vier Kilowatt Heizenergie. Die zusätzliche Energie stammt aus Umwelt-Wärmequellen. Das technische Prinzip kann man sich als Umkehrung eines Kühlschrankes vorstellen. In einem geschlossenen Kreislauf wird das Arbeitsmittel schon bei niedrigen Temperaturen verdampft. Es wird verdichtet, unter Druck verflüssigt und dann entspannt. Bei der Entspannung wird die aufgenommene Wärme freigesetzt. Diese wird idealer Weise für Heizsysteme mit niedrigen Vorlauftemperaturen eingesetzt, wie Fußboden- oder Wandheizungen. Mit Sole/Wasser-Wärmepumpen erreicht man sogar Arbeitszahlen bis zu 5,0. Die Sole nimmt über Erdsonden oder Erdreichkollektoren die Wärme auf. Erdsonden werden in Tiefen von 30 bis 100 Meter gebracht, wo Temperaturen um 10 Grad - oder bei geothermischen Quellen noch höhere - herrschen. Erdreichkollektoren sind Rohrschlangen aus Kunststoff, die in Tiefen von einem bis 1,5 Metern verlegt werden. Man schätzt etwa 25 Quadratmeter je Kilowatt Heizleistung. Wasser/Wasser -Wärmepumpen nutzen die im Jahresverlauf gleich bleibende Temperatur des Grundwassers. Luft/Wasser- Wärmepumpen entziehen der Umgebungsluft die Wärme. Sie sind besonders geeignet für Heizungssanierungen und es fallen keine Erdarbeiten an. Ein großer Teil des Gebäudebestandes erfüllt alle Voraussetzungen für eine Heizungsmodernisierung mit Wärmepumpen. Viele Stromversorger bieten inzwischen spezielle Wärmepumpentarife.

Heizen mit Biomasse

Holzbrennstoffe sind eine Alternative zu fossilen Brennstoffen. Als erneuerbare Heizquellen sind sie CO2- neutral und bei steigenden Preisen von Gas und Öl eine attraktive Alternative, die auch über das Marktanreizprogramm MAP gefördert werden. Sie sind mit kurzen Transportwegen sowie regionalen Wertschöpfungsketten verbunden und tragen nicht zur Klimaerwärmung bei. Holzfeuerungen lassen sich sehr gut kombinieren mit anderen Heizanlagen, zum Beispiel mit Solarkollektoren oder Wärmepumpen.

Holzpellets sind Presslinge aus naturbelassenem Restholz. Eine Tonne entspricht dem Heizwert von 500 Litern Heizöl. Die Pellets gibt es als Sackware, oder sie werden im Tankwagen angeliefert und über eine Schnecke oder Saugrohr ins Lager befördert. Pelletkessel arbeiten vollautomatisch mit einem hohen Bedienungskomfort, der modernen Öl- oder Gasheizungen in nichts nachsteht. Die elektronische Regelungstechnik kann die Wärmeleistung jeweils anpassen. Brennstoffmenge und Verbrennungsvorgang sind rechnergesteuert. Pelletöfen sind als Einzelfeuerungstätten für Wohnräume sehr beliebt. Pelletkessel werden für zentralbeheizte Gebäude eingesetzt. Auch hier ist eine bivalente Kopplung mit einer solarthermischen Anlage in Verbindung mit einem Pufferspeicher die ideale Variante. In Kombination mit einem Wärmetauscher für das Abgas wird die Energieeffizienz der Anlage noch erhöht. Pelletkessel arbeiten mit hohen Wirkungsgraden und ausgesprochen emissionsarm, auch im Teillastbereich. Das liegt am gleichmäßigen Verbrennungsvorgang und an der geringen Restfeuchte der Pellets. Holzpelletheizungen lassen sich ebenso wie Solarthermie bei jeder Modernisierung in das Wärme- und Heizsystem gut einfügen.

Moderne Holzvergaserkessel erreichen hohe Wirkungsgrade. Sie werden mit Stückholz beheizt und sind in verschiedenen Leistungsklassen auf dem Markt. Im Heizungssystem benötigen Holzkessel einen Pufferspeicher. Die vollständige und schadstoffarme Verbrennung wird durch das so genannte Sturzbrandprinzip erreicht. In Nachbrennkammern wird das entstehende Schwelgas bei sehr hohen Temperaturen bei ca. 1.000 Grad verbrannt.

Hackschnitzelkessel werden als Heizquelle bei größeren Wohneinheiten oder Verbrauchern verwendet für Leistungen von 30 Kilowatt aufwärts bis zu einigen Megawatt. Die Zuführung der Holzhackschnitzel und der Betrieb erfolgt vollautomatisch. Auch hier werden dank moderner Regelungstechnik hohe Wirkungsgrade erzielt.

Die erhöhten Feinstaubgrenzwerte sind für moderne Holz- und Pelletsheizkessel kein Problem. Der Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik (BDH) betont, dass moderne Holz- und Pelletheizkessel die Grenzwerte der Novellierung der ersten Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (1. BImSchV) einhalten.

Solarwärme im Heizsystem

Solarthermische Anlagen werden in der Regel bivalent ins Heizsystem eingebunden, d.h. in Verbindung mit einer weiteren Heizquelle. Die gesamte Anlage muss regeltechnisch und hydraulisch im Gesamtsystem abgestimmt sein, damit die gewünschten Energieeinspareffekte auftreten. Solarregler sorgen dafür, dass solare Wärme Vorrang vor fossil erzeugter Wärme hat. Bei einer größeren Kollektorfläche ist ein Heizungsunterstützender Betrieb der Solaranlage möglich. Die Energieeinsparung beträgt je nach Art der Dämmung des Gebäudes 10 bis 30 Prozent, bei Niedrigenergiehäusern sogar bis zu 50 Prozent. Je größer das Gebäude und die Anlage, umso mehr verringert sich der Wärmegestehungspreis. Gebäude mit ganzjährig hohem Warmwasserbedarf wie Hotels oder Krankenhäuser sind ideale Anwendungsfelder großer solarthermischer Anlagen.

Solarthermie und Wärmepumpe können besonders effizient zusammenspielen, besonders wenn die Vorlauftemperaturen niedrig liegen. Bei ausreichendem Solarangebot schaltet sich die Wärmepumpe ab.

Die ETI wird finanziert aus Mitteln des Ministeriums für Wirtschaft und Energie des Landes Brandenburg und der Industrie- und Handelskammer (IHK) Potsdam.