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Nutzung erneuerbarer Energien

Der Gebäudesektor macht rund 35 Prozent des deutschen Gesamtenergieverbrauchs aus - mit entsprechend hoher Klimabelastung. Der Gesetzgeber legt deshalb für Neubauten Mindeststandards bezüglich des Energiebedarfs fest. Außerdem werden Bauherren dazu verpflichtet, erneuerbare Energien für einen Teil ihres Wärmebedarfs zu nutzen. Der Wunsch nach mehr Unabhängigkeit (Autarkie) und ein größeres Umweltbewusstsein bewegen aber auch immer mehr Hauseigentümer*innen von Bestandsgebäuden dazu, auf erneuerbare Energien zu setzen.

Zu den erneuerbaren Energien, die sich für Heizzwecke oder der Eigenstromproduktion anbieten, zählen u. a. Holz (Biomasse), Sonnenenergie und Wärme aus Erde (Geothermie), Luft und Wasser.

Nicht nur Neubauten, sondern auch nachträglich gut gedämmte Häuser können komplett mit erneuerbaren Energien beheizt werden. Aber auch Kombinationen aus Heizungen mit fossilen Brennstoffen und erneuerbaren Energien wie z. B. thermischen Solaranlagen können zur CO2-Einsparung beitragen.

Heizen mit Pellets, Holz und Biogas

Holz und Holzpellets

Wärme, die nachwächst, erzielt man durch den Einsatz des Brennstoffs Holz, der eine preisgünstige und zugleich umweltschonende Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellt. Werden Bäume gefällt, können neue Bäume angepflanzt werden. Allerdings dauert es eine Zeit, bis sie die entsprechende Größe zur Verarbeitung erreicht haben. Bei der Verbrennung der nachwachsenden Biomasse aus dem Wald wird nur die Menge an Kohlendioxid freigesetzt, die der Baum während seiner Wachstumsphasen aufgenommen hat.
Ein zu Stäbchen gepresstes Brennmaterial aus Holzabfällen wie Säge- und Hobelspäne aus der Produktion von Balken und Möbeln sind Holzpellets. Im Idealfall enthalten sie keine chemischen Bindemittel und weisen eine hohe Energiedichte auf. Pellets werden in speziell dafür konstruierten, wasserführenden Heizungen verfeuert.

Bei einer vollautomatischen Holzpellet-Heizung transportiert eine Förderschnecke die Pellets in den Brenner. Rückstände bei der Verbrennung fallen kaum an, der Reststaub lässt sich problemlos über den Kompost entsorgen. Alternativ dazu kann auch ein wasserführender Kaminofen mit Scheitholz zum Einsatz kommen.

Die Kombination mit einer solarthermischen Anlage ist dabei empfehlenswert. Pellet-Heizungen eignen sich für Einfamilienhäuser oder kleinere Mehrfamilienhäuser. Die Bedienungsanleitungen der Öfen bzw. Heizungen informieren darüber, welche Brennstoffqualität erforderlich ist. Wichtig sind zudem die richtige Lagerung des Brennstoffs sowie eine regelmäßige fachgerechte Wartung der Öfen und Anlagen. Zu betonen ist, dass Heizen mit Holz dann das Klima schützt, wenn es aus einer nachhaltigen Forstwirtschaft stammt und möglichst regional bezogen wird.

Biogas

Mit Biomasse ist es möglich, aus nachwachsenden Rohstoffen Strom, Wärme und Kraftstoffe zu produzieren. Algen und weitere Pflanzen, Bioabfall oder Speisereste, Feldfrüchte und Holz, selbst Gülle, Mist und weitere Abfälle aus der Land- und Forstwirtschaft sowie Klärschlamm eignen sich hervorragend als biologische Energieträger zur Umsetzung in modernen Biomasse- oder Biogasanlagen. In Biogasanlagen wird brennbares Gas durch die Vergärung von Biomasse unterschiedlicher Herkunft hergestellt. Die Energie aus Biomasse lässt sich gut speichern und steht jederzeit zur Verfügung. Sie wird zur Stromerzeugung und zum Betrieb von Fahrzeugen genutzt oder aber ins Gasversorgungsnetz eingespeist.
Auch die Biogasnutzung hat in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen. Zudem ist sie bei nachhaltiger Ernte CO2-neutral in der Energieerzeugung, d. h. bei der Umwandlung des pflanzlichen Materials in nutzbare Energie wird nur die Menge an Kohlendioxid freigesetzt, die von den Pflanzen aufgenommen wurde.

https://broschueren.nordrheinwestfalendirekt.de/broschuerenservice/energieagentur/heizen-mitholzpellets-wissenswertes-von-a-z/3135

Sonnenenergie

Mit diesem Begriff beschreibt man die Energie, die über die Sonne gewonnen wird. Es wird unterschieden zwischen der Umwandlung in Wärme und der Umwandlung in elektrische Energie, also zwischen Solarthermie und Photovoltaik. Solaranlagen können ohne zusätzlichen Flächenverbrauch z. B. auf Hausdächern installiert werden, sie verursachen weder Treibhausgase noch Lärm. Passiv wird die Sonnenenergie genutzt, indem ein Gebäude direkt durch Sonneneinstrahlung erwärmt wird - das bedeutet, die Fensterflächen sind entsprechend ausgerichtet oder die äußere Dämmschicht ist durchlässig für die Sonneneinstrahlung. Auch mit einem durchdacht angebauten Wintergarten lässt sich ein Haus erwärmen.

Solarthermie

Unter Solarthermie versteht man die Nutzung der thermischen Energie der Sonnenstrahlung. Mit solarthermischen Anlagen lässt sich z. B. heißes Wasser für Heizungsanlagen aufbereiten, Kälte oder Prozesswärme erzeugen. Sonnenkollektoren sammeln die Lichtenergie der Sonne, wandeln sie um in Wärme und leiten sie über ein flüssiges Medium an einen Speicher weiter. Die gewonnene Energie wird zum Heizen und zur Warmwasserbereitung eingesetzt. Die Platzierung der Kollektoren erfolgt in den meisten Fällen auf dem Dach (inzwischen gibt es auch Kollektoren in Dachpfannenform) oder an Fassaden, ausgerichtet nach Süden. Mittlerweile sind bewegliche Systeme im Handel, die sich in Sonnenrichtung führen lassen. Bei der Warmwasserbereitung mittels Solarthermie reicht die gewonnene Hitze bei Nutzung optimal kombinierter Kollektorfläche und Wasserspeichervolumen aus, um einen Haushalt über weite Teile des Jahres mit Warmwasser zu versorgen. In Verbindung mit einem wasserführenden Holzpellet-Heizkessel oder einem wasserführenden Kaminofen ist bei guter Dämmung die umweltfreundliche und sichere Warmwasserversorgung, aber auch die Gebäudebeheizung während des gesamten Jahres garantiert.

Photovoltaik

Investiert der Hauseigentümer in die solare Stromerzeugung, die Photovoltaik, wird er quasi zum Kraftwerksbesitzer. Die Strahlungsenergie der Sonne wird sofort in elektrische Energie umgewandelt. Dazu ist direkte Sonneneinstrahlung nicht unbedingt erforderlich, eine Photovoltaikanlage funktioniert mit reduzierter Leistung auch bei bewölktem Himmel. Den Strom kann der Hauseigentümer direkt selber nutzen und spart so Strom für ca. 30 ct/kWh ein, die er sonst von seinem Stromversorger beziehen muss. Energie nutzen, wenn sie vorhanden ist, lautet das Motto der Zukunft und kann schon heute dank Zeitschaltuhren oder "intelligenter" Steuerungen von Haushaltsgeräten umgesetzt werden. Speist der Besitzer der Anlage seinen Überschuss ins öffentliche Stromnetz, erhält er von seinem Stromversorger eine garantierte Vergütung auf Basis des Erneuerbare-Energien-Gesetzes. In einer Kombination mit einem Stromspeicher kann auch ein Teil des tagsüber eingesammelten Überschusses in den Abendund Nachtstunden für den Eigenverbrauch genutzt werden.

Photovoltaik und E-Mobilität

Die Energiewende zeigt: Solarstrom hat sich zu einem bedeutsamen Faktor der Elektrizitätsversorgung entwickelt. Sein Einsatz überzeugt auch als klimaneutrale und wirtschaftlich sinnvolle Energiequelle für Elektrofahrzeuge. Immer mehr Elektroautos erobern die Verkehrswege. Elektromobilität charakterisiert ein Geflecht aus Fahrzeug, Energiesystem und Verkehrskonzept, das auch Themen wie Energieerzeugung und -speicherung, Netzintegration und die Vernetzung der Verkehrsträger umfasst. Wer als Hauseigentümer zur Energieversorgung bereits Strom über eine Photovoltaikanlage auf seinem Dach nutzt, möchte den Strom möglichst selbst nutzen und in Zukunft auch die Batterie seines Elektrofahrzeugs "auftanken". Um den tagsüber gewonnen Strom für den Eigenverbrauch abends und nachts, aber auch für das Elektrofahrzeug zu nutzen, kann der Einbau eines Stromspeichers sinnvoll sein.

Wärme aus Erde, Luft und Wasser (Wärmepumpe)

Kostenlose Wärme lässt sich durch eine Wärmepumpe aus unserer Umgebung gewinnen und für Heizzwecke nutzbar machen.
Die Wärmepumpe entzieht wie ein Kühlschrank Erde, Luft oder Wasser Energie und gibt sie an einen Wasserspeicher ab, der an die Heizung angeschlossen ist. Die Wärmepumpe benötigt für ihren Betrieb Strom, der allerdings effizient eingesetzt wird und bei einer guten Erdreich-Wärmepumpe mit einer Kilowattstunde Strom 4 Kilowattstunden Wärme erzeugen kann. Eine gute Luftwärmepumpe schafft noch 3 Kilowattstunden Wärme. Heißt: Die gewünschte Heizleistung in einem Gebäude kann zu 65 bis 75 Prozent aus kostenloser Umweltenergie und nur zu 35 bis 25 Prozent aus Strom erzeugt werden. Besonders klimafreundlich ist es, wenn hierzu Ökostrom genutzt wird, den im Idealfall eine hauseigene Solaranlage kostengünstig produziert.
Wärmepumpen funktionieren am besten, wenn im Gebäude Flächenheizungen eingesetzt werden. Diese kommen mit geringerer Vorlauftemperatur aus und können im Fußboden, aber auch an bzw. in den Wänden oder den Decken verlegt sein. Herkömmliche Heizkörper funktionieren auch, wenn sie entsprechend groß dimensioniert werden. Ebenso wichtig ist der Einbau von Strom- und Wärmemengenzählern, um den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe zu kontrollieren.

Erdwärme wird für Wohnhäuser i. d. R. über Bohrungen mit Erdwärmesonden oder horizontale Erdwärmekollektoren genutzt. Während für Erdwärmesonden Bohrungen bis in ca. 100 m Tiefe erforderlich sind, werden Erdwärmekollektoren (Kunststoffrohre) in ca. 1,50 m Tiefe im Garten verlegt. So lässt sich Wärme zu jeder Zeit, also unabhängig von Jahreszeit oder Witterung, Tag oder Nacht, bereitstellen. Weitere Vorteile sind der geringe Platzbedarf, niedrige Betriebskosten, hoher Komfort durch Automatisierung und der geringe Ausstoß von Kohlendioxid. Wasser als Wärmequelle wird aus Brunnen gefördert, der Außenluft wird die Umweltwärme entzogen.

Wärmepumpen und Eisspeicher

Heizen mit Eis? Klingt paradox, funktioniert aber! Eisspeicher sind in der Lage, sich mittels verschiedener Umweltenergien immer wieder neu zu erwärmen. Sie versorgen die angeschlossene Wärmepumpe mit der notwendigen Wärme und garantieren eine zuverlässige, umweltschonende und wirtschaftliche Beheizung der Gebäude - ob Einfamilienhaus oder Gewerbekomplex.

Eine Anlage besteht aus einem Eisspeicherbehälter für Wasser und einer auf dessen Größe abgestimmten Anzahl von Solar-Luftabsorbern für die Dachmontage.
Die Solar-Luftabsorber nutzen die Wärme aus der sie umgebenden Luft. Tagsüber kommt die Wärme der Sonne hinzu, die an die Wärmepumpe weitergeleitet wird. Sie unterstützen auch die Regeneration des Eisspeichers für die Zeit, zu der keine Energie durch die Wärmepumpe abgerufen wird. Eisspeicher und Wärmepumpe sind mittels eines Systems aus Rohrleitungen und einem Wärmeüberträger miteinander verbunden. Der ins Erdreich eingelassene Eisspeicher dient der Wärmepumpe als Energiequelle, wenn diese nicht in ausreichender Menge über die Solar-Luftabsorber zur Verfügung steht. In diesem Fall entzieht die Wärmepumpe dem Wasser die Energie bis zur kontrollierten Vereisung. Der Speicher muss also erneut aufgeladen (regeneriert) werden. Der Regenerationswärmetauscher führt dem Wasser die Wärme wieder zu und bringt das Eis zum Schmelzen. Kurz gesagt: Durch das Schmelzen des Eises wird dem Wasser erneut Energie zugeführt, welche im Anschluss wieder durch die Wärmepumpe aufgenommen wird, um in Heizwärme umgewandelt zu werden.

Wärmerückgewinnung aus der Umgebungsluft

Der Wärmeverlust eines Gebäudes findet hauptsächlich durch die Gebäudehülle und das Lüften statt. Bei einem gut gedämmten Gebäude erhöht sich der Anteil des Wärmeverlustes, der durch das Lüften entsteht.
Eine Alternative zur herkömmlichen Fensterlüftung bieten moderne Lüftungsanlagen, durch die sich sowohl Bauschäden als auch Schimmel vermeiden lassen und Energie zurückgewonnen werden kann. Ein Lüftungssystem mit einem Wärmetauscher entzieht der verbrauchten und feuchten Luft, die direkt aus Küche und Bad abgeführt wird, Wärme und überträgt sie auf die Frischluft, die von außen zugeführt wird. Ein Lüften über die Fenster ist nicht mehr erforderlich.

Um unsere Umwelt zu schonen und auch unseren nachfolgenden Generationen einen lebenswerten Planeten zu hinterlassen, sollte auch beim Bauen die Nachhaltigkeit Berücksichtigung finden. Nachhaltiges Bauen berücksichtigt die Lebenszykluskosten (Errichtungs-, Nutzungs- und Rückbaukosten), Ökologie (z. B. Flächeninanspruchnahme, Primärenergieaufwand) sowie soziale und kulturelle Punkte (z. B. Gestaltung, Barrierefreiheit, Gesundheit und Behaglichkeit).
Bei Neubauten und Sanierungsmaßnahmen kann die Nachhaltigkeit bei der Auswahl der Baumaterialien, der Heizung (mit erneuerbaren Energien), des Grundrisses und der Ausrichtung des Gebäudes berücksichtigt werden.