Erneuerbare Energien

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In unserem heutigen Artikel beschreiben wir die dritte gängige Art der Beheizung eines Gebäudes mit erneuerbaren Energien: Die Wärmepumpenheizung.

Die Wärmepumpenheizung entzieht der Umwelt (umgebende Luft, Grundwasser oder Erdreich) Wärmeenergie und hebt diese mittels einer Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau an, um damit Gebäude beheizen zu können.

Entgegen landläufiger Meinung enthält auch ein 3 °C kalter Gegenstand noch viel Wärmeenergie, weil seine Temperatur deutlich über dem absoluten Nullpunkt (-273 °C) liegt. Einen Teil dieser Energie kann man entziehen, wenn man ihn weiter abkühlt. Die dazu erforderliche Anlage ist technisch fast wie ein Kühlschrank aufgebaut, hat jedoch deutlich mehr Antriebsleistung und heißt Wärmepumpe. Der Einsatz ist umso sinnvoller, je geringer die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmereservoir (z.B. Grundwasser von 7 °C) und dem Heizungs-Vorlauf ist. Die meisten Wärmepumpen können keine Vorlauftemperatur höher als 60 °C erzeugen. Eine Leistungszahl größer als 4 bringt zufriedenstellende Ergebnisse (Erdwärme). Eine niedrige Wärmeträgertemperatur (Vorlauftemperatur) kann insbesondere mit Fußbodenheizungen erreicht werden, da die Wärmeübertragungsfläche sehr groß ist. Ferner muss eine sehr gute Wärmedämmung für das zu beheizende Gebäude angestrebt werden, um bei geringem Wärmebedarf eine geringe Vorlauftemperatur des Wärmeträgers fahren zu können.

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Wie funktioniert eigentlich eine Wärmepumpe? Die Wärmepumpe hat einen Verdichter, der elektrisch oder durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Verdichter komprimiert ein Kältemittel auf einen höheren Druck, wobei es sich erwärmt. Die beim nachfolgenden Abkühlen und Verflüssigen des Kältemittels freigesetzte Energie wird in einem Wärmeüberträger auf das Wärmeträgermedium des Heizkreises, meistens Wasser oder Sole, übertragen. Das Kältemittel wird anschließend an einem Expansionsventil entspannt und es kühlt sich ab. Das kalte Kältemittel wird dem Verdampfer (Erdsonden, Luftverdampfer) zugeführt und es geht durch Aufnahme von Umgebungswärme in einen gasförmigen Zustand über.

Ein Nachteil der Wärmepumpe ist der deutlich höhere apparative Aufwand. Besonders kostenintensiv sind wirkungsvolle Verdampfer (Erdsonden, erdverlegte Flächenverdampfer). Die Investitionen gegenüber einem konventionellen Gas- oder Heizölbrenner sind zwar deutlich höher, dafür ist aber der regelmäßige Aufwand für Wartung und Instandhaltung geringer (Keine Reinigungs- bzw. Schornsteinfegerkosten)

In unserem nächsten und damit diese Serie abschließenden Beitrag werden wir staatliche Fördermöglichkeiten und Zuschüsse für energetische Modernisierungsmaßnahmen beschreiben.

Wir würden uns freuen, wenn Sie trotz Ihrer sicherlich schon auf Hochtouren laufenden Weihnachtsvorbereitungen weiterhin interessiert sind.

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Aus dem Kreis aller Arten von erneuerbaren Energien beschreiben wir heute die Solarthermie = Wärmegewinnung aus der Sonne.

Die Sonnenenergie ist die Quelle allen Lebens und sendet mit ihrer Wärmestrahlung jährlich etwa 5000 mal mehr Energie zur Erde, als die Weltbevölkerung in einem Jahr benötigt. Um sich dieser kostenlosen Energiequelle zu bedienen, hat der Mensch begonnen, sich näher mit dem Thema Solarthermie zu beschäftigen.

Erste Anwendungen der solarthermischen Nutzung gehen bis in die Antike (800 v.Ch. – 600 n.Ch.) zurück, als z.B. Brenn- bzw. Hohlspiegel für die Fokussierung von Lichtstrahlen verwendet wurden. Die Olympische Fackel wurde und wird traditionell seit der Antike über Brennspiegel entzündet. Griechen und Römer nutzten die Sonnenenergie, um das Wasser ihrer Fußbodenheizungen aufzuheizen.

Solarthermie kann man zwischen passiver und aktiver Nutzung im Eigenheim unterscheiden: Zur Erwärmung eines Hauses können z. B. besonders große Fenster Richtung Süden dienen. In Verbindung mit einer guten Wärmedämmung und der passiven Nutzung der solaren Einstrahlung vermindert sich der Bedarf an zusätzlicher Heizungsenergie. Das wohl typischste Beispiel für passive Nutzung der Sonnenstrahlung ist der Wintergarten.

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Die direkte Nutzung der Solarenergie (aktive Nutzung) geschieht über Sonnenkollektoren. Diese können entweder zur Heizungsunterstützung und/oder zur Warmwasserbereitung verwendet werden. Auf drei gängige Arten von Sonnenkollektoren wollen wir kurz eingehen:

  1. Flachkollektoren
    …. sind auf Grund ihres geringen Anschaffungspreises die meist verkaufen Kollektoren. Sie haben aber im Vergleich gegenüber anderen Kollektoren den Nachteil, dass sie höhere Wärmeverluste haben und Schwitzwasserbildung an der Scheibe möglich ist. Für die Unterstützung der Warmwasserbereitung sind sie ausreichend.
  2. Vakuum-Flachkollektoren
    …. haben die gleiche Funktion wie normale Flachkollektoren, unterscheiden sich aber dadurch, dass zwischen Absorber und Glasabdeckung ein Vakuum vorhanden ist, das Wärmeverluste und Schwitzwasserbildung an der Scheibe verhindert. Nachteile: Höhere Anschaffungskosten und nach einiger Zeit Erneuerung des Vakuums durch Dichtungsverschleiß.
  3. Vakuum-Röhrenkollektoren
    Das Vakuum in der Glasröhre hat die Aufgabe, unerwünschte Wärmeverluste zu minimieren. Durch die geringen Wärmeverluste ist der Vakuum-Röhrenkollektor in der Lage, auch diffuse Sonnenstrahlung (im Herbst und Winter) gewinnbringend zu nutzen und können sowohl zur Heizungsunterstützung als auch zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden.

Unser nächster Beitrag wird sich mit Geothermie (Erdwärme) beschäftigen und damit das Thema „Erneuerbare Energien“ abschließen.

Bis dahin – Ihre Marianne Gockeln

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Beim Thema Erdöl ist nur ein Punkt unstrittig: Die natürlichen Erdölvorkommen sind endlich. Experten sprechen davon, dass die derzeit "nachgewiesenen Ressourcen" noch für ca. 50 bis 60 Jahre reichen, wobei seriöse Prognosen kaum möglich sind.

Welche Energien stehen uns neben den konventionellen Arten (Erdöl, Erdgas) zur Verfügung, um unsere Häuser weiterhin zu beheizen?

Nehmen wir an, Sie haben eine Öl-Zentralheizung und überlegen, diese zu erneuern, wobei Sie sich nicht nur von der drohenden Erdölverknappung befreien, sondern auch etwas für die Umwelt tun wollen. Sie denken über eine Pelletsheizung nach. Pelletsheizungen eignen sich besonders für den Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern (10-30 kW), aber auch für größere Wohnanlagen, die von mehreren in Reihe geschalteten Pelletsheizungen versorgt werden können

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Was sind Pellets? Englisch: pellet = Bällchen, Kügelchen ist ein kleiner Körper aus verdichtetem Material (Holz, Torf, Stroh oder Restwerte aus Abfällen von Getreidemühlen) in Kugel- oder Zylinderform. Unter Umständen werden für eine bessere Konsistenz Bindemittel eingesetzt. Aber wie kommen die Pellets zur Verbrennung? Müssen wir wieder wie zu guten (?) alten Kohlezeiten unser Brennmaterial per Eimer aus dem Keller schleppen? Nein, natürlich nicht.

Bleiben wir bei unserem Beispiel Ihrer alten Öl-Zentralheizung, von der Sie sich ja verabschieden wollen. Für die Lagerung der Holzpellets können Sie z.B. den frei gewordenen Öl-Tankraum nutzen. Für die Beschickung einer Holzpelletsheizung gibt es unterschiedliche Techniken: Heute aktuell sind z.B. die speziell für die Pellets-Verbrennung entwickelte Fallschachtfeuerung: Hierbei rutschen die Pellets über eine Fallrinne in einen Brennertopf. Durch die Verwendung eines Brennertopfs ist der Verbrennungsbereich genau definiert, die Verbrennung kann daher entsprechend gesteuert werden. Bei dieser Technik entsteht im Vergleich zu den anderen die geringste Restasche, die durch Reinigungsmechanismen aus dem Brennertopf befördert werden.

Wer sich für eine Pelletsheizung entscheidet, muss sich darüber im Klaren sein, dass diese auch ihren Preis hat, der etwa doppelt so hoch ist wie ein konventionelles Heizsystem, nämlich ca. 13.000,- € für Pelletskessel und -brenner mit Fördersystem (die Preise können sich regional unterscheiden).

In unserem nächsten Beitrag bleiben wir noch bei den erneuerbaren Energien und wenden uns der Solarenergie zu.

Bis dahin
Ihre Marianne Gockeln