Klimafreundlich heizen!

Ja sicher, aber wie?

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Der Ausbau von Photovoltaik und Solarthermie schreitet stetig voran. Das ist gut! Doch so einfach ist, wie wir sehen, die Sache mit der Energieunabhängigkeit und der C02-freien Energieversorgung nicht.

Während im Sommer Sonnenenergie im Überfluss vorhanden ist, besteht der Bedarf im Winter. Rund 84% der Energie in Haushalten wird für den Wärmebedarf verwendet.

Zwar gibt es viele Methoden, Energie zu speichern, doch nicht alle eignen sich gleich gut. So kann man zum Beispiel Batterien aufladen, doch ihre Kapazität ist begrenzt.

Wie schafft man es also, die saubere und kostengünstige Energie des Sommers im Winter nutzbar zu machen?

Dazu vergleiche ich die aktuell verfügbaren technischen Möglichkeiten anhand eines Musterhauses mit einem Heizbedarf von 10.000 kWh/Jahr.

Ganz bewusst beschränken möchte ich mich in meinem Beitrag auf die Kostenaspekte, frei von persönlichen Präferenzen oder spezifischen Vor- und Nachteilen der verschiedenen Anlagen. Die sind leicht nachzulesen und sollen hier nicht wiederholt werden. Die dargestellten Kosten sind Richtwerte für Investition und laufenden Betrieb, ohne Förderungen.

Wärmepumpensysteme sind hoch begehrt, gelten sie doch als eine saubere und kostengünstige Lösung. Die Art der Anlage, ob Luft-, Wasser-, Tiefen- oder Flächenkollektor-Wärmepumpe, hängt stark von dem zu heizenden Objekt und dessen geologisch, geografischer Position ab.

Für unser Musterhaus fallen je nach Variante diese Kosten für Investitionen / für laufenden Betrieb an:

Luft-Wärmepumpe 15.000 / 900 Euro Flächenkollektorsystem 19.000 / 675 Euro Tiefenkollektorsystem 23.000 / 600 Euro.

Unabhängig von Bodenbeschaffenheit und geeignet für alle Baubestandsklassen sind Pellets- und Hackschnitzelanlagen. Wird allerdings nur Abfallholz verwendet, ist auch diese Art der Wärmegewinnung noch einigermaßen nachhaltig.

Dennoch ist der generelle Umstieg von fossilen Heizungen zur Verfeuerung auf Holz nicht unbedenklich, da auch Abfallholz nicht unendlich verfügbar und das großflächige Abholzen von Waldbeständen alles andere als nachhaltig ist.

Der Investitionsbedarf unseres Musterhauses liegt bei 18.000 Euro für ein Pelletssystem oder 26.000 Euro für ein Hackschnitzelsystem.

Eine CO2 - freie Energieversorgung muss immer auf die örtlichen Gegebenheiten und die persönlichen Möglichkeiten abgestimmt sein.

Die laufenden Kosten inklusive Strom-, Wartungs- und Kaminkehrer belaufen sich auf 1200 bzw. 850 Euro im Jahr.

Etwas unbekannter im Vergleich dazu sind Systeme, welche die erzeugte Energie des Sommers für den Bedarf im Winter speichern können. Wasserstoffsysteme, Latentspeicher oder chemische Speicher kommen dafür in Frage. Technologisch sind sie jedoch zum Teil noch in frühen Entwicklungsstadien.

Bei einem Wasserstoffsystem im Haus wird mittels PEM-Elektrolyse (Protonen-Austausch-Membran -Elektrolyseur) der Sonnenstrom für die Wasserstoffgewinnung verwendet, welcher dann über einen Hochdruckverdichter in Druckflaschen gespeichert wird. Die so gespeicherte Energie kann später erneut über die Brennstoffzelle in Strom und Wärme rückgewandelt werden. Diese Technologie ist allerdings im Hochpreissegment angesiedelt. So kostet ein Wasserstoff-Elektrolysesystem schnell 100.000 Euro und benötigt für die Wartung weitere 500 Euro im Jahr.

Latentspeichersysteme, wie Eis- oder Paraffinspeicher usw., sind Technologien, welche einen Phasenübergang, zum Beispiel von fest auf flüssig, als Hauptenergiespeicher verwenden.

Der bekanntere Eisspeicher nützt dabei den Übergang von flüssigem Wasser zu Eis. Beim Erstarren von Wasser, also dem Phasenübergang vom flüssigen Wasser zum festen Eis bei 0°C, wird ungefähr so viel Wärme frei, wie zum Erwärmen derselben Menge Wasser von 0°C auf 80°C benötigt wird. Die entstandene Kristallisationsenergie kann dann via Wärmepumpe zum Heizen des Hauses genützt werden. Der Investitionsbedarf für unser Musterhaus mit Eisspeicher und Wärmepumpe, ohne Solarkollektoren, liegt bei 25.000 Euro.

Chemische Wärmespeicher stellen die neuesten Entwicklungen dar. Diese Systeme speichern Energie entweder in einer reversiblen Reaktion von Wasser oder durch Sorption, d.h. durch Anlagerung von Wasserdampf. Die reversiblen Systeme sind effizienter, weil sie flüssiges Wasser verwenden, während die Sorptionssysteme Wasserdampf verwenden, der energieintensiv erzeugt werden muss.

Das große Plus chemischer Wärmespeicher ist ihre hohe Flexibilität. So können kleinere Systeme (1-4m³) Luftwärmepumpen unterstützen oder größere Systeme (10-100m³) als Hauptheizsystem verwendet werden. Für unser Musterhaus kostet ein kleines System, ohne Solarkollektoren, 26.000 Euro plus 400 Euro / Jahr. Ein Hauptheizsystem kostet 55.000 Euro, die laufenden Kosten liegen bei nur 60 Euro.

Ich ziehe somit folgendes Fazit:

Das EINE, ideale System gibt es nicht! Eine CO2-freie Energieversorgung muss immer auf die örtlichen Gegebenheiten und die persönlichen Möglichkeiten abgestimmt sein. Aber es kann funktionieren, wenn wir bereit sind, die breite Vielfalt der Technologien zu nützen.