Neue Energiekonzepte: Für Haus- und Wohnungsbesitzer mit Checklisten, Spar-tipps und Förderprogrammen

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Neue Energiekonzepte für Haus- und Wohnungsbesitzer

Neue Energiekonzepte für Haus- und Wohnungsbesitzer Jürgen Brück

Der Autor Jürgen Brück, Jahrgang 1965, arbeitet nach einem technischen Studium als freier Journalist und Autor in den Bereichen Wissenschaft und Technik, u. a. für „Bild der Wissenschaft“, „Spektrum der Wissenschaft“ und die „Süddeutsche Zeitung“. Zudem ist er erfolgreicher Autor zahlreicher populärwissenschaftlicher Sachbücher und Ratgeber. Jürgen Brück lebt mit seiner Frau und seinen drei Kindern in Bonn.

Herausgeber: DIN Deutsches Institut für Normung e. V. ISBN 978-3-410-17248-2 © 2009 Beuth Verlag GmbH Berlin • Wien • Zürich Internet: www.beuth.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechts ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmung und die Einspeicherung in elektronischen Systemen. Konzept und Realisation: twinbooks, München Gestaltung und Satz: H3A GmbH, München Druck: Mercedes-Druck GmbH, Berlin Bildquellenverzeichnis bau-pr: 25, 31, 32, 33, 40, 66, 129; Beuth Verlag GmbH: 131; Buderus: 17, 48, 52, 83, 94, 95, 98, 101, 102; fotolia: 9, 28, 30, 49, 62, 65, 71, 75, 76, 79, 88, 104, 121; Ingram Publishing: 130; Initiative Pro Pellets: 15; IWO: 38, 51, 56, 59; Pressebox: 99; Presseportal: 29, 45, 47, 111; Schüco: 55, 70; Shutterstock: 12, 14, 109, 113, 115, 119, 123; Stiebel Eltron: 91, 100; viessmann: 85; Umschlagabbildung: danielschoenen – fotolia.com Die im Werk enthaltenen Inhalte wurden vom Verfasser und Verlag sorgfältig erarbeitet und geprüft. Eine Gewährleistung für die Richtigkeit des Inhalts wird gleichwohl nicht übernommen. Der Verlag haftet nur für Schäden, die auf Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit seitens des Verlages zurückzuführen sind. Im Übrigen ist die Haftung ausgeschlossen. Gedruckt auf säurefreiem, alterungsbeständigem Papier nach DIN 6738

Vorwort „Die Verteuerung der Gaspreise ist kein kurzfristiges Phänomen. Innerhalb der vergangenen zehn Jahre hat sich der Preis für den Energieträger nach Berechnungen des Statistischen Bundesamts fast verdoppelt. Leidtragende sind vor allem Privatkunden.“ So konnte man es in der Online-Ausgabe des Magazins Spiegel am 29. Dezember 2008 lesen. Und ein Ende der Spirale ist nicht in Sicht. Auch die Preise für Erdöl und Erdgas gehen stetig in die Höhe. So mancher Verbraucher möchte sich diese Entwicklung nicht länger mit ansehen und denkt intensiv darüber nach, wie er sich von den Konzernen und ihrer Preispolitik möglichst unabhängig machen kann. In diesem Buch lernen Sie einige Möglichkeiten kennen, wie Sie Ihr eigener Energieproduzent werden und noch dazu Umwelt und Klima schützen können. Strom und Wärme lassen sich aus Sonnenenergie, Erdwärme, Luft, Wasser und Biomasse gewinnen. All diese Energiequellen werden erneuerbare Energien genannt, weil sie in nahezu unerschöpflichen Mengen vorhanden sind (wie z. B. Sonnenenergie) oder sich in kurzer Zeit wieder beschaffen lassen (wie z. B. Biomasse). Auf welchem Stand sich die Technik bei der Nutzung der erneuerbaren Energien befindet, und wie Sie diese in Ihrem Eigenheim oder Ihrer Wohnung nutzen können, lesen Sie in diesem Buch. Die DIN-Ratgeber werden laufend überarbeitet. Wenn Sie etwas vermissen oder ergänzen möchten, würden wir uns über einen entsprechenden Hinweis freuen. Bitte schreiben Sie hierzu an den Beuth Verlag, Redaktion DIN-Ratgeber, Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin, oder schicken Sie eine E-Mail an [email protected]. Sie können auch den Link „Kontakt“ auf unserer Webseite www.din-ratgeber.de nutzen. Hier finden Sie übrigens auch weitere Infos zu den Themen unserer Ratgeber. Schauen Sie doch mal rein.

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N E U E E N E R G I E KO N Z E P T E F Ü R H A U S - U N D WO H N U N G S B E S I T Z E R

Inhalt Vorwort

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Erneuerbare Energien – keine Utopie

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Grundwissen Erneuerbare Energien – Nutzung im eigenen Zuhause 10 Erneuerbare Energien in Deutschland · Energie aus Biomasse · Geothermie · Solarenergie · Brennstoffzellen · Windenergie · Förderprogramme und -mittel · Grenzen für den Einsatz der neuen Technologien · Energiebewusst leben · Energiebewusst sanieren · Energiebewusst bauen Checkliste: Erneuerbare Energien für die Nutzung im Eigenheim 42 Wissenswertes zu Ökostrom 44 Die Kraft der Sonne – Solarenergie zu Hause nutzen 46 Solarthermische Anlagen · Komponenten einer solarthermischen Anlage · Wärmespeicher · Weitere Bestandteile einer Solarthermie-Anlage · Kombilösung für Warmwasser und Heizung · Kosten und Wartung solarthermischer Anlagen · Photovoltaikanlagen · Verschiedene Anlagetypen · Planung und Installation · Rentabilität von Solaranlagen Checkliste: Was müssen Sie bei der Installation einer Solaranlage im Vorfeld beachten bzw. entscheiden? 80 Wissenswertes zu Kraft-Wärme-Kopplung 82

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I N H A LT

Umweltwärme – Heizen mit Erde, Luft und Wasser Wärmepumpen · Energiequelle Erde · Energiequelle Wasser · Energiequelle Luft · Planung und Kosten einer Wärmepumpenanlage · Kombination einer Solaranlage mit einer Wärmepumpe Checkliste: Was müssen Sie bei der Planung einer Wärmepumpe beachten? Wissenswertes zur Energieberatung

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Bioenergie – Energiebedarf durch Biomasse decken Was ist Biomasse? · Herkunft der Rohstoffe · Wie die Energie in die Pflanze kommt · Heizen mit Biobrennstoffen · Weniger Umweltbelastung durch Heizungsanlagen · Kosten und Wartung Checkliste: Was man bei der Planung einer BiomasseHeizanlage beachten muss Wissenswertes zur EnEV

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Infoteil DIN-Normen geben Sicherheit Erklärungen zu den wichtigsten Begriffen Häufig gestellte Fragen Nützliche Adressen und Websites Literaturtipps

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Register

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Erneuerbare Energien – keine Utopie Keine Frage, die erneuerbaren Energien liegen im Trend. Von einer Randerscheinung haben sie sich zu einer langfristigen Alternative zu fossilen Brennstoffen und der oft kritisch beäugten Kernkraft entwickelt und sind damit ein wirtschaftspolitischer Faktor geworden.

Die verschiedenen Energiearten Bei der Investition in erneuerbare Energien stehen Ihnen zahlreiche Förderprogramme zur Verfügung.

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Ungefähr ein Drittel der gesamten Energie wird von Privathaushalten verbraucht, sie spielen also bei der möglichen Nutzung der erneuerbaren Energien eine gewichtige Rolle. Generell ist es gar nicht so schwierig, sich mit sauberer Energie zu versorgen. Die verschiedenen Möglichkeiten, die Ihnen hier zur Verfügung stehen, werden in diesem Ratgeber ausführlich vorgestellt. Der Einsatz erneuerbarer Energien ist derzeit noch mit größeren Investitionen verbunden. Diese müssen Sie allerdings nicht allein schultern. Das Wichtigste zu Fördermaßnahmen von Bund, Ländern und Kommunen erfahren Sie im ersten Kapitel. Im zweiten Kapitel geht es um die Nutzung der Sonnenenergie. Mit ihr lässt sich Warmwasser bereiten und auch die Heizung unterstützen. Photovoltaikanlagen liefern mithilfe der Sonnenenergie elektrischen Strom. Sie erfahren, welche Komponenten eine Solaranlage umfasst, und wie Sie Strom und Wärme zusammen erzeugen können. Darüber hinaus erhalten Sie Tipps, worauf Sie beim Kauf und bei der Installation einer Anlage unbedingt achten sollten.

E R N E U E R B A R E E N E R G I E N – K E I N E U TO P I E

Nicht nur die Sonne hält Energie für Sie bereit, auch die Erde, das Wasser und die Luft können für die Energieversorgung genutzt werden. Wärmepumpen sind „Wundermaschinen“, die aus scheinbar unbedeutenden Temperaturunterschieden jede Menge Wärme zum Heizen machen. Wussten Sie, dass man sogar mit der Restwärme, die in bis zu –5 °C kalter Luft steckt, Ihr komplettes Brauchwasser erwärmen kann? Wie das funktioniert, erfahren Sie im dritten Kapitel. Hier lernen Sie auch weitere Energiequellen kennen, die eine Wärmepumpe nutzen kann, etwa die Wärme aus der Erde, dem Grundwasser oder der Umgebungstemperatur. Sie erfahren, wie Sie diese Energiequellen „anzapfen“ können und welche davon für Sie infrage kommen. Biomasse ist die älteste von den Menschen genutzte Energiequelle. Auch heute noch stellt Wärme aus Biomasse den größten Anteil der erneuerbaren Energien dar. Moderne Heizsysteme sorgen dafür, dass Sie hocheffektiv heizen und die Umwelt gleichzeitig schonen können. Welche Systeme sich auf dem Markt befinden und wie sie funktionieren, zeigt Ihnen das vierte Kapitel. Sonne, Wind und Wasser sind unsere wichtigsten erneuerbaren Energieträger.

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Grundwissen Erneuerbare Energien Kapitelübersicht Grundwissen Erneuerbare Energien in Deutschland 10 Biomasse 12 Geothermie 14 Solarenergie 16 Brennstoffzellen 18 Windenergie 22 Förderprogramme und -mittel 23

Grenzen für den Einsatz der neuen Technologien Energiebewusst leben Energiebewusst sanieren Energiebewusst bauen

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Nutzung im eigenen Zuhause Klimaschutz und zur Neige gehende fossile Energieträger machen ein Umdenken in der Energiepolitik dringend notwendig.

Der weltweite Energiebedarf schnellt in die Höhe. Gleichzeitig gehen die Ressourcen an fossilen Energieträgern, die derzeit in erster Linie zur Deckung des Bedarfs herangezogen werden, langsam aber sicher zur Neige. Die Zeit drängt: Vernünftige Alternativen sind gefragt. Darüber hinaus ist eine nachhaltige Energieversorgung auch für den Klimaschutz dringend geboten. Damit kommen die sogenannten erneuerbaren Energien ins Spiel.

Erneuerbare Energien in Deutschland Physikalisch betrachtet ist Energie natürlich nicht erneuerbar. Einmal verbraucht, ist sie unwiederbringlich verloren. Dennoch hat sich der Begriff „erneuerbare

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Energien“ durchgesetzt. Er bezeichnet Energieträger aus nachhaltigen Quellen, die aus Sicht des Menschen nahezu unerschöpflich erscheinen (wie die Sonnenenergie) oder sich in vergleichsweise kurzer Zeit wieder „beschaffen“ lassen (z. B. Raps zur Produktion von Biodiesel). Ein weiteres bedeutsames Kennzeichen erneuerbarer Energien ist, dass ihre Verwendung kaum oder gar keine zusätzliche Umweltbelastung verursacht. Erneuerbare Energien sind nach Angaben des Bundesumweltministeriums im Aufwind: Im Jahr 2008 betrug ihr Beitrag am Bruttostromverbrauch etwa 15,3 %, im Vorjahr lag dieser Wert noch bei 14 %. Allein mit Windenergie wurden rund 40,3 Milliarden Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugt und auch die anderen Bereiche legten kräftig zu. Kritiker wenden an dieser Stelle gern ein, dass insbesondere die Verbrennung von Biomasse, genauso wie die Nutzung von fossilen Brennstoffen wie Erdöl oder Erdgas, Kohlendioxid freisetze. Diese Kritik ist so allerdings nicht ganz richtig, wie ein Blick auf die CO2-Bilanz der Bioenergie zeigt. Sie ist ausgeglichen, denn beim Verbrennen von Biomasse wird genauso viel Kohlendioxid freigesetzt, wie die Pflanze während des Wachstums aufgenommen hat. In diesem Fall spricht man von einem geschlossenen Kohlendioxid-Kreislauf. Bei fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Steinkohle liegt ein solcher geschlossener Kreislauf nicht vor. Zwar sind auch für diese Energieträger Pflanzen das „Ausgangsmaterial“, allerdings haben sie das Kohlendioxid schon vor vielen Millionen Jahren aufgenommen und geben es erst jetzt wieder ab. Damit gehen diese Emissionen als zusätzliche Belastung in den globalen Kohlendioxid-Haushalt ein. Zu den erneuerbaren Energien, die Sie für Ihre Energieversorgung nutzen können, zählen Biomasse,

Der Einsatz von erneuerbaren Energien, die scheinbar endlos zur Verfügung stehen, nimmt Jahr für Jahr immer mehr zu.

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Sonnenenergie, Geothermie und in eingeschränktem Maße auch die Windenergie. Diese vier Bereiche stehen auf den folgenden Seiten im Brennpunkt des Interesses.

Energie aus Biomasse Bioenergie kann unter anderem auch aus Maisöl gewonnen werden.

Wer sich mit Bioenergie beschäftigt, kommt schnell mit dem Begriff „Biomasse“ in Berührung, denn als Bioenergie bezeichnet man diejenige Energie, die sich mithilfe von Biomasse gewinnen lässt. Ganz allgemein gesprochen versteht man unter Biomasse Pflanzen und Tiere und deren Rückstände, z. B. die Exkremente. Aber auch abgestorbene Pflanzen wie etwa Stroh zählen dazu. Darüber hinaus werden alle Stoffe, die durch eine technische Umwandlung oder Nutzung von Pflanzen oder Tieren entstehen (also u. a. Papier und Zellstoff, Schlachthofabfälle, organischer Hausmüll, Pflanzenöl, Alkohol), zur Biomasse gezählt. Ohne die Sonne geht es nicht!

Ohne Sonneneinstrahlung wäre die Produktion von Biomasse nicht möglich.

Die Energie, die in der Biomasse gespeichert ist, stammt von der Sonne. Durch den Prozess der Photosynthese wird die Sonnenstrahlung in organische Materie verwandelt. So wird die Energie der Sonne in der Pflanze gespeichert. Bei der Nutzung von Biomasse setzt man die dort gespeicherte Energie wieder frei. Strom aus Biomasse Um große Mengen an Strom umweltverträglich und klimaschonend zur Verfügung zu stellen, kann Biomasse eine wichtige Rolle spielen. Der Umwandlung von Biomasse in Strom liegt ein einfaches Prinzip zugrunde: Ein Verbrennungsmotor wird mit Biogas angetrieben und hält seinerseits einen Generator in

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Schwung, der dann den Strom produziert. Dieses Prinzip eignet sich besonders für die dezentrale Stromversorgung in kleineren Einheiten. Hierbei kommen sogenannte Blockheizkraftwerke, welche die Abwärme bei der Stromerzeugung zum Heizen und zum Erwärmen von Warmwasser nutzen, zum Einsatz (siehe Seite 83). Wärme aus Biomasse Vor mehr als einer Million Jahren hat der Mensch begonnen, Biomasse systematisch zu nutzen. Lange Zeit wurde vor allem Holz zur Wärmegewinnung verbrannt. Dann übernahmen jedoch Kohle, Öl und Gas zunehmend diese Aufgabe. Erst seit einigen Jahren erlebt Biomasse als Brennstoff eine Renaissance. Hier spielen Holzpellets eine große Rolle. Sie werden aus naturbelassenem Restholz (Sägemehl, Holzspäne, Waldrestholz) zu kleinen zylindrischen Stücken gepresst, ohne Zugabe von chemischen Bindemitteln unter hohem Druck hergestellt und haben einen Heizwert von ca. 5 kWh/kg. Das entspricht in etwa dem

Neben festen und flüssigen gibt es auch noch gasförmige Energieträger. Dabei kommt vor allem vergärbare Biomasse zum Einsatz.

Experten-Tipp Energiepflanzen Baut man bestimmte Pflanzen zum Zweck der Energiegewinnung an, spricht man von Energiepflanzen. Über die konkrete Verwertbarkeit hinaus gibt es noch weitere Merkmale, die Energiepflanzen erfüllen sollten: Man muss sie nachhaltig produzieren können, fossile Ressourcen sollen durch sie geschont werden, sie müssen lagerfähig sein, die Abhängigkeit von Rohstoffimporten senken und schließlich auch dazu beitragen, die Wirtschaft im ländlichen Raum zu stärken. Ein gutes Beispiel ist der Raps, der in Deutschland häufig zur Gewinnung von Biodiesel angebaut wird.

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Landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Rapskuchen können hervorragend als feste Biobrennstoffe genutzt werden.

Energiegehalt von einem halben Liter Heizöl. Der Einsatz von Pellets setzt eine Holzpellet-Heizung voraus. Neben der Nutzung von Waldholz und Restholz kommen als feste Biobrennstoffe Reste der landwirtschaftlichen Erzeugung (z. B. Stroh, Abfallgetreide) und Nebenprodukte aus der Verarbeitung landwirtschaftlicher Rohstoffe (z. B. Rapskuchen, Kleie und andere Mühlennebenprodukte) sowie speziell angebaute Energiepflanzen (z. B. Energiegetreide, Miscanthus, Pappel und Weiden aus Kurzumtrieb) zum Einsatz.

Geothermie Viele Menschen denken bei Erdwärme als Erstes an Geysire. Dabei gibt es für die Geothermie auch hierzulande ein enormes Potenzial und könnte theoretisch die Hälfte des Strombedarfs decken. Oberflächennahe Geothermie Bei der Erschließung von Erdwärme in Tiefen von bis zu 400 m spricht man von oberflächennaher Geother-

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mie. Dabei betragen die Temperaturen in den oberen Bodenschichten bis etwa 100 m (der Bereich zwischen 1,2 und 100 m wird hier am häufigsten genutzt) im Durchschnitt 8 bis 12 °C. In größeren Tiefen nehmen die Bodentemperaturen um ca. 3 °C pro 100 m zu. Somit hat man in 400 m Tiefe eine Temperatur von rund 20 °C. Obwohl diese Werte nur wenig spektakulär erscheinen, reichen sie aus, um bis zu 80 % der benötigten Heizenergie zur Verfügung zu stellen. Um auf eine so hervorragende Bilanz zu kommen, ist eine besonders effiziente Technologie zur Erzeugung des für die Heizung benötigten Temperaturniveaus nötig. Dies wird durch Wärmepumpen erreicht. Diese arbeiten am effizientesten, wenn der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle (hier also der Erdwärme) und dem Wärmeverbraucher möglichst gering ist. Es bietet sich also an, ein Niedertemperatur-Heizsystem wie eine Fußbodenheizung zu verwenden. Stößt man in Regionen unterhalb 400 m vor, hat man es mit der sogenannten Tiefengeothermie zu tun. Bei diesem Verfahren dringt man bisweilen in Tiefen von 3.000 m oder darüber hinaus vor. Die Temperaturen, die dort herrschen, liegen zwischen 40 °C und knapp über 100 °C. Für die Nutzung im Eigenheim lohnt sich die tiefe Geothermie aber in der Regel nicht. Bevor die ausgeklügelte Technologie der Wärmepumpen ins Spiel kommt, muss die Wärme aus der Erde zunächst einmal erschlossen werden. Hierfür gibt es mehrere Möglichkeiten: Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren, Grundwasserbrunnen oder erdberührte Betonteile (sogenannte Energiepfähle). Welches Verfahren zum Einsatz kommt, hängt nicht zuletzt von den geologischen Gegebenheiten vor Ort ab. Im dritten Kapitel lernen Sie die einzelnen Verfahren zur Erdgasgewinnung und das Prinzip der Wärmepumpen kennen.

Die Nutzung von Erdwärme könnte für unsere Breitengrade wegweisend sein, da sie fast überall problemlos einsetzbar ist.

Bei der Herstellung von Holzpellets werden Sägemehl und Holzspäne unter starkem Druck zusammengepresst.

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Standortcheck

Bevor Sie zur Tat schreiten, sollten Sie sich vergewissern, ob in Ihrem Gebiet rechtliche oder geologische Auflagen beachtet werden müssen oder Bohrungen vielleicht sogar ganz verboten sind.

Als Bauherr müssen Sie bei der Nutzung von Erdwärme einige rechtliche Gegebenheiten beachten. Eine geothermische Nutzung in Trinkwasserschutzgebieten ist entweder komplett untersagt oder nur unter Auflagen erlaubt. Eine Errichtung von Erdwärmesonden oder -brunnen in den Trinkwasserschutzzonen I und II ist generell unzulässig. Es muss immer zunächst mit der Unteren Wasserbehörde des zuständigen Kreises geklärt werden, ob eine Bohrung erfolgen darf. Sollte aus rechtlicher Hinsicht der Nutzung von Erdwärme nichts entgegenstehen, ist ein geologischer Check des Standortes nötig. Leicht lösliche Gesteine im Untergrund, artesisch gespanntes (von selbst an die Oberfläche sprudelndes) Grundwasser, Karsthohlräume oder Gasführung im Untergrund können für den Bau einer Erdwärmesonde ein großes Risiko darstellen. Hier ist dann zu entscheiden, ob eine Tiefenbohrung unter besonderen Sicherheitsvorkehrungen stattfinden kann oder grundsätzlich unterbleiben muss. Hier würde die Wahl dann gegebenenfalls auf flach verlegte Erdwärmekollektoren fallen. Mehr dazu finden Sie im dritten Kapitel.

Solarenergie Eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle stellt die Sonne dar. Nach jetzigem Stand der Wissenschaft dürfte sie noch ungefähr fünf Milliarden Jahre lang ihre Energie in das Weltall abstrahlen. Da erscheint es zwingend, die Sonnenenergie verstärkt zu nutzen. Jeder Quadratmeter der Sonnenoberfläche strahlt stündlich die Energiemenge von mehr als 6.000 l Heizöl ab. Könnte man 100 % der Sonnenenergie, die auf der Erde ankommt, nutzen, würden 50 bis 60 Minuten

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Sonnenstrahlung ausreichen, um den jährlichen Weltenergieverbrauch zu decken. Anders ausgedrückt: Die Sonne liefert pro Jahr 20.000-mal mehr Energie, als auf der Erde überhaupt verbraucht wird. Rechnet man diese Menge auf den Tag um, so ergibt sich, dass Tag für Tag 50-mal mehr Energie von der Sonne die Erde erreicht, als weltweit in einem Jahr verbraucht wird. Netzgekoppelte Photovoltaik- und Inselanlagen Bei Photovoltaikanlagen (oder kurz PV-Anlagen) haben Sie die Wahl zwischen zwei unterschiedlichen Konzepten: netzgekoppelten Anlagen und Inselanlagen. Bei netzgekoppelten Solaranlagen produzieren Sie mit Ihrer PV-Anlage Strom, den Sie komplett an den örtlichen Netzbetreiber verkaufen. Dieser wiederum ist gesetzlich dazu verpflichtet, Ihnen den Strom zu einer festgelegten Vergütung, deren Höhe im Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) geregelt ist, abzunehmen. Sie wiederum beziehen Ihren Strom über den Netzbetreiber und entrichten das ortsübliche Entgelt dafür. Dass und unter welchen Umständen sich solche Anlagen rechnen, erfahren Sie im nächsten Kapitel. Demgegenüber speisen Inselanlagen den gewonnenen Strom nicht in das öffentliche Stromnetz ein. Sie werden für gewöhnlich zur direkten Versorgung von elektrischen Geräten mit Gleichstrom verwendet. Solche Konzepte können Sie z. B. für Wochenendhäuser, Campingbusse, Segelboote, aber auch zum Betrieb eines Springbrunnens im Garten oder eines elektrischen Garagentores auswählen.

Nicht weit unter der Oberfläche reichen die Temperaturen bereits aus, um für die Geothermie genutzt zu werden.

Die Sonne liefert täglich mehr Energie, als alle lebenden Menschen in einem Jahr verbrauchen können.

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Brennstoffzellen

Die Technologie der Brennstoffzellen wird auch für Hausbesitzer zunehmend interessant.

Erfunden wurde die Brennstoffzelle im Jahr 1839. Zu dieser Zeit experimentierte der englische Physiker Sir William Robert Grove (1811–1896) mit der Elektrolyse von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Dabei stellte er fest, dass sich dieser Prozess auch umkehren und sich so Strom erzeugen lässt. Heutzutage erweckt das Prinzip der Brennstoffzelle viele Hoffnungen und auch für Hausbesitzer beginnt diese Technologie mittlerweile, interessant zu werden. Mehr dazu erfahren Sie am Ende dieses Abschnitts, zunächst jedoch alles Wissenswerte zum Funktionsprinzip der Brennstoffzelle. Funktionsweise der Brennstoffzelle Die Brennstoffzelle kehrt den Prozess der Elektrolyse um. Bei der Elektrolyse wird Wasser mithilfe elektrischer Energie in die gasförmigen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Die Brennstoffzelle wandelt diese beiden Stoffe, Wasserstoffgas und Sauerstoff wieder in Wasser um. Dabei wird theoretisch die gleiche Menge elektrischer Energie wieder abgegeben, die bei der Elektrolyse zur Spaltung notwendig war. In der Praxis führen verschiedene physikalisch-chemische Prozesse und innere elektrische Widerstände zu geringfügigen Verlusten. Man kann also sagen: Mit dem Wasserstoff existiert ein Gas, das elektrische Energie speichern kann, und mithilfe der Brennstoffzelle lässt sich daraus elektrischer Strom produzieren. Es gibt eine Reihe verschiedener Brennstoffzellen, ihre prinzipiellen Funktionsweisen sind jedoch untereinander sehr ähnlich. In einer Brennstoffzelle befinden sich zwei Elektroden (eine Anode und eine Kathode), die durch einen Elektrolyt voneinander getrennt sind. Befindet sich an der Ano-

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de Wasserstoff und an der Kathode Sauerstoff, läuft folgender Vorgang ab: Ein Wasserstoffmolekül wird unter Abgabe von Elektronen in zwei Wasserstoffatome gespalten. Die entstehenden Wasserstoffionen wandern durch den für sie durchlässigen Elektrolyten zur Kathode und oxidieren mit Sauerstoff zu Wasser. Damit Wasser entstehen kann, werden jene Elektronen benötigt, die vorher an der Anode abgegeben wurden. Der Elektrolyt stellt aber einen Isolator dar, durch den sich die Elektronen nicht bewegen können. Verbindet man nun die beiden Elektroden mit einem elektrischen Leiter, so wandern die Elektronen durch diesen von der Anode zur Kathode. Es fließt ein nutzbarer elektrischer Strom. Dieser Prozess läuft kontinuierlich ab, solange ausreichend Wasserstoff und Sauerstoff an Anode und Kathode zur Verfügung stehen. Außerdem wird bei diesem Prozess Wärme freigesetzt, die zum Heizen genutzt werden kann, oder um mithilfe einer Turbine weiteren Strom zu erzeugen.

Inzwischen stehen eine Reihe unterschiedlicher Brennstoffzellen für den Einsatz bereit.

Verschiedene Typen von Brennstoffzellen Die Umsetzung dieser Technologie sieht für die verschiedenen Brennstoffzellentypen recht unterschiedlich aus. In Abhängigkeit von dem verwendeten Elektrolyten werden unterschiedliche Ionen ausgetauscht. Ein solcher Elektrolyt kann im einfachsten Fall beispielsweise eine Membran sein, die Wasserstoff und Sauerstoff trennt, Wasserstoffionen jedoch passieren lässt. Man findet aber auch Elektrolyte aus flüssiger Kalilauge, geschmolzenen Salzen oder aus festen Keramikmaterialien. Vom Elektrolyten hängt nicht nur die Art der ausgetauschten Ionen ab, sondern auch die Arbeitstemperatur der Zelle. Sie kann zwischen 70 und 1.000 °C liegen. Statt des reinen Sauerstoffs findet häufig auch Luft Anwendung. Neben Wasser-

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stoff können auch Methanol, Erdgas oder Benzin als Brennstoffe eingesetzt werden. Erdgas oder Benzin müssen dabei jedoch zunächst erst in einem sogenannten Reformer in Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt werden. Leistung und Wirkungsgrad von Brennstoffzellen

Der Vorteil von Brennstoffzellen ist ihr hoher Wirkungsgrad, der bis zu 90 % betragen kann.

Eine einzelne Brennstoffzelle liefert allerdings nur wenig elektrische Spannung; diese liegt zwischen 0,5 und 1 Volt. Damit lassen sich nur die wenigsten Geräte betreiben. Um die dafür notwendigen hohen Spannungen zu erreichen, müssen viele Brennstoffzellen hintereinander geschaltet werden. Eine solche Reihe von Brennstoffzellen nennt man auch Stack. Um z. B. ein Auto betreiben zu können, müssen Hunderte von Brennstoffzellen in mehreren Stacks zusammengeschaltet werden. Neben ihrer Leistung ist der Wirkungsgrad der Brennstoffzellen von besonderer Wichtigkeit. Er bezeichnet das Verhältnis zwischen eingesetzter und nutzbarer Energie, dabei bezeichnet der Begriff „elektrischer Wirkungsgrad“ die nutzbare elektrische Energie, „Gesamtwirkungsgrad“ steht für die genutzte Gesamtenergie. Viele Brennstoffzellen nutzen den Strom und die produzierte Wärme gleichzeitig. Daher kann ihr Gesamtwirkungsgrad bis zu 90 % betragen. Die elektrischen Wirkungsgrade eines Brennstoffzellenstacks bewegen sich je nach Typ zwischen 35 bis 55 %, bisweilen lassen sich aber auch bis zu 70 % erreichen. Einsatzbereiche der Brennstoffzelle Brennstoffzellen sind sehr vielseitig nutzbar. Im Grunde genommen kann man sie überall dort anbringen, wo Energie umgesetzt wird. Die Palette reicht dabei von großen Kraftwerken und stationären Heizgeräten für die

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Hausenergieversorgung über Antriebe für Autos und Schiffe bis hin zur Stromversorgung von Laptops und Camcordern. Im September 2008 begann ein erster großer Feldversuch zur Nutzung von Brennstoffzellen in Ein- und Mehrfamilienhäusern. Im Rahmen dieses Projektes, das den Namen „Callux“ trägt, sollen insgesamt 800 Bauten mit hocheffizienten Mini-Wasserstoff-Kraftwerken ausgestattet werden. Der Wasserstoff für dieses Projekt wird aus Erdgas gewonnen. Das bietet den Vorteil, dass die vorhandene Infrastruktur genutzt werden kann und die Umstellung der Häuser auf die neue Energieversorgung mit möglichst geringem Aufwand zu realisieren ist. Die Kraftwerke sind so angelegt, dass sie die Grundlast komplett decken können; zu Spitzenzeiten

Erste Feldversuche zum Einsatz von Brennstoffzellen in Einfamilienhäusern wurden inzwischen gestartet.

Experten-Tipp Brennstoffzellentypen und ihre Leistungen ■

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Polymermembran-Brennstoffzelle PEMFC/PEFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell/Proton Exchange Membrane Fuel Cell): Die Leistung variiert von wenigen Watt bis hin zu 100 kW. Direktmethanol-Brennstoffzelle DMFC (Direct Methanol Fuel Cell): Die Leistung variiert hier ebenfalls von wenigen Watt bis zu mehreren kW. Phosphorsaure Brennstoffzelle PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell): Die Anlagen erbringen eine Leistung zwischen 50 und 500 kW. Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell): Die Leistung liegt zwischen 300 bis 1.000 kW. Ein Problem ist die langsame Zersetzung der Kathoden im Elektrolyt. Oxidkeramische Brennstoffzelle SOFC (Solid Oxide Fuel Cell): Ihr Leistungsbereich liegt zwischen 1 und 1.000 kW.

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kann jedoch Strom aus dem öffentlichen Netz genutzt und für die Wärmegewinnung eine Gastherme hinzugeschaltet werden. Man erhofft sich dennoch eine Energieeinsparung von mindestens 30 %. Callux wird voraussichtlich bis zum Jahr 2015 laufen und während seiner Laufzeit Daten über die Praxistauglichkeit liefern. Viele Experten sind sich bereits einig, dass die Technologie schon jetzt weit fortgeschritten ist, sodass sich hier in Kürze für Hausbesitzer ein weiteres interessantes Feld zur Energiegewinnung öffnen dürfte.

Windenergie Die Nutzung von Windenergie auf dem eigenen Grundstück scheitert in der Regel an der Größe der Rotoren. Inzwischen gibt es aber vereinzelt auch schon kleinere Windgeneratoren für den privaten Gebrauch.

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Mehr als 7,2 % des deutschen Stromverbrauchs wurden im Jahr 2007 durch Windenergie gedeckt. Dazu trugen fast 19.500 Windenergie-Anlagen bei, wie der Bundesverband Windenergie e. V. in einer Marktübersicht mitteilt. Diese beeindruckenden Zahlen gehen jedoch ausschließlich auf Großanlagen zurück. Beim Einsatz im häuslichen Bereich spielt die Windenergie nur eine unwesentliche Rolle. Das liegt zum einen daran, dass sich WindenergieAnlagen natürlich nur an solchen Standorten lohnen, an denen auch häufig eine „steife Brise“ weht. Auf der anderen Seite werden große Rotoren benötigt, um eine vernünftige Ausbeute zu erzielen. Es gibt aber auch eine Reihe kleiner Windgeneratoren, die speziell für den Einsatz im häuslichen Bereich konzipiert wurden. Wenn Sie an einem Standort wohnen, an dem häufig ein starker Wind weht (z. B.in Küstennähe), kann sich die Installation einer solchen Anlage zur Unterstützung einer Photovoltaikanlage durchaus lohnen. Allerdings produzieren auch kleinere Windgeneratoren bereits einen beachtlichen Lärm. Diese Tatsache sollten Sie berücksichtigen.

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Förderprogramme und -mittel Die finanziellen Belastungen bei der Investition in erneuerbare Energien müssen Sie nicht allein schultern. EU, Bund, Länder, Gemeinden und einige Energieversorger unterstützen umweltfreundliche Energietechnologien mit zahlreichen Förderprogrammen. Im Folgenden lernen Sie die wichtigsten Programme kennen. Marktanreizprogramm Beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) ist das Marktanreizprogramm beheimatet. Hierüber werden folgende Vorhaben gefördert: ■ Solarkollektoranlagen bis 40 m² Bruttokollektorfläche, ■ Solarkollektoranlagen mit mehr als 40 m² Bruttokollektorfläche auf Ein- und Zweifamilienhäusern mit hohen Pufferspeichervolumina, ■ automatisch beschickte Anlagen zur Verbrennung von fester Biomasse für die thermische Nutzung bis einschließlich 100 kW Nennwärmeleistung, ■ handbeschickte Anlagen zur Verbrennung von fester Biomasse für die thermische Nutzung von 15 bis 50 kW Nennwärmeleistung (Scheitholzvergaserkessel), ■ effiziente Wärmepumpen, ■ besonders innovative Technologien zur Wärme- und Kälteerzeugung aus erneuerbaren Energien nach Maßgabe dieser Richtlinien: – große Solarkollektoranlagen von 20 bis 40 m² Bruttokollektorfläche, – Sekundärmaßnahmen zur Emissionsminderung und Effizienzsteigerung bei Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse bis einschließlich 100 kW Nennwärmeleistung, – besonders effiziente Wärmepumpen.

Das Marktanreizprogramm ist nur eines aus einer Vielzahl an Förderangeboten.

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Den Einsatz erneuerbarer Energien unterstützen Bund, Länder und Gemeinden mit einer Reihe von Förderprogrammen.

Das Programm beinhaltet ein Bonussystem, das für deutlich höhere Förderbeträge sorgen kann. Wer Solarkollektoren und Biomassekessel besonders energieeffizient einsetzt oder erneuerbare Energien miteinander kombiniert, wird zusätzlich mit einem Bonus belohnt. Eine Übersicht über die einzelnen Förderprogramme finden Sie unter www.ausfuhrkontrolle.info, das Antragsformular und die Antragsvoraussetzungen unter www.bafa.de. KfW-CO2-Gebäudesanierungsprogramm Das Ziel dieses Programms ist ein verminderter CO2Ausstoß. Das kann z. B. durch den Austausch veralteter Heizungstechnik geschehen. Dazu die KfW-Förderbank: „Das CO2-Gebäudesanierungsprogramm eignet sich für alle, die den Energieverbrauch ihres Altbaus entscheidend senken und damit einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz leisten möchten – und das zu außerordentlich günstigen Konditionen.“ Gefördert wird dabei jeder, der in eine abgeschlossene Wohneinheit investiert, die selbst genutzt oder vermietet wird (das können Privatpersonen, Unternehmen, Gemeinden, Kreise usw. sein). Antragsformulare finden Sie unter www.kfw-foerderbank.de. Wohnraum modernisieren Dieses Programm gewährt allen, die ihr Eigentum modernisieren wollen, zinsgünstige Kredite. Dabei steht für die meisten „normalen“ Maßnahmen eine sogenannte Basisförderung zur Verfügung. Besonders gute Konditionen erhalten sogenannte „Öko-Plus-Maßnahmen“. Dazu zählen die Außenhüllendämmung, die Erneuerung der Heizungstechnik auf der Grundlage erneuerbarer Energien, Kraft-Wärme-Kopplung und

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Betreiber von Photovoltaikanlagen, die den gewonnenen Strom ins öffentliche Netz einspeisen, werden nach den durch das Erneuerbare-EnergienGesetz geregelten Preisen bezahlt.

Nah-/Fernwärme. Privatpersonen, Wohnungsgenossenschaften, Gemeinden, Kreise, Gemeindeverbände, sonstige Körperschaften und Anstalten des öffentlichen Rechts sind antragsberechtigt. Solarstrom erzeugen Dieses Förderprogramm soll insbesondere den Bau kleinerer Photovoltaikanlagen unterstützen. Der Kredithöchstbetrag liegt bei 50.000 Euro. Es steht mit Ausnahme von Kommunen allen Antragstellern offen. Der Zinssatz beträgt bei einer Laufzeit des Kredits von zehn Jahren, zwei tilgungsfreien Anlaufjahren und einer Zinsbindung von zehn Jahren nominal 3,75 % p. a. und effektiv 4,57 % p. a. Ökologisch bauen Wer einen Neubau als Passivhaus, KfW-Energiesparhaus 40 oder KfW-Energiesparhaus 60 plant, findet in diesem Programm Unterstützung. Außerdem wird hier der Einbau einer Heizung auf der Basis erneuerbarer Energien, auch wenn der Neubau kein KfWEnergiesparhaus oder Passivhaus ist, gefördert. In Anspruch nehmen kann dieses Programm jeder, der

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in den Neubau von Wohngebäuden investiert. Je nach Laufzeit des Darlehens umfasst das Programm bis zu fünf tilgungsfreie Anlaufjahre. Erneuerbare Energien Gesetz Ökologisches Bauen unterstützt die KfW-Förderbank mit zinsgünstigen Krediten.

Das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) regelt u. a. die Preise, die ein Anlagenbetreiber für die Einspeisung des Stromes erhält. Laut EEG betragen die Vergütungssätze im Jahr 2008 bei Solaranlagen: ■ Anlagen mit einer Leistung ‹ 30 kWp: 46,75 ct/kWh ■ Anlagen mit einer Leistung zwischen 30 und 100 kWp: 44,48 ct/kWh ■ Anlagen mit einer Leistung › 1.000 kWp: 43,99 ct/kWh für Strom aus Biomasse: Biomasseanlage

bis 150 bis 500 kW kW Grundvergütung 11,67 ct 9,18 ct Biomassebonus 6,0 ct 6,0 ct Energieeffizienzb. 2,0 ct 2,0 ct Technologiebonus 2,0 ct 2,0 ct

bis 5 5 bis 20 MW MW 8,25 ct 7,79 ct 4,0 ct – 2,0 ct 2,0 ct 2,0 ct –

Experten-Tipp Photovoltaikanlagen: 35 m2 sind genug Obwohl wir nicht die komplette Energie, die von der Sonne kommt, nutzen können, ist sie für uns auch heute schon sehr wertvoll, wie ein kleines Rechenbeispiel zeigt: Im Durchschnitt benötigt eine vierköpfige Familie etwa 3.600 kWh Strom im Jahr. Diese Menge ließe sich problemlos mit einer Photovoltaikanlage erzeugen. Hierzu wäre eine Modulfläche von lediglich ca. 35 m2 nötig.

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für Strom aus Erdwärme: ■ Anlagen mit einer Leistung von ‹ 5 MW: 15 ct/kWh ‹ 10 MW: 14 ct/kWh ‹ 20 MW: 8,95 ct/kWh › 20 MW: 7,16 ct/kWh Ausführliche Informationen stellt Ihnen das Bundesumweltministerium in der Broschüre „Fördergeld für Energieeffizienz und erneuerbare Energie“, die Sie kostenlos auf den Internetseiten des BMU bestellen können, zur Verfügung. Die Broschüre stellt die einzelnen Programme vor und nennt Ansprechpartner.

Grenzen für den Einsatz der neuen Technologien Bei aller Begeisterung für diese sauberen und nachhaltigen Energiequellen müssen Sie immer genau abwägen, ob Sie die gewünschte Energieform am Standort Ihres Hauses auch wirklich nutzen können. Steht Ihr Haus z. B. an einem Berghang und bekommt nur wenig Sonne ab, ist eine Photovoltaikanlage weniger geeignet. Auch kann es bei bestimmten Bodenbeschaffenheiten nicht sinnvoll oder sogar verboten sein, auf die Geothermie zu setzen. Auch die Windenergie sollten Sie nur dort in Erwägung ziehen, wo wirklich häufig mehr als nur ein frisches Lüftchen weht. Denn mit erneuerbaren Energien können Sie nur dann wirtschaftlich arbeiten, wenn Ihre Anlagen auch wirklich den prognostizierten Ertrag erbringen. Bei der Planung sollten Sie deshalb in jedem Fall einen Experten zurate ziehen. Beratungsmöglichkeiten bieten z. B. die Verbraucherzentralen unter www.verbraucherzentrale-energieberatung.de.

Nicht jeder Standort einer Immobilie eignet sich, um erneuerbare Energien zu gewinnen. Hier gilt es in jedem Fall immer gründlich abzuwägen.

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Energiebewusst leben

Nicht jedes Kleidungsstück muss unbedingt bei höchster Temperatur gewaschen werden.

Die Deckung des eigenen Energiebedarfs durch erneuerbare Energien stellt nur einen Aspekt des energiebewussten Lebens dar. Ein zweiter – mindestens ebenso wichtiger – Gesichtspunkt ist der bewusste Umgang mit Energie. In Ihrem täglichen Leben gibt es viele Wege, Energie einzusparen. Zahlreichen Energiefressern in Ihren eigenen vier Wänden können Sie schnell und unkompliziert das Handwerk legen. Richtige Beleuchtung Um Strom zu sparen, sollten Sie unnötige Beleuchtung vermeiden. Machen Sie das Licht in Räumen, die sie gerade nicht benutzen, aus. Verwenden Sie Energiesparlampen nach DIN EN 60432-1. Helle, reflektierende Lampenschirme und weiße Wände verstärken die Beleuchtungswirkung. Installieren Sie im Flur oder Treppenhaus am besten eine Abschaltautomatik, denn dort muss das Licht nicht permanent brennen. Keine Chance für Stand-by und andere Stromfresser

Allein durch den bewussten und sparsamen Umgang mit Energie, könnten wertvolle Ressourcen gespart werden.

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Eigentlich sollte man meinen, ein Elektrogerät verbrauche keinen Strom, wenn es ausgeschaltet ist. Weit gefehlt: Eine vierköpfige Familie verbraucht allein durch Stand-by-Schaltungen, die einige Geräte wie Fernseher, PC, DVD-Spieler usw. in einer Habtachtstellung belassen, im Durchschnitt für mindestens 90 Euro Strom pro Jahr. Wenn Sie Strom sparen möchten, sollten Sie diese Stand-by-Funktionen auf jeden Fall meiden und die Geräte komplett ausschalten. Viele Geräte verfügen über einen Trafo direkt am Netzstecker. Diese Trafos verbrauchen auch dann Strom, wenn die zugehörigen Geräte ausgeschaltet sind. Hier hilft es nur noch, den

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Stecker zu ziehen oder einen Mehrfachstecker mit Ein-/Aus-Schalter zu kaufen. Damit können Sie die Strom schluckenden Trafos effektiv ausschalten. Auch den heimischen PC sollten Sie an eine derartige Steckerleiste anschließen. Außerdem können Sie durch die Verwendung eines TFT-Bildschirms (Flüssigkristall-Bildschirm) eine Menge Strom sparen. Akku-Ladegeräte, die Sie gerade nicht benutzen, sollten Sie auf jeden Fall vom Stromnetz trennen, damit sie nicht unnötig im Leerlauf elektrische Energie verpulvern. Haushaltsgeräte Auch mit einer durchdachten Verwendung Ihrer Haushaltsgeräte können Sie Strom sparen. Beim Waschen sollten Sie sich an folgende Grundregeln halten: Waschen Sie, wenn es möglich ist, nur vollgefüllte Waschmaschinen. Zwar verfügen die meisten Geräte über eine Spartaste (oft mit dem Symbol 1/2 gekennzeichnet), aber mit diesen Programmen sparen Sie nur unwesentlich Energie. Bei normal verschmutzter Wäsche reicht eine Temperatur von 40 °C vollkommen aus. Die meisten Waschmaschinen stellen Energiesparprogramme Der Austausch von normalen Glühbirnen gegen Energiesparlampen kann die Stromrechnung spürbar senken.

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Der Deckel auf dem Topf hält die Wärme im Topf und lässt sie nicht nutzlos verpuffen.

zur Verfügung, nutzen Sie diese! Wenn Sie eine neue Waschmaschine kaufen, achten Sie darauf, dass Sie ein Gerät der Energieeffizienzklasse A erwerben. Ein Wäschetrockner verbraucht sehr viel Energie, nutzen Sie ihn nur, wenn es absolut nötig ist. Übrigens verbraucht ein Kondensationstrockner 10 % mehr Energie als ein normales Abluftgerät. Auch beim Kochen gibt es einiges an Einsparpotenzial. Achten Sie hier darauf, keine zu kleinen Töpfe zu verwenden, da sonst die Wärme am Rand nutzlos verpufft. Kochen Sie darüber hinaus möglichst nicht ohne Deckel. Auch bei einem Elektroherd können Sie die Wärme der Kochplatten nach dem Ausschalten noch eine ganze Weile nutzen. Besonders effizient sind Induktionsherde. Achten Sie beim Kauf eines neuen Kühlschranks auf die Energieeffizienzklasse A. Stellen Sie ihn nicht neben Wärmequellen wie Heizungen und Herde auf, am besten vermeiden Sie auch eine direkte Sonnenbestrahlung des Gerätes. 7 °C reichen zum Kühlen vollkommen aus, das heißt, Sie müssen Ihren Kühlschrank nicht auf der höchsten Stufe betreiben (siehe hierzu im Literaturverzeichnis: Hilgers, Claudia: Wegweiser Energiesparen im Haushalt).

Energiebewusst sanieren Das eigene Verhalten zu ändern und dadurch Energie zu sparen, ist einfach. Mit einigem Aufwand verbunden ist es, das eigene Haus oder die eigene Wohnung energiebewusst zu sanieren. Dennoch sollten Sie solche Maßnahmen spätestens dann, wenn eine Sanierung sowieso ansteht, berücksichtigen, denn durch sie lässt sich die Energiebilanz deutlich verbessern. Insbesondere Hausbesitzer können hier einiges bewirken.

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Sanierung der Gebäudehülle Der größte Teil des häuslichen Energiebedarfs entfällt auf die Raumwärme. Das bedeutet, dass gerade in diesem Bereich viel Energie verschwendet werden kann. Ungedämmte oder nicht ausreichend gedämmte Außenwände führen in der kalten Jahreszeit nicht nur zu einem unbehaglichen Raumempfinden, sondern auch zu Wärmeverlusten. Deshalb sollten Sie bei Modernisierungsmaßnahmen an Ihrem Haus auf jeden Fall auch an die Dämmung der Außenwände, des Dachs, der Fenster und der Kellerdecke denken. Für die Dämmung der Außenwand haben Sie die Wahl zwischen vier unterschiedlichen Verfahren: Beim Wärmedämmverbundsystem, das auch Thermohaut genannt wird und das heute gängigste Verfahren darstellt, werden Wärmedämmstoffplatten nach DIN V 4108-10 mithilfe eines speziellen Klebers möglichst direkt auf den vorhandenen Außenputz geklebt. Darüber kommt eine weitere Schicht, die Temperaturschwankungen ausgleichen und als Grundlage für den neuen Außenputz dienen soll. Ist Ihre Fassade stark rissgeschädigt, empfiehlt es sich, eine hinterlüftete Vorhangfassade zu installieren. Neben der Dämmung der Gebäudehülle kann auch die Isolierung des Dachs für weniger Wärmeverluste sorgen.

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Ein richtig gedämmtes Dach hält die Wärme im Haus und sperrt die Kälte aus.

Dabei wird an der Außenwand zunächst eine Unterkonstruktion und darüber eine Dämmschicht an der Wand befestigt. Die eigentliche Außenwand befindet sich in einem Abstand von ca. 4 cm von dieser Schicht. Über die Hinterlüftung kann eventuell entstehende Feuchtigkeit gut abgeführt werden. Zum Abschluss erhält die Wand eine Verkleidung. Einige ältere Gebäude verfügen bereits über ein zweischaliges Mauerwerk mit einer dazwischenliegenden Hohlschicht. Derartige Gebäude sind vor allem im norddeutschen Raum häufig anzutreffen. Allerdings bieten sie in der Weise, wie sie vor vielen Jahren errichtet wurden, keinen allzu guten Wärmeschutz. Bei einer unbeschädigten Außenhaut können Sie den Hohlraum mit einem Wasser abweisenden Dämmstoff nach DIN V 4108-10 auffüllen. Diese Form der Wärmedämmung nennt sich Kerndämmung. Besitzt Ihr Haus eine denkmalgeschützte Fassade, oder ist aus anderen Gründen eine Außendämmung nicht möglich, können Sie Ihr Haus oder Ihre Wohnung von innen dämmen. Dabei werden Dämmplatten, die auf jeden Fall mindestens 8 cm dick sein sollten, auf die Wände aufgebracht. Allerdings funktioniert die Innendämmung nicht so gut wie außen aufgebrachte Isolierungen. Sollten Sie sich dennoch für dieses Verfahren entscheiden, ist es wichtig, auf jeden Fall einen Fachmann zurate zu ziehen. Dämmung des Dachs Nicht nur über die Wände, auch über das Dach kann unter Umständen viel Energie verloren gehen. Auch hier gibt es wieder verschiedene Verfahren der Dämmung, am häufigsten kommt dabei die sogenannte

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Zwischensparrendämmung vor. Diese wird bei einem bereits ausgebauten, aber nicht ausreichend gedämmten Dach angewendet. Dabei wird zwischen Dachhaut und Innenverkleidung nachträglich Dämmstoff eingeblasen. Dazu muss ein ausreichend großer und abgeschlossener Hohlraum zwischen den einzelnen Sparren vorhanden sein. Beim Einbau der Untersparrendämmung wird auf der Unterseite der Dachsparren bzw. bei Dachmodernisierungen auf eine schon vorhandene Verkleidung eine weitere Unterkonstruktion aus Holzlatten angebracht. An dieser Konstruktion können Sie dann das Dämmmaterial befestigen. Anschließend können Sie den Aufbau je nach Wunsch verkleiden. Wenn Sie Ihr Dach, z. B. aufgrund zu geringer Höhe, nicht ausbauen können, schreibt die Energieeinsparverordnung mittlerweile die nachträgliche Dämmung der obersten Geschossdecke vor. Dabei sollten Sie mindestens eine Dämmstoffstärke von 18 cm wählen. Meistens ist aber genug Platz vorhanden, um hier mehr Dämmmaterial zu verwenden und somit eine bessere Wirkung zu erreichen. Mit ein wenig Geschick können Sie die Dämmung der obersten Geschossdecke leicht selbst ausführen und somit Kosten sparen. Eine fachgerechte Ausführung einer Zwischensparren- oder Untersparrendämmung sollte man im Zweifelsfall dagegen besser von einem Dachdeckerbetrieb ausführen lassen, da es hier besonders auf Luftund Winddichtheit ankommt.

Um Wärmebrücken zu vermeiden, sollten Sie bei der Dämmung der Außenhülle unbedingt auf eine fachmännische Ausführung achten.

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Dämmung der Fenster

Nach dem Austausch der Fenster kommt es häufig zu unliebsamer Schimmelbildung. Ziehen Sie deshalb gleichzeitig eine Dämmung der Außenwände in Betracht.

In den meisten Gebäuden stellen die Fenster hinsichtlich des Wärmeschutzes den größten Schwachpunkt dar. Der U-Wert für die Verglasung, d. h. der Wert, der angibt, wie viel Wärme durch Fenster verloren geht, wird nach DIN EN 673 bestimmt. Neue Fenster, die Sie anschaffen, sollten die Festlegungen in den Vornormen DIN V ENV 1627, 1628, 1629 und 1630 erfüllen. Viele Häuser, die vor dem Jahr 1970 gebaut wurden, verfügen auch heute noch über eine Einfachverglasung. Hier sollten Sie möglichst rasch tätig werden und sie durch eine Isolierverglasung ersetzen. Allein durch diese Maßnahme können Sie die Energieverluste schon um mehr als 50 % verringern. In den 1990erJahren wurde eine spezielle Wärmeschutzverglasung entwickelt, welche die Energieverluste noch einmal um die Hälfte verringern kann. Wollen Sie noch mehr Energie einsparen, können Sie zu einer Dreifachverglasung greifen. Aber bei einer Sanierung der Fenster ist auch Vorsicht geboten: Hat das neue Fenster eine deutlich bessere isolierende Wirkung als die Außenwand, können Feuchteprobleme entstehen und sich Schimmel bilden. Der Grund ist, dass die feuchte Luft nicht mehr durch die undichten Fenster abströmt, sondern sich an den Innenwänden niederschlägt, ins Mauerwerk eindringt und dort auf die kalte Luft von außen trifft. Daher sollten Sie bei einer Sanierung der Fenster auf jeden Fall überlegen, ob es nicht sinnvoll sein kann, zugleich die Außenwand zu dämmen. Dämmung der Kellerdecke Wohnen Sie in einem älteren Haus im Erdgeschoss, haben Sie sicher schon einmal bemerkt, dass sich der Fußboden an kalten Tagen besonders kühl und unan-

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genehm anfühlt. Dies ist ein sicheres Indiz dafür, dass die Kellerdecke nicht gut isoliert ist. Schlecht isolierte Kellerdecken führen zu deutlich erhöhten Energiekosten und können teilweise auch Grund für die Bildung von Schimmel sein. Dabei lässt sich das Problem vergleichsweise einfach in den Griff bekommen. Bei Massivdecken werden einfache Dämmplatten an die Kellerdecke geklebt oder gedübelt. Wenn es die baulichen Gegebenheiten zulassen, sollten Sie hier Dämmmaterial in der Dicke von 8 bis 10 cm verwenden. Nicht immer sind Kellerdecken gerade oder eben. Bei Kappen- oder Gewölbedecken ist es nötig, zunächst eine Unterkonstruktion für die Dämmplatten zu bauen. Es gibt aber auch die Möglichkeit, Zellulose unter die Kellerdecke zu blasen. Dieses Verfahren erscheint besonders dann geeignet, wenn Leitungen unter der Decke liegen.

Kostengünstig, einfach, aber sehr effektiv ist die Dämmung der Kellerdecke.

Experten-Tipp Berechnung des U-Wertes Um genau anzugeben, wie viel Wärme an einem bestimmten Bauteil Ihres Hauses oder Ihrer Wohnung verloren geht, hat man den sogenannten U-Wert eingeführt. Er gibt an, wie viel Wärme (in Watt [W]) pro Quadratmeter Fläche [m2] je Grad Temperaturdifferenz (Kelvin [K]) durch ein Bauteil fließt. Je größer der U-Wert ist, desto mehr Energie geht durch das Bauteil verloren. Um den U-Wert exakt zu ermitteln, sind spezielle Temperaturfühler notwendig. Dabei wird ein Fühler an der Außenwand und ein Fühler an der Innenwand angebracht. Durch Funkübertragung werden die Daten an ein Messgerät übetragen, das mithilfe einer speziellen Software den Wert ausrechnet.

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Mindestwärmeschutz nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) In der Energieeinsparverordnung (EnEV) sind alle Belange des Wärmeschutzes geregelt. Sie legt auch Richtwerte für die Wärmedämmung von Häusern fest. Wie diese Werte in der EnEV 2009 aussehen, können Sie der folgenden Tabelle entnehmen:

Bauteil/System Außenwand Bodenplatte, Wände zu unbeheizten Räumen Dach, oberste Geschossdecke Fenster, Fenstertüren (Dachfenster Außentüren

Referenzausführung (U-Wert in W/m2 K) 0,28 0,35 0,20 1,30 1,40) 1,80

Modernisierung der Heizungsanlage Durch eine veraltete und falsch eingestellte Heizungsanlage geht unnötig viel Energie verloren.

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Neben einer fehlenden oder mangelhaften Wärmedämmung geht der Löwenanteil an Heizenergie durch veraltete Heizungsanlagen verloren. Am besten ist es natürlich, eine komplett neue Heizungsanlage einzubauen und dabei auf den Einsatz von regenerativen Brennstoffen wie Holzpellets zu achten. Mehr dazu erfahren Sie im vierten Kapitel. Aber auch einige kleinere Maßnahmen können eine gute Wirkung zeigen: Heizkessel austauschen: Der Nutzungsgrad eines Standard-Heizkessels liegt bei nur etwa 65 %. Das heißt, dass Sie mit einem solchen Heizkessel 35 % der investierten Energie nutzlos verpulvern. So können jährlich Kosten in Höhe von 500 Euro oder mehr entstehen. Der Ausweg aus diesem Dilemma liegt beim Einbau eines Niedertemperatur-Kessels oder Niedertemperatur-Brennwertkessels (jeweils nach

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DIN 4702, alle Teile). Der Niedertemperatur-Kessel hat einen Wirkungsgrad von bis zu 95 %. Außerdem arbeitet er mit einer vollautomatischen Temperaturregelung, die sich an der Außentemperatur orientiert. So kann es also nicht passieren, dass Sie bei relativ milden Temperaturen die Heizkessel viel zu sehr aufheizen und dadurch Energie verschwenden. Ein Niedertemperatur-Brennwertkessel kann auf noch bessere Werte verweisen. Neben den Vorteilen, die ein Niedertemperatur-Kessel hat, verfügt der Niedertemperatur-Brennwertkessel zusätzlich über einen Abgas-Wärmetauscher, der letztendlich für den hervorragenden Wirkungsgrad verantwortlich ist. Auch die Schadstoff-Emissionen dieser Heizkessel sind deutlich geringer als bei allen herkömmlichen Systemen. Heizungsregelung verbessern: Neben dem Heizkessel stellt die Heizungsregelung ein weiteres zentrales Element Ihrer Heizungsanlage dar. Sie soll dafür sorgen, dass in allen Räumen eine angenehme Temperatur herrscht und die Heizungsanlage gleichzeitig möglichst effizient arbeitet. Moderne Heizungsregelungen können dies üblicherweise garantieren, veraltete Bauteile erreichen eher das Gegenteil. Um eine optimale Einstellung zu garantieren, sollten Sie einen Fachmann zurate ziehen. Er kann mit Ihnen zusammen überlegen und planen, welche Heizungsregelung für Sie die besten Ergebnisse liefert.

Ein schlechter Nutzungsgrad Ihrer Heizanlage kostet Sie unnötig viel Geld.

Energiebewusst bauen Gerade beim Neubau eines Hauses können Sie besonders effektiv Energie sparen. Mittlerweile gibt es ausgereifte Konzepte für Energiesparhäuser. Grundsätzlich versteht man unter einem Energiesparhaus einfach einen Haustyp, der im Vergleich

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Vermeiden Sie beim Neubau eines Hauses die größten Wärmelecks, indem Sie gründlich und durchdacht planen.

zu einem durchschnittlichen Gebäude weniger Energie verbraucht. Eckpunkte hierfür werden in der Energieeinsparverordnung (EnEV) festgeschrieben: So muss der Heizenergiebedarf von Neubauten gegenüber Altbauten um 30 % niedriger liegen. Bei dem Begriff „Energiesparhaus“ handelt es sich um einen Oberbegriff für unterschiedliche Haustypen: Niedrigenergiehaus Von einem Niedrigenergiehaus spricht man, wenn der Heizwärmebedarf (berechnet nach DIN EN 12831) des Gebäudes höchstens 70 kWh beträgt. Das bedeutet, dass man pro Quadratmeter Wohnfläche nicht mehr als 7 l Heizöl bzw. 7 m3 Erdgas im Jahr verbrauchen darf. Das Wichtigste bei einem Niedrigenergiehaus ist die Minimierung der Wärmeverluste. Die Wärmedämmung ist optimal und wenig Heizenergie wird benötigt. Seit dem Inkrafttreten der EnEV 2007 muss jeder Neubau den Standards eines Niedrigenergiehauses genügen. Der Bau eines Niedrigenergiehauses stellt keinen wesentlich höheren Aufwand dar als die Errichtung eines „normalen“ Neubaus. Daher schlägt die ganze Angele-

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genheit auch finanziell kaum zu Buche. Man geht lediglich von einem Mehraufwand in einem Bereich von 3 bis 8 % aus. 3-Liter-Haus Liegt der maximale Heizwärmebedarf bei einem „normalen“ Niedrigenergiehaus bei 70 kWh, reduziert sich dieser Wert für ein 3-Liter-Haus auf 30 kWh. Hier dürfen pro Quadratmeter Wohnfläche nur noch höchstens 3 l Heizöl oder 3 m3 Erdgas zum Heizen pro Jahr aufgewendet werden. Bei der Berechnung dieser Werte ist der Strom für Pumpen, Regelung und Brenner ebenfalls schon mit einbezogen. Man kann daher mit Fug und Recht von einem Ultra-Niedrigenergiehaus sprechen. Um diesen sehr energieeffizienten Standard zu erreichen, sind in einem 3-Liter-Haus einige besondere Bauteile notwendig. So muss die Dämmung der Außenwände mindestens 45 cm dick sein. Auch Decken, Dach und Keller müssen besonders sorgfältig gedämmt werden. Bei den Fenstern ist eine Dreifachverglasung nötig, auch die Fensterrahmen müssen aus speziellem, wärmedämmendem Material

Das 3-Liter-Haus hat zum Ziel, nicht mehr als 3 l Heizöl oder 3 m3 Erdgas pro Quadratmeter Wohnraum zu benötigen.

Experten-Tipp Wärmebrücken vermeiden Stellen an einem Gebäude, an denen die Wärme aus dem Inneren schneller nach außen abfließt als an der übrigen Gebäudehülle, bezeichnet man als Wärmebrücken. Solche Wärmebrücken tragen in hohem Maße dazu bei, Heizenergie zu verschwenden. Deshalb sollten sie möglichst vermieden werden. Wo in Ihrem Haus genau Wärmebrücken zu finden sind, können Sie mithilfe der sogenannten Thermografie aufspüren.

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Gerade bei Energiesparhäusern ist eine qualitativ hochwertig ausgeführte Dämmung extrem wichtig.

hergestellt sein. Wärmebrücken, wie man sie in älteren Gebäuden häufig findet, dürfen in einem 3-LiterHaus nicht auftreten. Schließlich gibt es in einem Haus dieses Typs noch eine besonders energieeffiziente Heizung, eine solarthermische Anlage für Warmwasser und die Aufheizung der Zuluft sowie Wärmepumpen. Passivhaus Ein Passivhaus verbraucht fast 90 % weniger Energie als ein durchschnittlicher Altbau und 75 % weniger als ein durchschnittlicher Neubau. Der Heizenergiebedarf liegt bei 15 kWh, die monatlichen Heizkosten bewegen sich entsprechend zwischen 10 und 25 Euro. Das Passivhaus trägt seinen Namen zu Recht, denn es verfügt über kein aktives Heiz- und Klimatisierungssystem. Es nutzt lediglich die in seinem Inneren vorhandenen Energiequellen wie die einfallende Sonnenwärme, die Körperwärme der Menschen und die Wärme der Elektrogeräte. Passivhäuser erreichen diese großartigen Werte durch eine hohe wärmedämmende Gebäudehülle und besonders energieeffiziente Bauteile. Sie verfügen meistens

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über eine große Fensterfront, die nach Süden weist, und relativ wenige Fenster in Nordrichtung. Neben einer hervorragenden Dämmung und einer absolut luftdichten Außenhaut spielt bei Passivhäusern besonders die Komfortlüftung eine wichtige Rolle. Dabei wird immer genau so viel Luft zugeführt, wie auch benötigt wird. Die verbrauchte Luft wird ständig aus den Räumen abgezogen. Das Besondere an der Lüftungsanlage ist, dass sie bis zu 95 % der Wärme aus der Abluft zurückholen und mithilfe eines Wärmeüberträgers in die Zuluft zurückführen kann. So können Sie die Frischluft zum Heizen verwenden. Aus diesem Grund kann ein Passivhaus auch auf konventionelle Heizungsanlagen verzichten. An ihre Stelle treten dann meist spezielle Wärmepumpensysteme.

Passivhäuser nutzen alle im Haus verfügbaren Wärmequellen, um Wärme zu erzeugen.

Nullenergiehaus Als Nullenergiehäuser bezeichnet man Häuser, die keinen Strom-, Gas- oder sonstigen Wärmeanschluss besitzen. Der komplette Strom- und Wärmebedarf wird hierbei durch Solarenergie gedeckt. Allerdings sind solche Häuser im Bau sehr kostspielig, sodass sie derzeit nicht sehr weit verbreitet sind.

Experten-Tipp Energieverbrauch der verschiedenen Haustypen Der Heizwärmebedarf pro Quadratmeter und Jahr beträgt ■ für einen Altbau ca. 125 bis 300 kWh; ■ für einen herkömmlichen Neubau ca. 125 kWh; ■ für ein Niedrigenergiehaus ca. 40 bis 70 kWh; ■ für ein 3-Liter-Haus höchstens 30 kWh; ■ für ein Passivhaus höchstens 15 kWh; ■ für ein Nullenergiehaus 0 kWh.

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Checkliste Erneuerbare Energien für die Nutzung im Eigenheim

Solarthermie ❏ Verfügen Sie über eine genügend große freie Fläche zur Montage einer Solarthermie-Anlage (1 bis 1,5 m2 pro Bewohner des Hauses)? ❏ Ist Ihr Eigenheim so gelegen, dass es viel Sonne abbekommt? ❏ Können Sie die Anlage auf eine Fläche montieren, die ungefähr nach Süden weist? ❏ Können Sie die Anlage so ausrichten, dass sie mit einer Neigung von ca. 40 Grad montiert werden kann (etwa auf einem Schrägdach oder einem entsprechenden Ständer)? ❏ Können Sie eine Stellfläche für den Speicher erübrigen (ca. 1 m2 Bodenfläche und 2 m Höhe)?

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Photovoltaik ❏ Ist Ihr Eigenheim so gelegen, dass es viel Sonne abbekommt? ❏ Können Sie die Anlage auf eine Fläche montieren, die ungefähr nach Süden weist? ❏ Können Sie die Anlage so ausrichten, dass sie mit einer Neigung von ca. 30 Grad montiert werden kann (etwa auf einem Schrägdach oder einem entsprechenden Ständer)? ❏ Gibt es keine schattenwerfenden Hindernisse wie hohe Bäume, Nachbargebäude usw.? ❏ Ist ein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz vorhanden?

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Geothermie Die folgenden Fragen können Sie in Zusammenarbeit mit dem geologischen Dienst Ihres Bundeslandes klären. Links zu den jeweiligen staatlichen geologischen Diensten finden Sie unter www.geotis.de/VGS/Startseite/html/Landesaemter.html: ❏ Ist Ihr Grundstück grundsätzlich für die Nutzung von Erdwärme geeignet? ❏ Wie ist der Untergrund beschaffen, welche Sonden können Sie einsetzen?

Die beiden folgenden Punkte können Sie mit der Unteren Trinkwasserschutzbehörde Ihres zuständigen Kreises abklären: ❏ Wohnen Sie in einem Trinkwasserschutzgebiet? Wenn ja, dann müssen Sie mit erheblichen Einschränkungen bei der Nutzung von Erdwärme rechnen. ❏ Wohnen Sie in einer Trinkwasserschutzzone I oder II? Dann dürfen Sie die Erdwärme nicht nutzen. Biomasse Biomasse lässt sich insbesondere zum Heizen überall einsetzen. Voraussetzung hierfür ist eine entsprechende Heizanlage.

Information: Die für dieses Kapitel relevanten DIN-Normen sind: DIN 4702 (alle Teile), DIN V 4108-10, DIN EN 673, DIN EN 12831, DIN EN 60432-1.

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Wissenswertes zu Ökostrom Auch wenn Sie – aus welchen Gründen auch immer – keinen eigenen Strom zu Hause produzieren können, müssen Sie nicht auf ökologisch hergestellte Elektrizität verzichten. Sie können z. B. Ihren Lieferanten wechseln und Ihren Strom künftig von einem ÖkostromAnbieter beziehen. Der Wechsel ist ganz einfach und funktioniert reibungslos. Strommix aus dem „Stromsee“ Alle Anbieter auf dem Strommarkt speisen den von ihnen produzierten Strom in das Stromnetz ein. Das können Sie sich wie einen riesigen See aus elektrischem Strom vorstellen. Die Verbraucher werden alle aus diesem See versorgt. Ob der Strom, der aus Ihrer Steckdose kommt, nun mit Windenergie oder Kernkraft erzeugt wurde, lässt sich also nicht mehr feststellen. Diese Frage ist aber gar nicht entscheidend. Entscheidend ist vielmehr die Tatsache, dass die Ökostrom-Anbieter so viel Strom in den „See“ einspeisen müssen, wie an anderer Stelle entnommen wird. Jede kWh Ökostrom, die Sie entnehmen, muss als Ökostrom wieder eingespeist wer-

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den. Je mehr Verbraucher also Ökostrom haben wollen, desto mehr Ökostrom muss in den „See“ eingespeist werden. Der Anteil des Ökostroms am sogenannten Strommix wächst somit stetig an. Je mehr Ökostrom nachgefragt wird, desto mehr können die Anbieter in diesen Bereich investieren und neue Anlagen bauen. In der Tat unterstützen Sie den Bau neuer Anlagen nicht nur indirekt durch die Vergrößerung des ÖkostromAnteils am „Stromsee“, sondern auch direkt finanziell. Ein bestimmter Anteil am Preis, den Sie für eine kWh Ökostrom bezahlen, muss direkt in den Bau neuer Anlagen investiert werden. Gütesiegel für Ökostrom Gerade der Ökostrom-Markt benötigt einen hohen Grad an Glaubwürdigkeit, da er noch häufig mit Argwohn betrachtet wird. Insbesondere wenn ein Anbieter sich erfolgreich auf dem Markt positionieren konnte, sieht er sich oft mit Anfeindungen konfrontiert. Dabei taucht immer wieder die Frage auf, ob sein Ökostrom auch tatsächlich aus regenerativen Quellen stammt oder ob es sich um eine Mo-

W I SS E N S W E R T E S Z U Ö KO S T R O M

Wenn Sie zu einem Ökostromlieferanten wie z. B. einem Anbieter von Energie durch Wasserkraft wechseln, prüfen Sie seine Glaubwürdigkeit anhand der Gütesiegel.

gelpackung handelt. Zertifikate für Ökostrom geben Ihnen als Verbraucher die Möglichkeit, mit Sicherheit zu beurteilen, ob ein ÖkostromAngebot seriös ist. Diese Zertifikate sollen den Markt für Ökostrom transparenter und die Qualität der Angebote überprüfbar machen. In Deutschland gibt es fünf Ökostrom-Zertifikate: ■ Gütesiegel des Grüner Strom Label e. V., ■ Gütesiegel des EnergieVision e. V. (ok-Power), ■ Ökostrom-Gütezeichen der Landesgewerbeanstalt Bayern,

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TÜV-Zertifikat für Ökostrom und Ökostrom-Zertifikat des RECSDeutschland e. V.

Stromanbieter können sich um diese Zertifikate bewerben und müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um sie zu erhalten. Dabei geht es u. a. um die verwendeten Energiequellen und den Bau von Neuanlagen. Die Kriterien sind aber nicht bei allen Zertifikaten identisch. Grundsätzlich können Sie davon ausgehen, dass ein Stromanbieter, der eines der fünf Zertifikate besitzt, auch wirklich seriös ist und Ökostrom liefert.

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Die Kraft der Sonne Kapitelübersicht Solarenergie Solarthermische Anlagen Komponenten Wärmespeicher Weitere Bestandteile einer SolarthermieAnlage Kombi-Lösung für Warmwasser und Heizung

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Kosten und Wartung solarthermischer Anlagen PhotovoltaikAnlagen Verschiedene Anlagentypen Planung und Installation Rentabilität von Solaranlagen

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Solarenergie zu Hause nutzen Solarthermische Anlagen funktionieren ähnlich wie ein in der Sonne liegender Gartenschlauch: Durch die Einstrahlung erhitzt sich das darin enthaltene Wasser und liefert Wärme.

Die Sonne ist nicht nur als Spenderin von Licht und Wärme für uns überlebensnotwendig, sie stellt auch eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle dar. Die Sonnenenergie lässt sich prinzipiell auf zwei verschiedene Arten nutzen: Man kann das Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln oder zur Produktion von Wärme nutzen. Bei dem Letztgenannten spricht man von Solarthermie.

Solarthermische Anlagen Das grundlegende Funktionsprinzip einer solarthermischen Anlage ist recht einfach. In Solarkollektoren, die sich für gewöhnlich auf dem Dach befinden (sie können aber auch an der Fassade oder frei stehend, z. B. im Garten, montiert werden) wird ein sogenann-

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tes Wärmeträgermedium durch die Sonneneinstrahlung erhitzt. Dabei handelt es sich in vielen Fällen um Wasser, das mit einem Frostschutzmittel versehen wurde. Die so erhitzte Flüssigkeit gelangt zu einem Warmwasserspeicher und gibt dort schließlich die Wärme in einem Wärmetauscher an das gespeicherte Wasser ab. Das Wasser kann zum Duschen und Waschen oder – je nach Auslegung der Anlage – auch zur Unterstützung der Heizung eingesetzt werden. Bei der richtigen Auslegung Ihrer Solaranlage können Sie jährlich ungefähr 50 bis 65 % Ihres Warmwasserbedarfs nur durch Sonnenenergie decken. Im Sommer liegt dieser Wert häufig sogar bei 100 %.

Richtig ausgelegte Kollektoren können im Sommer häufig bis zu 100 % des Warmwasserbedarfs erwärmen.

Komponenten einer solarthermischen Anlage Man unterscheidet zwei verschiedene Bauarten von Solarkollektoren: solarthermische Flachkollektoren und Röhrenkollektoren. Für Solarkollektoren sind Solarthermische Anlagen können Sie zur Heizungsunterstützung und zur Erwärmung des Trinkwassers verwenden.

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N E U E E N E R G I E KO N Z E P T E F Ü R H A U S - U N D WO H N U N G S B E S I T Z E R

die Normen DIN EN 12975 (alle Teile), DIN EN 12976 (alle Teile) und die Vornorm DIN V ENV 12977 (alle Teile) maßgeblich. Wenn Sie Solarkollektoren zur Warmwassererzeugung einsetzen möchten, können Sie mit einer benötigten Kollektorfläche von 1 bis 1,5 m2 pro im Haushalt lebender Person kalkulieren. Möchten Sie mit Ihrer Anlage Ihre Heizung unterstützen, sollten Sie von ca. 2,5 m2 Kollektorfläche pro Person ausgehen. Flachkollektoren sind durch ihre einfache Montage und ihren günstigen Preis am weitesten verbreitet.

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Flachkollektoren Flachkollektoren sind weit verbreitet. Sie lassen sich preisgünstig herstellen und gelten zudem als montagefreundlich. Allerdings haben sie im Vergleich zu den Röhrenkollektoren größere Wärmeverluste. Der Aufbau eines Flachkollektors ist einfach. Sein Kernstück ist der sogenannte Absorber. Er besteht zumeist aus einem dunkel beschichteten Blech aus Kupfer oder Aluminium. (Es können auch andere Metalle zum Einsatz kommen.) Dieses Blech ist mit wärmeleitenden Röhren verbunden. Bei Sonneneinstrahlung heizt es sich auf und gibt seine Wärme an die Wärmeträgerflüssigkeit in den Rohren weiter. Außerdem setzt im Kollektor bei Sonneneinstrahlung so etwas wie ein Treibhauseffekt ein. Auf seiner Rückseite ist der Absorber nämlich mit einer Wärmedämmung versehen. Dabei kommen ganz normale Isoliermaterialien wie z. B. Mineralwolle zum Einsatz. Diese ganze Konstruktion wird in einem Metallrahmen untergebracht. (Neuerdings erhält man auch Kollektoren mit durch Glasfaser verstärkten Kunststoffrahmen.) Zum Schutz des Absorbers deckt man alles mit einer entspiegelten Scheibe ab. Die Preise für Flachkollektoren belaufen sich nach dem derzeitigen Stand auf 250 bis 450 Euro pro Quadratmeter.

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Röhrenkollektoren Röhrenkollektoren sind die kostspieligere Alternative. Dafür verfügen sie meist über einen höheren Wirkungsgrad und können bereits bei deutlich niedrigeren Temperaturen und geringerer Sonneneinstrahlung Wärme erzeugen. Man geht davon aus, dass Sie mit einem Röhrenkollektor ungefähr 20 % höhere Erträge erzielen als mit einem Flachkollektor. Dennoch sollten Sie nicht, ohne vorher nachzurechnen, zu Röhrenkollektoren greifen. Manchmal stellt der weniger effektive, aber günstigere Flachkollektor die bessere Alternative dar. Prüfen Sie also im Einzelfall das Kosten-Nutzen-Verhältnis genau und ziehen Sie bei Ihrer Entscheidung einen Fachmann zurate. Ein Röhrenkollektor besteht aus vielen miteinander verbundenen Glasröhren. Zur besseren Isolation und damit zur Verhinderung von Wärmeverlusten herrscht in den einzelnen Röhren ein Vakuum. Kollektorröhre ist aber nicht gleich Kollektorröhre, man unterscheidet auch hier zwischen zwei Bauarten: den direkt durchflossenen Vakuumröhren und sogenannten „Heat-Pipes“. Durchflossene Vakuumröhren: Die direkt durchflossenen Vakuumröhren sind eigentlich gar nicht so direkt durchflossen, wie es ihr Name suggeriert. Sie

Auch wenn Röhrenkollektoren teurer als Flachkollektoren sind, lohnt sich von Fall zu Fall die Investition aufgrund des besseren Wirkungsgrads.

Ein Röhrenkollektor besteht aus einer Reihe von Glasröhren, in denen ein Vakuum herrscht.

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Kollektorröhren sind als durchflossene Vakuumröhren oder als sogenannte Heat-Pipes erhältlich.

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verfügen über ein Wärmerohr, das sich innerhalb der eigentlichen Röhre befindet; man hat also ein Rohr-in-Rohr-System vor sich. Das Prinzip, das dahintersteckt, kennen Sie von der Thermoskanne. Das Vakuum in der äußeren Röhre sorgt hier für eine hervorragende Isolierung. Im inneren Rohr befindet sich die bereits bekannte Wärmeträgerflüssigkeit, an die die Wärme abgegeben wird. Auch diese Wärmeröhren verfügen über Absorber, sie befinden sich als schmale Streifen in jeder einzelnen Röhre. Häufig können die Streifen zusätzlich noch gedreht werden, um so eine optimale Ausrichtung zur Sonne zu erreichen. Diese Art von Kollektorröhren kann sowohl auf einem geneigten Dach als auch auf einem Flachdach oder an der Hauswand montiert, eingesetzt werden. Welche Montageart sich für Ihr Eigenheim am besten eignet, sollten Sie mit einem Fachmann besprechen. Heat-Pipes: Heat-Pipes funktionieren nach einem völlig anderen System. Ihre Technologie erfordert eine Montage mit einer Neigung von 25 Grad. Auch sie verfügen über ein Wärmerohr. Es wird unter Unterdruck mit Wasser oder Alkohol gefüllt. Der Unterdruck ist hier ganz entscheidend, denn er hat zur Folge, dass die Flüssigkeit bereits bei niedrigen Temperaturen um die 25 ºC verdampft. Der entstehende Dampf kondensiert am oberen Ende des Wärmerohrs (wie der Wasserdampf an einem Topfdeckel) und wird dann über einen Wärmetauscher an die Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben. Das kondensierte Wasser fließt schließlich wieder in das Rohr zurück, und der Kreislauf kann erneut beginnen. Das funktioniert aber nur, wenn der Kollektor die korrekte Neigung aufweist. Entscheiden Sie sich bei der Planung einer solarthermischen Anlage für Röhrenkollektoren, müssen Sie mit Preisen zwischen 600 und 1.000 Euro pro Quadratmeter rechnen.

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Wenn Sie sich eine Solaranlage näher ansehen, werden Sie bemerken, dass sie zumeist aus mehreren, miteinander verbundenen Einzelelementen besteht. Das ist bei der Solarthermie kein größeres Problem, da Sie die Kollektoren einfach in einer Reihe hintereinanderschalten können.

Wärmespeicher Die Sonne liefert zwar nahezu unbegrenzt Energie, allerdings nicht immer zu den Zeitpunkten, in denen Sie die Energie benötigen. Wenn Sie auch zu sonnenfreien Zeiten über warmes Wasser verfügen möchten, benötigen Sie einen Wärmespeicher. Ähnlich wie die Größe der Kollektorfläche richtet sich auch das Volumen Ihres Wärmespeichers nach der Anzahl von Personen, die in Ihrem Haushalt leben. Man geht von einem durchschnittlichen Verbrauch von 35 l aus. Der Speicher sollte das Doppelte eines Tagesbedarfs an Warmwasser fassen. Bei einer vierköpfigen Familie sind das 4 x 35 l x 2 = 280 l. Wenn Sie diesen Wert noch auf 300 l aufrunden, können Sie davon ausgehen, dass Sie einen ordentlichen Speicher für Ihre Anlage erwerben. Bei der Planung sollten Sie berücksichtigen, ob sich Ihr Haushalt in absehbarer Zeit gegebenenfalls vergrößern könnte, und dann den Speicher bereits entsprechend größer auslegen.

Die Auswahl der richtigen Solaranlage sollten Sie mit einem Fachmann besprechen. Er wird Sie auch über die richtigen Kollektoren informieren.

Speichertechnologie Wenn es darum geht, Ihre Warmwasserversorgung mithilfe der Solarthermie zu bewerkstelligen, kommt für gewöhnlich ein Brauchwasserspeicher zum Einsatz. Dabei handelt es sich um einen hohen und relativ schlanken Behälter. Diese Bauweise hat den großen Vorteil, dass sich hier das Wasser besser „schichtet“

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Brauchwasserspeicher von solarthermischen Anlagen sind in der Regel hohe und schlanke Geräte, in denen sich das Wasser schichtet.

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als in anderen Wasserspeichern. Unten befindet sich der Wärmetauscher, der das Wasser im Speicher erhitzt. Das erwärmte Wasser steigt nach oben und wird dort bei Bedarf abgezapft. Als heißer Kandidat zur künftigen Wärmespeicherung wird ein anderes Speicherkonzept gehandelt, die sogenannten Latentwärmespeicher. Das Prinzip, nach dem diese Speichertechnologie arbeitet, wird auch bei Wärmekissen, die Sie im Winter in der Manteltasche tragen und zum Händewärmen verwenden können, genutzt. Der grundlegende Trick besteht darin, einen Phasenübergang zur Speicherung der Wärme zu nutzen. Man spricht von einem Phasenübergang, wenn sich der Aggregatzustand eines Stoffes – beispielsweise von fest zu flüssig – ändert. Während eines solchen Übergangs lässt sich besonders viel Wärme bzw. Energie speichern. Ein Beispiel verdeutlicht die Energiemengen, die bei einem solchen Phasenübergang gebunden werden: Um einen Eisblock zu schmelzen – also einen Phasenwechsel von fest zu flüssig zu bewirken –, muss man dem Eis erst eine große Menge Wärme zuführen, damit es schmilzt. Dabei erwärmt sich das Schmelzwasser zunächst gar nicht, sondern es bleibt bei einer Temperatur von 0 °C, bis der gesamte Eisblock geschmolzen ist. Versuche haben ergeben, dass man zum Schmelzen eines Eisblocks genau so viel Energie aufwenden muss, wie man benötigt, wenn man das Schmelzwasser auf eine Temperatur von 80 °C aufheizen würde. Bei den Latentwärmespeichern wählt man das Speichermedium so aus, dass der Phasenübergang bei einer bestimmten Temperatur, die für den Betrieb mit solarthermischen Anlagen optimiert ist, stattfindet. Auf diese Weise lässt sich

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besonders viel an Wärmeenergie speichern. Derzeit sind Latentwärmespeicher im privaten Bereich noch nicht sehr gebräuchlich, die Wissenschaft arbeitet aber an neuen Technologien und vor allem Speichermaterialien, sodass schon bald mit marktreifen Produkten gerechnet werden kann. Hier lohnt es sich also, die Augen offen zu halten und den Markt zu beobachten. Zweiter Wärmetauscher

Halten Sie die Augen nach neuen marktreifen Produkten im Bereich der Solartechnologie offen.

Für gewöhnlich weisen Solarspeicher noch mindestens einen weiteren Wärmetauscher auf (der auf jeden Fall DIN 50930-6 entsprechen muss). Dieser ist mit einer anderen Wärmequelle – z. B. einem Kaminofen – verbunden. Der zweite Wärmetauscher befindet sich

Experten-Tipp Isolierung Solare Wärmespeicher verfügen in der Regel über eine ausreichende Isolierung, die sie von allen Seiten umschließt. Als Dämmmaterialien werden neben hochwertigen und temperaturbeständigen Schäumen teilweise auch natürliche organische Stoffe wie Zellulose oder Wolle eingesetzt. Normalerweise beträgt die Dicke der Dämmung mindestens 10 cm, häufig setzt man das Material auch zweischichtig ein. Viele moderne Speicher verfügen über eine asymmetrische Dämmung, die den oberen Teil, in dem sich das wärmere Wasser befindet, besser isoliert als den unteren Teil, in dem die niedrigeren Temperaturen herrschen. Meist besteht die Speicherdämmung aus zwei Hartschalenhälften, die zum Transport und Durchschieben durch die enge Kellertür abgenommen und später wieder montiert werden können.

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im oberen Bereich des Speichers. Wenn die solare Wärme die Nachfrage z. B. an besonders kalten Wintertagen einmal nicht decken kann, wird über diesen Wärmetauscher das Wasser im Speicher zusätzlich aufgeheizt. Er stellt sicher, dass Sie auf jeden Fall über warmes Wasser verfügen können.

Weitere Bestandteile einer Solarthermie-Anlage Auch wenn die Solarkollektoren und der Wärmespeicher die zentralen Bauteile einer Solarthermie-Anlage darstellen, kommen Sie nicht ohne ein paar weitere Elemente aus. Da ist zunächst die Solarregelung zu nennen. Dabei handelt es sich um die elektronische Steuerung der Umwälzpumpe. Wenn die Temperatur im Solarkollektor höher ist als im Brauchwasserspeicher, wird die Pumpe in Gang gesetzt. Auf der anderen Seite schaltet die Elektronik die Pumpe ab, wenn die Temperatur im Kollektor niedriger ist als im Speicher. Solarstation Die Solarregelung sorgt für einen Temperaturausgleich zwischen den Solarkollektoren und dem Brauchwasserspeicher.

Die Solarstation stellt das Bindeglied zwischen den Solarkollektoren und dem Warmwasserkreislauf (bzw. der Heizung) dar. Sie enthält alle Komponenten, die für den sicheren Betrieb der Solaranlage notwendig sind: die Solarkreispumpe, Thermometer im Vor- und Rücklauf, Wasseranschlüsse sowie diverse Messgeräte und Sicherheitsventile (damit die Anlage bei Überdruck nicht beschädigt wird). Häufig finden Sie die Solarstation direkt an den Speicher montiert. Wasserinstallationen nicht außer Acht lassen Da im Solarkreislauf kurzfristig Temperaturen von mehr als 150 °C auftreten können, sollten Sie hier

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nicht die übliche Technik der Wasserinstallationen verwenden. Insbesondere bei weich gelöteten Kupferrohren ist die Gefahr sehr groß, dass bei den hohen Temperaturen die Lötung aufgeht. Kupferrohre sind aber grundsätzlich bestens geeignet, um das Warmwasser auch in einem Solarkreislauf zu transportieren. Die Verbindung zwischen den Rohren erfolgt dann nicht durch Lötung, sondern mit einer Klemmringverschraubung.

Kombilösung für Warmwasser und Heizung Die Sonnenenergie lässt sich nicht nur zur Bereitstellung von Warmwasser nutzen, mit ihr können Sie auch Ihre Heizungsanlage „entlasten“. Im Herbst bzw. Frühjahr kann die Heizung vollständig oder zumindest zu einem beträchtlichen Teil durch Sonnenenergie erfolgen, im Winter werden Sie auf jeden Fall ein weiteres Heizsystem, z. B. eine Pelletheizung, hinzuschalten müssen. In diesem Fall sorgt aber die Solaranlage dafür, dass das Wasser vorgewärmt zum Heizkessel gelangt. Die komplette Heizungsanlage muss DIN EN 12828 und DIN EN 12953-6 entsprechen.

Durch Solaranlagen können Sie nicht nur Ihren Bedarf an warmem Wasser decken, sondern auch die Heizanlage unterstützen.

Wärmespeicher einer Kombianlage Bei einer solarthermischen Kombianlage kommt ein Kombispeicher zum Einsatz. In seinem Innern befindet sich ein zweiter Behälter, der üblicherweise aus Edelstahl besteht und das Trinkwasser enthält. Das Warmwasser zum Betrieb der Heizung ist im äußeren Tank. Das Trinkwasser im inneren Speicher wird durch das

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Die gängigsten Speicher für solarthermische Kombianlagen sind die sogenannten Tank-in-TankSysteme.

Als Alternative zur Tank-in-TankTechnik können Sie auch ein Modell wählen, bei dem im Wärmespeicher ein Rohr verläuft.

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heiße Heizungswasser von außen erwärmt und übernimmt also die Funktion eines Wärmetauschers. Zwar hat dieses Tank-in-Tank-System viele Vorteile, durch den zweiten Tank lässt sich allerdings nur schwer die Schichtung von kaltem und heißem Wasser realisieren. Deshalb verwendet man anstelle des inneren Tanks auch gern ein Rohr, das im Innern des Speichers verläuft und vom Trinkwasser durchflossen ist. Brauchen Sie warmes Wasser, funktioniert dieses „Rohr“ so ähnlich wie ein Durchlauferhitzer. Das kalte Wasser, das durch das Rohr fließt, wird durch das heiße Heizungswasser aufgewärmt. Natürlich müssen die Kombispeicher, die Sie zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung verwenden, größer sein als die Tanks für die Erwärmung von Brauchwasser. Gehen Sie hier von einem benötigten Volumen von ca. 1.000 l aus. Auch an die Regelungen einer solarthermischen Kombianlage werden höhere Anforderungen gestellt, als bei einer Anlage zur ausschließlichen Brauchwasserbereitstellung. Hier muss zusätzlich die Heizungsanlage und das Zusammenspiel der beiden Komponenten Heizkessel und Solaranlage koordiniert werden.

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Kosten und Wartung solarthermischer Anlagen Je nach Art und Umfang der Anlage sowie Qualität und Technologie der verwendeten Komponenten können die Kosten für eine solarthermische Anlage deutlich differieren. Kosten Als Richtschnur können Sie ungefähr von folgenden Werten ausgehen: Wenn Sie für einen 4-PersonenHaushalt eine Anlage zur Erwärmung von Brauchwasser errichten möchten (mit einer Kollektorfläche von 5 m2 und einem Speicher, der 300 l Flüssigkeit fasst), müssen Sie mit Kosten in Höhe von ca. 5.000 Euro rechnen. Soll die Anlage darüber hinaus auch Ihre Heizung unterstützen, verdoppelt sich dieser Wert noch einmal. Sie sollten sich also auf Investitionen in Höhe von ca. 10.000 Euro einstellen. Im Internet finden Sie bei einer Suche unter dem Stichwort „Solarthermie Kosten“ einige Seiten, die Ihnen einen Kostenrechner zur Verfügung stellen.

Vor der Investition in eine Solaranlage sollte Sie die Angebote der verschiedenen Hersteller und ihre Produkte genau unter die Lupe nehmen.

Experten-Tipp Tipp für den Eigenbau In der Praxis hat sich gezeigt, dass sich flexible Edelstahlrohre (die ein wenig großen und dickeren Duschschläuchen aus Edelstahl ähneln) für den Selbstbau besonders gut eignen, da man kaum zusätzliches Werkzeug benötigt, um sie zu bearbeiten. Derartige Rohrsysteme werden in den Längen von 5 bis 50 m angeboten. Sie können sie auch bereits exakt auf Ihre Bedürfnisse angepasst zugeschnitten bekommen. Die Rohre müssen DIN 1988 (alle Teile) entsprechen.

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Hier können Sie Ihre individuellen Daten eingeben und erhalten eine recht genaue Prognose über den Betrag, auf den Sie sich einstellen müssen. Natürlich können auch solche Seiten nicht alle günstigen Angebote, die die jeweiligen Hersteller bisweilen bieten, berücksichtigen. Es gilt also auch beim Kauf einer SolarthermieAnlage: Informieren Sie sich gut und vergleichen Sie die Preise der verschiedenen Anbieter. Wartung Eine Solaranlage muss regelmäßig gewartet werden. Nicht für alle Arbeiten benötigen Sie jedoch einen Fachhandwerker, einiges lässt sich mit ein wenig Geschick auch leicht selbst machen.

Wie jede technische Anlage muss auch Ihr solarthermisches Kraftwerk auf dem Dach regelmäßig gewartet werden. Viele der anfallenden Arbeiten können Sie, wenn Sie über ein wenig handwerkliches Geschick verfügen, selbst ohne größeren Aufwand vornehmen. Folgende Arbeiten stehen mindestens alle zwei Jahre, besser jedoch jährlich, an: ■ Nachprüfen, ob Luft im System ist, und die Anlage gegebenenfalls entlüften, ■ Frostschutzmittel in der Wärmeträgerflüssigkeit der Solarkollektoren nachfüllen, ■ Wärmetauscher auf Verkalkung kontrollieren, ■ Anlagendruck und Zustand der Sicherheitsventile überprüfen, ■ Speicher überprüfen, ■ Ausdehnungsgefäß überprüfen, ■ Kollektorfläche und Kollektorflächenbefestigungen überprüfen. Darüber hinaus sollten Sie regelmäßig die korrekte Funktion des Solarreglers und der Umwälzpumpe kontrollieren. Sie können, wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Ihre handwerklichen Fähigkeiten für eine korrekte War-

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tung Ihrer Solaranlage ausreichen, auch einen Fachbetrieb mit dieser Aufgabe betrauen. Dies lässt sich z. B. sehr gut zusammen mit der regelmäßigen Wartung Ihres Heizungskessels vornehmen. Eine Überprüfung der Anlage dürfte ca. 30 bis 50 Euro kosten. Übrigens ist die Reinigung Ihrer Solarkollektoren von außen für gewöhnlich nicht notwendig. Tests haben ergeben, dass selbst bei Anlagen, die bereits 16 Jahre in Betrieb sind, die Lichtdurchlässigkeit der verarbeiteten Gläser nur um ungefähr 1 % nachgelassen hat. Sollten Sie allerdings in einer Gegend wohnen, in der es eine sehr hohe Luftverschmutzung, z. B. durch Autoverkehr oder Industrieanlagen, gibt, kann eine Reinigung der Kollektoren sinnvoll sein. Darüber hinaus empfiehlt sich der Einbau einer Wärmemengenerfassung. Mit diesem Gerät können Sie die Funktionstüchtigkeit Ihrer Anlage überprüfen. Es gibt Geräte, die ohne hohe Mehrkosten eine Erfassung der Wärmemenge erlauben. Qualitativ hochwertige Anlagen haben eine Lebensdauer von bis zu 30 Jahren, die elektronischen Bestandteile halten etwa 20 Jahre.

Zur Wartung gehört, regelmäßig die Befestigungen der Kollektoren zu überprüfen.

Photovoltaikanlagen Im Folgenden stehen die einzelnen Komponenten einer typischen Anlage im Mittelpunkt. Dabei spielt der Unterschied zwischen Inselsystem und netzgekoppelter Anlage keine zentrale Rolle. An den geeigneten Stellen erhalten Sie den Hinweis, wenn Sie ein bestimmtes Bauteil für einen Anlagentyp nicht benötigen.

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Solarzelle

In den letzten Jahren ist die Auswahl an unterschiedlichen Materialien und Designs hinsichtlich der Solarzellen stark gewachsen.

Die Solarmodule sind der weithin sichtbare Teil einer Photovoltaikanlage. Bei den Solarzellen kommt eine Reihe verschiedener Materialien und Solarzellen-Designs zum Einsatz. Dabei unterscheiden sie sich in den Eigenschaften, im Stand der Technik und in der Markteinführung bisweilen sehr voneinander. Die Anforderungen an Solarzellen sind in DIN EN 60904 (alle Teile) festgelegt. Man unterscheidet: Monokristalline Zellen: Solarzellen aus mono- oder polykristallinem Silizium (nach DIN EN 61215) sind zurzeit noch am weitesten verbreitet. Beide Typen zusammen besitzen einen Marktanteil von mehr als 90 %. Die Herstellung monokristalliner Siliziumzellen ist dabei am aufwendigsten. Benötigt wird hierzu ein hochreines Halbleitermaterial. In einem komplizierten Verfahren stellt man daraus Zellen her, die kaum Fehler in ihrer Kristallstruktur aufweisen. Polykristalline Zellen: Kostengünstiger ist die Herstellung von Solarzellen aus polykristallinem Silizium, allerdings erreichen sie keinen so hohen Wirkungs-

Experten-Tipp Beschlagene Kollektoren Sind Ihre Solarkollektoren von innen beschlagen, ist dies zunächst kein Grund zur Sorge. Ein Dunstfilm tritt aufgrund von Temperaturunterschieden im Kollektor und in der Außenluft auf. Das geschieht insbesondere am frühen Morgen und tritt oft im unteren Drittel des Kollektors auf. Sollte sich der Dunstfilm jedoch nicht im Laufe des Tages lichten oder jeden Tag wieder auftreten, könnte das ein Zeichen dafür sein, dass der Kollektor undicht ist. In einem solchen Fall sollten Sie einen Handwerker rufen und den Kollektor überprüfen lassen.

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grad. Hierbei wird geschmolzenes Silizium in Blöcke gegossen und anschließend in dünne Scheiben geschnitten. Dünnschichtzellen: Besonders energieeffizient und materialsparend und somit kostengünstig lassen sich Dünnschichtzellen (nach Entwurf DIN EN 61646) produzieren. Dabei wird die eigentliche Solarzellenschicht auf Glas oder ein anderes Material aufgedampft. Hierbei kann man Schichtdicken erreichen, die etwa um den Faktor 100 bis 200 geringer liegen als bei kristallinem Material. Die Schichtdicken betragen bisweilen nur noch ungefähr 1 μm (Mikrometer). Zum Vergleich: Die Dicke eines menschlichen Haares liegt zwischen 50 und 100 μm. Dünnschichtzellen weisen neben dem deutlich geringeren Materialverbrauch gegenüber kristallinen Solarzellen weitere Vorteile auf. So können sie geringere bzw. diffuse Sonneneinstrahlung besser nutzen als kristalline Module. Auch reagieren sie auf Beschattung wesentlich toleranter. Allerdings ist bei Dünnschichtzellen aufgrund ihres geringeren Wirkungsgrades der Platzbedarf bei gleicher Leistung deutlich größer. Tandemzelle: Ganz neu ist das Konzept der TandemSolarzelle nicht. Bereits 1994 wurde sie weltweit zum ersten Mal vorgestellt. Allerdings war ihre Produktion damals noch so teuer und aufwendig, dass man sie nur bei Satelliten und anderer „Weltalltechnik" zum Einsatz brachte. Mittlerweile ist die Technologie jedoch so weit fortgeschritten, dass man daran denken kann, Tandemzellen auch in herkömmlichen terrestrischen Solaranlagen gewinnbringend einzusetzen. Der Trick liegt darin, zwei Dünnschichtzellen (daher der Name „Tandemzelle“) aus verschiedenen Materialien übereinander anzuordnen. Jede dieser Schichten kann eine andere Frequenz des Sonnenlichts in Strom umwan-

Solarzellen sind in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich.

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Solarzelle ist nicht gleich Solarzelle: Je nach verwendetem Material kann der Wirkungsgrad der einzelnen Produkte erheblich voneinander abweichen.

deln. Durch diese Anordnung ist es möglich, wesentlich mehr Anteile des einfallenden Sonnenlichts zu verwerten und so den Wirkungsgrad der Solarzellen deutlich zu erhöhen. Ausgehend von der heutigen Technologie lassen sich mit einer Dünnschicht-Tandemzelle Wirkungsgrade zwischen 25 und 39 % erreichen. Mehrschichtzellen: Die Wissenschaft bleibt jedoch nicht bei „zweigeschossigen Solarsandwiches” stehen. Mittlerweile werden auch Zellen mit drei und mehr Schichten entwickelt. Hierzu werden mehrere unterschiedliche Schichten aufeinandermontiert. Theoretisch lassen sich so Wirkungsgrade jenseits der 40 % erzielen. Inwieweit eine Massenproduktion dieser Zellen zu überschaubaren Preisen möglich sein wird, bleibt allerdings noch abzuwarten. Quantenpunkt-Tandemzellen: Zur dritten Generation von Solarzellen, die derzeit noch weit von einer Massenproduktion entfernt sind, zählt die sogenannte Quantenpunkt-Tandemzelle. Eine QuantenpunktTandemzelle entsteht, indem man Schichten aus z. B. Siliziumdioxid auf eine Siliziumzelle aufträgt und auf jede zweite Schicht einen Überschuss von Silizium überträgt. Erhitzt man nun diese Konstruktion, so entstehen im Siliziumdioxid kleine Kügelchen – so klein,

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dass sie nur mithilfe eines Elektronenmikroskops sichtbar sind – die Quantenpunkte. Die Größe der Quantenpunkte – sie lässt sich bei der Produktion genau „einstellen“ – entscheidet darüber, welchen Anteil des Sonnenlichts die Schicht mit den Quantenpunkten nutzen kann. Auf diese Weise hofft man, zukünftig noch höhere Wirkungsgrade erreichen zu können. Konzentratorzellen: Ganz auf die optimale Ausnutzung des vorhandenen Sonnenlichts setzen die sogenannten Konzentratorzellen. Neben einer Gallium-Aksenid-Zelle kommen bei dieser Technologie spezielle Linsen, die sogenannten Fresnel-Linsen zum Einsatz. Sie sind ebenso stark wie massive Linsen, zeichnen sich aber dadurch aus, dass sie sehr leicht und flach wie Papier sind. Ihre Oberfläche ist mit konzentrischen, prismatischen Rillen versehen, die für die Sammlung oder die Zerstreuung des Lichts sorgen. Die für den Licht-Konzentrator verwendeten FresnelLinsen sorgen z. B. für eine bis zu 500-fache Konzentration des Sonnenlichts. Durch die Verwendung dieser Technologie erreichen Mehrschichtzellen einen Wirkungsgrad von bis zu 40 %. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) meldete im September 2008 einen europäischen Rekord mit einem Wirkungsgrad von 39,7 %.

Mehrschichtzellen erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 40 %.

Wirkungsgrad von Solarzellen Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, wie viel Prozent der eingespeisten Sonnenenergie von ihr in elektrischen Strom umgewandelt werden kann. Er ist also eine wichtige Kenngröße, um die Qualität einer Solarzelle beurteilen zu können. In der folgenden Tabelle sind die Wirkungsgrade der gängigsten Solarzellen-Typen aufgeführt.

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Material

Wirkungsgrad (in Serienproduktion) Monokristallines Silizium ca. 17 % Polykristallines Silizium ca. 15 % Amorphes Silizium ca. 7,5 % CIS (Kupfer-Indium-Diselenid) ca. 11 % Cadmium-Tellurid ca. 9 % Solarmodule

Solarmodule könen entweder in Reihenoder Parallelschaltung hintereinandergekoppelt werden. In der Praxis wird meist beides kombiniert.

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Als Solarmodul bezeichnet man die Vorschaltung mehrerer einzelner Solarzellen. Dabei bestimmen die technischen Eigenschaften, die das jeweilige Solarmodul aufweisen soll, d. h. die beabsichtigte Spannung und der beabsichtigte Strom, die Art und Weise der Verschaltung. Die Anforderungen an Solarmodule legt DIN EN 60904 (alle Teile) fest. Verschaltung von Solarmodulen Man kann die Module – wie die einzelnen Solarzellen – in Reihe oder parallel schalten. Verbindet man ihre Pluspole und Minuspole miteinander, spricht man von Parallelschaltung; werden die Solarzellen hintereinandergeschaltet, handelt es sich um eine Reihenschaltung. In der Praxis kommt auf den meisten Solarmodulen eine Kombination von beiden Schaltungsarten zum Einsatz. Bei der Reihenschaltung von Solarmodulen gilt es einiges zu beachten: Es ist immer ratsam, Solarmodule des gleichen Typs und der gleichen Marke zu verwenden. Will man die Gesamtspannung und den Gesamtstrom der verschalteten Module berechnen, gilt Folgendes: Die Spannungen der einzelnen Module addieren sich. Mit dem Strom verhält es sich allerdings anders. Hier findet keine Addition der einzelnen Nennströme statt, sondern der niedrigste Wert eines

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Einzelmoduls bestimmt den Strom der gesamten Einheit. Es ist diesbezüglich bei der Planung einer Anlage also ganz besondere Aufmerksamkeit erforderlich. Bei einer Parallelschaltung werden Strom und Spannung am letzten Modul abgegriffen. Auch in diesem Fall gilt es wieder, einige Besonderheiten zu beachten. Bei der Parallelschaltung addieren sich nämlich die Nennströme der einzelnen Module, sofern diese über unterschiedliche Nennströme verfügen. Bezüglich der Spannung gilt: Es dürfen nur Module mit gleicher Nennspannung miteinander verschaltet werden. In diesem Fall addiert sich die Nennspannung nicht, sondern sie bleibt gleich. Auch hier sind Kombinationen dieser beiden grundlegenden Schaltungstypen denkbar. Bei mehreren miteinander verschalteten Solarmodulen spricht man von einem Solargenerator. Auch für die Verschaltung von Solarmodulen gilt, was in der Normenreihe DIN VDE 0100 festgehalten ist. Diese Reihe bezieht sich auf die kompletten elektrischen Anlagen in Ihrem Eigenheim.

Für die Effektivität einer Solaranlage sind nicht nur die einzelnen Module von Bedeutung, sondern etwa auch der Wechselrichter, der aus dem erzeugten Gleichstrom Wechselstrom macht.

Wechselrichter Solarzellen erzeugen Gleichstrom. Um den selbst erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einspeisen zu können, muss dieser Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Um diese Aufgabe zu erledigen, benötigt man einen sogenannten Wechselrichter. Auch dieser muss der Reihe DIN VDE 0100 entsprechen. In Inselanlagen kommt dieses Bauteil nur dann zum Einsatz, wenn Sie mit ihnen Geräte betreiben möchten, die Wechselstrom benötigen. Für die Effektivität einer Photovoltaikanlage spielt ein guter Wechselrichter eine wichtige Rolle. Daher sollte man beim Kauf auf jeden Fall darauf achten, dass die Geräte einen guten Wirkungsgrad vorweisen können.

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Auch unter optimalen Bedingungen kann es immer wieder passieren, dass einzelne Solarzellen durch Verschmutzung oder Schnee ausfallen.

So bewegen sich die gebräuchlichen Geräte bei Werten zwischen 95 und 98 %. Grundsätzlich unterscheidet man – je nach Art ihres Einbaus – drei Wechselrichter. ■

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Modulwechselrichter werden am Photovoltaik-Modul befestigt und wandeln dort direkt den Gleichstrom in Wechselstrom um. Hierbei erhält jedes Solarmodul seinen eigenen Wechselrichter. Ein solcher Anlagenaufbau ist insbesondere dann von Vorteil, wenn einzelne Solarmodule im Laufe des Tages verschattet werden. Außerdem benötigt man hier nicht so viele Gleichstromkabel. Man kann auch mehrere Solarmodule zu einem sogenannten Strang zusammenfassen. Führt man einen solchen kompletten Strang über einen einzelnen Wechselrichter, spricht man von einem Strangwechselrichter. (Diese Geräte werden bisweilen auch Stringwechselrichter genannt.) Schließlich ist es möglich, mehrere Stränge zusammenzufassen und über einen Wechselrichter zu führen. Diese Art von Wechselrichtern bezeichnet man als Zentralwechselrichter. Bei solchen Anlagen sind allerdings viele Gleichstromkabel zu verlegen.

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Bypassdiode Im normalen Betrieb einer Solaranlage passiert es immer wieder, dass einzelne Solarzellen in den Solarmodulen, etwa durch Laub oder andere Verschmutzungen bzw. Schnee, verschattet werden. Dann liefern sie plötzlich deutlich weniger Strom und Leistung. Zwei Dinge können vorkommen: Entweder entwickelt sich ein „Hot Spot“, d. h. die Solarzelle läuft heiß und wird schwer beschädigt oder zerstört. Oder aber die Leistung des kompletten Moduls wird abgesenkt, da es immer nur so stark ist wie das schwächste Glied in der Kette. Beide Effekte möchte man gerne vermeiden. Hier kommt die Bypassdiode zum Einsatz. Sie ist so gestaltet, dass sie den Strom, der über sie fließen will, im Normalbetrieb sperrt. Fällt eine Solarzelle wegen Verschattung ganz oder teilweise aus, polt sich die Spannung an ihren Anschlüssen um. In diesem Fall wird die Bypassdiode leitend und der Strom kann über sie abfließen, ohne die Solarzelle zu beschädigen. Netzanschluss

Bevor Ihre Photovoltaikanlagen den gewonnenen Strom einspeisen kann, muss ein Netzanschluss installiert werden.

Ist das Sonnenlicht in elektrische Energie umgewandelt und der Gleichstrom der Photovoltaikanlage zu netztauglichem Wechselstrom geworden, muss noch die Verbindung zum örtlichen Stromnetz hergestellt werden. Sie erfolgt über den Netzanschluss. Dieser ist nur bei netzgekoppelten Anlagen erforderlich. Anforderungen zur technischen Ausführung des Netzanschlusses legt DIN EN 61727 fest. Üblicherweise beginnt diese Schnittstelle an der Abzweigstelle des Stromnetzes und endet an den Haussicherungen. Verantwortlich für das Einrichten des Netzanschlusses ist der örtliche Stromversorger. Bei ihm müssen sich Bauherren auch die nötigen Informationen über die Vorgehensweisen einholen.

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Speicher

Im Gegensatz zur Einspeisung ins öffentliche Stromnetz benötigen Sie bei einer Inselanlage einen Speicher, der Ihnen den Strom auch dann noch zur Verfügung stellen kann, wenn die Solarmodule gerade keinen produzieren.

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Wer eine Inselanlage betreibt, braucht eine Möglichkeit, den Strom zu speichern. Daher werden stets Akkus integriert, die in sonnenreichen Phasen von den Solarmodulen aufgeladen werden. DIN EN 61427 legt die Anforderungen fest. Bei den heutzutage am häufigsten verwendeten Inselanlagen kommen 12- oder 24-Volt-Akkus zum Einsatz. Für diese Gleichspannungen ist eine große Auswahl elektrischer Haushaltsgeräte auf dem Markt. Laderegler Um einen Akku mit einem Solarmodul aufladen zu können, benötigt man den sogenannten Laderegler. Dieses Bauteil kommt bei der Netzeinspeisung nicht zum Einsatz. Die Aufgabe der Laderegler besteht darin, für eine schonende Aufladung der Akkus zu sorgen sowie eine Überladung bzw. Tiefentladung zu vermeiden. Auch hier gibt es unterschiedliche Technologien: ■ Die Serienregler unterbrechen beim Erreichen der gewünschten Spannung die Stromzufuhr vom Solarmodul und schalten sie wieder zu, wenn der Akku eine gewisse Ladeschwelle unterschreitet. ■ Shuntregler regeln den Ladevorgang hingegen kontinuierlich. Kurz vor Erreichen der gewünschten Spannung regelt der Regler den Ladestrom ab und der nicht benötigte Strom wird im Solarmodul in Wärme umgewandelt. Die Batterien werden auf diese Weise schonender und schneller geladen. ■ Hochmoderne Geräte sind mit integrierten Schaltkreisen ausgestaltet. Sie erkennen den genauen Ladezustand des Akkus und passen sich darüber hinaus auch an seine Kapazität, die Spannung und das Alter des Speichers an. Derartige Laderegler ermöglichen dann einen optimalen Ladevorgang.

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■

In einem Inselsystem bilden das Solarmodul und der Akku eine feste Einheit. Von der Kapazität des Akkus und dem vorgesehenen Energiebedarf hängt dabei die Dimension des benötigten Solarmoduls ab. Man sollte also bei der Auswahl dieser Komponenten besondere Sorgfalt walten lassen.

Die in der Solartechnik gebräuchlichen Bleiakkus verkraften nicht jeden Ladestrom. Er darf 10 % der Akkukapazität nicht überschreiten. Bei einem 40-Ah-Akku bedeutet dies, dass der Ladestrom die 4-Ampere-Marke nicht überschreiten sollte. Dieser Wert muss auf jeden Fall bedacht werden.

Dem Laderegler kommt in einer Solaranlage unter anderem die Aufgabe zu, eine Überladung zu vermeiden.

Experten-Tipp Strombedarf und Ladezeit Der Strombedarf eines Haushaltsgeräts, z. B. eines Fernsehers, lässt sich unkompliziert ermitteln. Im einfachsten Fall hat der Hersteller ihn bereits angegeben. Ansonsten genügt eine einfache Formel: Strom (in Ampere) =

Leistung (in Watt) Spannung (in Volt)

Ein 12-Volt-Fernseher mit einer Leistung von 30 W benötigt also einen Strom von 30 W : 12 Volt = 2,5 A. Betreibt man ein solches Gerät vier Stunden lang, verbraucht es genau 10 Amperestunden (Ah) Strom. Ist das Gerät an einen 40-Ah-Akku angeschlossen, befinden sich nach diesen vier Stunden noch 30 Ah Strom im Speicher. Ein Solarmodul, das 0,4 A Ladestrom liefert, braucht also knapp drei Stunden, um den Akku um 1 Ah wieder aufzuladen. 10 Ah sind demnach nach ca. 30 Stunden wieder „aufgefüllt“.

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Verschiedene Anlagentypen Abhängig davon, wie die örtlichen Gegebenheiten Ihres Eigenheims sind und welchem Zweck sie dienen sollen, können verschiedene Photovoltaikanlagentypen zum Einsatz kommen. Solare Dachanlagen

Sollte die Ausrichtung Ihres Dachs für die Montage einer Solaranlage nicht geeignet sein, bietet sich unter Umständen auch eine Fassadenanlage an.

Im Eigenheimbereich haben solare Dachanlagen die größte Verbreitung. Der große Vorteil der Solardachanlagen besteht darin, dass sie keine zusätzlichen Flächen benötigen, sie werden einfach auf das bereits existierende Dach montiert. Darüber hinaus gibt es auch die Möglichkeit, ein Energiedach auf das Eigenheim zu setzen. Hier besteht dann das komplette Dach aus Solarmodulen. Auch Besitzer eines Flachdach-Bungalows müssen nicht auf die eigene Photovoltaikanlage verzichten. Für Flachdächer sind spezielle Rahmenkonstruktionen erhältlich, auf die Sie die Module montieren können. Unter Umständen ist die optimale Ausrichtung der Module in diesem Fall sogar einfacher als auf einem Schrägdach. Fassadenanlagen Solaranlagen werden nicht nur auf Dächern montiert. Fassadenanlagen, die – wie ihr Name schon sagt – an der Hausfassade montiert werden, sind bei Eigenheimen zwar nicht sehr gebräuchlich, können unter Umständen aber vielleicht eine Alternative zu Dachanlagen darstellen (z. B. wenn das Dach ungünstig ausgerichtet ist bzw. den Belastungen einer Dachanlage nicht standhalten würde). Fassadenanlagen empfangen gegenüber Dachanlagen, die optimal ausgerichtet sind, jedoch über

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das Jahr gerechnet weniger Globalstrahlung. Daher muss man hier auch mit niedrigeren Erträgen rechnen. Frei stehende Anlagen Zuletzt gibt es noch die Möglichkeit, mit einer frei stehenden Solaranlage Strom zu erzeugen. Hier werden die Solarmodule auf spezielle Ständer montiert, die dann optimal zur Sonne ausgerichtet werden können.

Planung und Installation Nachdem Sie die einzelnen Komponenten einer Photovoltaikanlage kennengelernt haben, geht es im Folgenden um die Planung und Installation des Kraftwerks. Grundsätzlich empfiehlt es sich, mit einem

Bei ausreichend Platz im eigenen Garten können die einzelnen Solarmodule natürlich auch frei stehend aufgestellt werden.

Experten-Tipp Wann ist eine Dachanlage sinnvoll? Ob für Ihr Haus eine Dachanlage infrage kommt oder nicht, hängt im Wesentlichen von zwei Faktoren ab: Auf der einen Seite muss die Statik Ihres Daches die zusätzlichen Belastungen, die durch eine Solaranlage verursacht werden, aushalten können. (Dabei handelt es sich nicht nur um ihr Gewicht, sondern auch um Kräfte, die durch Wind oder Schneelast verursacht werden. Wie hoch diese Belastungen sein dürfen, legt DIN 1055-5 fest.) Außerdem spielt die Ausrichtung des Daches eine wesentliche Rolle. Eine optimale Orientierung haben Photovoltaik-Module bei einer Dachneigung von 26 Grad auf einem nach Süden ausgerichteten Dach. Allerdings können Photovoltaikanlagen auch gute Ergebnisse erzielen, wenn die Ausrichtung nicht ganz optimal ist, sie sollte jedoch nicht zu sehr vom Optimum abweichen.

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Fachbetrieb oder einem Planungsbüro zusammenzuarbeiten, denn dort hat man bereits viel Erfahrung mit der Realisierung eines derartigen Vorhabens. Größe der Photovoltaikanlage

Bei der Planung einer Photovoltaikanlage spielen neben dem Stromertrag auch noch finanzielle Aspekte eine Rolle. Überlegen Sie im Vorfeld, wie viel Sie bereit sind, in die Anlage zu investieren.

In einem ersten Planungsschritt ist festzulegen, wie groß die Anlage sein soll. Dies ist in erster Linie von zwei Gesichtspunkten abhängig: der vorhandenen Fläche und den finanziellen Mitteln. Die Gesamtgröße einer Photovoltaikanlage lässt sich mit der folgenden Faustformel überschlagen: 1 kWp (Kilowatt-Peak) = 10 m2 Photovoltaik-Fläche. Für die Kosten der Anlage kann annähernd Folgendes veranschlagt werden: 1 kWp = 10 m2 Photovoltaik-Fläche kostet zwischen 4.500 und 6.000 Euro. Damit die PV-Anlage eine Einspeisevergütung nach dem EEG erhält, muss sie eine Leistung von mindestens 1 kWp erbringen. Das entspricht einer Modulfläche von ca. 10 m2. Für die Versorgung einer vierköpfigen Familie, die etwa 3.500 Kilowattstunden Strom pro Jahr verbraucht, benötigt man rein rechnerisch eine Anlage von etwa 35 m2. Die durchschnittliche Leistung von PV-Anlagen auf Eigenheimen bewegt sich zwischen 2 und 10 kWp. Geeigneter Standort Eine Photovoltaikanlage bringt keine optimalen Erträge, wenn ihr Standort nicht sorgfältig ausgewählt wurde. Insbesondere Verschattungen oder Teilverschattungen können sich in deutlichem Maße negativ auf den Ertrag der gesamten Anlage auswirken. Auch Verschmutzungen der Solarmodule können zu Ertragsminderungen führen. Sie sollten bei der Planung Ihrer Anlage also die möglichen Ursachen für Verschmutzungen ausschließen.

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Liegt die Kollektorfläche oder Teile von ihr im Laufe des Tages für einen längeren Zeitraum im Schatten eines Gebäudes, Baumes oder anderer landschaftlicher Merkmale, müssen Sie mit bisweilen empfindlichen Einbußen bei den Erträgen rechnen, da die Leistung eines Solarmoduls schon deutlich abnimmt, wenn nur eine einzige Solarzelle im Schatten liegt. Deshalb ist es wünschenswert, derartige Verschattungen möglichst zu vermeiden bzw. ihre Dauer so kurz wie möglich zu halten. Um mögliche Verschattungen zu erkennen, können Sie einen Sonnenstandanalysator einsetzen. Das ist eine Art Fernrohr, mit dem es möglich ist, die Landschaftssilhouette aus der Sicht des Solargenerators zu betrachten. Auf einer transparenten Folie sind die Sonnenbahnen zu den verschiedenen Jahreszeiten eingezeichnet. Wenn Sie den Analysator so ausgerichtet haben, wie ihr Solargenerator später montiert werden soll, können Sie sehen, welche Hindernisse die Solarzellen verschatten. Sie können aber auch ein Digitalfoto machen und einer speziellen Software die Analyse überlassen.

Um schon in der Planungsphase Probleme mit einer möglichen Verschattung zu erkennen, können Sie einen Sonnenstandanalysator einsetzen.

Experten-Tipp Solarstromvergütungen laut EEG Laut EEG gibt es im Jahr 2009 folgende Einspeisevergütungen pro kWh Solarstrom: Gebäudeanlagen ab 30 kW ab 100 kW Fassadenbonus Freilandanlagen

43,01 ct 40,91 ct 39,58 ct 5,00 ct 31,94 ct

Dieser Betrag verringert sich jährlich um 5 % (bei Freilandanlagen um 6,5 %).

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Optimal ist ein Standort, der gar keine Verschattungen aufweist. In der Praxis wird es aber schwer sein, einen derartigen Ort zu finden. Hier müssen Sie dann abwägen und gegebenenfalls auch mit einem Fachmann besprechen, wie viel Schatten auf den Solarmodulen Sie noch tolerieren möchten. Montagearten

Eine einfache Art der Aufstellung ist die Aufdachmontage, bei der das Dach in seiner bisherigen Form erhalten bleibt.

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Die häufigsten Montagearten für Eigenheime sind: Aufdachmontage: Bei dieser Art der Montage werden die einzelnen Module mit einer Metallkonstruktion auf der bestehenden Dacheindeckung befestigt. Diese bleibt dabei erhalten und behält damit ihre ursprüngliche Wasser abweisende Funktion. Das hat den Vorteil, dass die einzelnen Solarmodule gut hinterlüftet werden können und man sich über das Problem der Überhitzung keine weiteren Gedanken machen muss. Die Montage von Solarmodulen auf einem Flachdach ist im günstigsten Fall sehr einfach. Die Gestelle für die Solarmodule werden auf das Flachdach gestellt und mit Gewichten beschwert, damit sie den Belastungen standhalten können. Hier werden schnell Werte von 90 bis 125 kg pro Quadratmeter erreicht. Allerdings muss die Statik Ihres Daches noch einige Reserven aufweisen, um die Module derart befestigen zu können. Kann das Dach die Belastung nicht tragen, müssen Sie die Ständer für die Module am Dach verschrauben. Dabei ist es wichtig, darauf zu achten, dass das Dach dicht bleibt (was bei Flachdächern zuweilen nicht ganz einfach sicherzustellen ist). Im Januar 2009 präsentierte das amerikanische Unternehmen Solyndra eine neue Generation von Solarmodulen, bei der Sie auf jeden Fall auf eine aufwendige Verschraubung auf der Dachhaut und die

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damit verbundenen Schwierigkeiten verzichten können. Diese Module sind röhrenförmig. Mehrere von ihnen werden in einen Rahmen montiert, der anschließend einfach auf das Dach gelegt werden kann. Wegen der Zwischenräume zwischen den einzelnen „Röhren“ sind diese neuen Module nicht windgefährdet und können daher nicht vom Dach geweht werden. Eine weitere Befestigung, so die Herstellerfirma, sei daher nicht nötig. Außerdem seien die Module durch ihre „Architektur“ besser belüftet und könnten so eine bessere Leistung erbringen. Wie sich die neuartigen Module in der Praxis bewähren, bleibt abzuwarten. Wenn die Versprechungen des Herstellers jedoch der Realität entsprechen, könnte hier eine interessante Alternative für Besitzer von Flachdächern auf den Markt kommen. Lohnend ist das System allerdings erst bei größeren Flächen. Indachmontage: Das Konstruktionsprinzip von Indachanlagen ist unkompliziert: Sie bestehen aus einem nicht selbst tragenden Rahmenwerk aus Metall, das auf der bereits vorhandenen Dachunterkonstruktion befestigt wird. Je nach Beschaffenheit der Unterkonstruktion ist es allerdings nötig, eine zusätzliche Bei der Aufdachmontage bleiben die Ziegel auf dem Dach und behalten so weiterhin ihre Wasser abweisende Funktion.

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Dachlattung anzubringen, damit die Profile des Rahmens montiert werden können. In diesen Rahmen werden schließlich die Solarmodule eingesetzt. Sie ersetzen die Dachziegeln. Besonders günstig wird diese Montage, wenn Sie Ihr Dach sowieso erneuern wollen. Dann kommen kaum Mehrkosten auf Sie zu. Auswahl der Module Beim Kauf der Solarmodule sollten Sie besonders auf die Prüfzertifikate und deren Echtheit achten.

Wenn Sie die Planungen für Ihre Photovoltaikanlage abgeschlossen haben, wartet unter Umständen noch eine Reihe von Genehmigungsverfahren auf Sie.

Auch für Solarmodule gibt es mittlerweile einige Prüfzertifikate. Es sollten für Sie nur Module infrage kommen, die das Zertifikat nach IEC 61215 und die Schutzklasse II vorweisen können. Dieses Zertifikat ist der Nachweis darüber, dass das Modul die in der Norm festgelegte anspruchsvolle Qualitätsprüfung bestanden hat. Dazu zählt u. a. eine Hagelschlagsimulation. Aber Achtung: Es sind bereits Module auf dem Markt aufgetaucht, die mit gefälschten Zertifikaten versehen waren. Das lässt sich allerdings leicht nachprüfen, wenn Sie auf der Internetseite des angegebenen Prüfinstituts nachsehen, ob das entsprechende Modul dort aufgeführt ist. Wirbt der Hersteller eines Solarmoduls mit Bezeichnungen wie „Fertigung gemäß IEC 61215“, ist Vorsicht geboten. Das bedeutet nämlich nicht unbedingt, dass das Produkt die Prüfung auch tatsächlich bestanden hat, sondern lediglich, dass der Anbieter davon ausgeht, sein Modul würde die Prüfung bestehen. Nötige Genehmigungen für eine Photovoltaikanlage Wer eine Photovoltaikanlage bauen und in Betrieb nehmen möchte, muss sich nicht nur mit steuerlichen Aspekten beschäftigen, sondern auch einige Genehmigungen einholen und Rechtsvorschriften beachten. Das betrifft bei netzgekoppelten Anlagen zunächst einmal die Genehmigung vom zuständigen Energieversor-

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gungsunternehmen, Energie in das öffentliche Netz einspeisen zu dürfen. Eine solche Genehmigung wird für gewöhnlich erteilt, es empfiehlt sich aber, das Unternehmen bereits in die Planung mit einzubeziehen. Das Antragsverfahren hierzu übernimmt häufig der Handwerksbetrieb, der Ihre Anlage installiert. Wenn die Generatorfläche parallel zur Dachfläche oder an der Fassade angeordnet ist, sind Solaranlagen baurechtlich gesehen genehmigungsfrei. Werden die Solarmodule hingegen aufgeständert, um so eine bessere Ausrichtung zur Sonne zu erzielen, sind in den meisten Bundesländern nur noch Anlagen bis zu einer bestimmten Generatorfläche genehmigungsfrei. Wo der Grenzwert liegt, können Sie bei den zuständigen

Für Besitzer von denkmalgeschützten Häusern ist die Montage von Solaranlagen zum Teil mit erheblichen Auflagen verbunden.

Experten-Tipp Inbetriebnahmeprotokoll Bei jeder Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage muss ein sogenanntes Inbetriebnahmeprotokoll geschrieben werden. Dieses Protokoll dokumentiert wichtige Anlagendaten und elektrische Messwerte. Folgende Punkte sollten dabei auf jeden Fall aufgenommen werden: ■ Erdungswiderstand der Erdungsanlage ■ Isolationswiderstand des PhotovoltaikGenerators ■ Isolationswiderstand der Gleichstromhauptleitung ■ Generator-Leerlaufspannung ■ Strang-Leerlaufspannung für jeden Strang ■ Strang-Kurzschlussstrom für jeden Strang ■ Spannungsabfall über jede Diode (bei Anlagen mit Strangdioden) ■ Spannungsabfall über jede Sicherung (bei Anlagen mit Strangsicherung)

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Bauämtern erfragen. Sollte eine Baugenehmigung eingeholt werden müssen, können Sie oft ein vereinfachtes Verfahren verwenden. Sind Sie der Besitzer eines denkmalgeschützten Gebäudes, müssen Sie Ihre Photovoltaikanlage auf jeden Fall genehmigen lassen. Sind alle Hürden genommen, und ist die Anlage betriebsbereit, muss sie eine letzte Prüfung überstehen. Hierbei geht es insbesondere darum, ob sie DIN VDE 0100 Teil 610 und BGV A2 entspricht. Dies gilt auch für den Fall einer Erweiterung oder Änderung einer bereits bestehenden Anlage. Hier geht es dann abschließend nur noch um die Prüfung der vorgenommenen Änderungen. Wartung einer Photovoltaikanlage Ebenso wie bei einer solarthermischen Anlage werden Sie auch bei einer Photovoltaikanlage um regelmäßige Wartungsarbeiten nicht umhin kommen.

Ähnlich wie solarthermische Anlagen verursachen Photovoltaikanlagen nur einen geringen Wartungsaufwand. Regelmäßig sollten Sie folgende Punkte überprüfen: ■ Werfen Sie täglich einen Blick auf die Störungsanzeige Ihres Wechselrichters. ■ Kontrollieren Sie einmal im Monat den Ertrag Ihrer Anlage. Befindet er sich noch im Schnitt der Vormonate? Sehen Sie sich auch die Solarmodule an und reinigen Sie diese gegebenenfalls. ■ Eine halbjährliche Kontrolle der Leitungen, Sicherungen und des Generatoranschlusskastens (falls vorhanden) empfiehlt sich. ■ Alle drei bis vier Jahre sollten Sie die Messungen, die Sie vor Inbetriebnahme Ihrer Anlage haben vornehmen lassen, durch eine Fachkraft wiederholen lassen. Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage ist auf mindestens 20 Jahre ausgelegt.

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Rentabilität von Solaranlagen Die Hauptkosten bei der Erstellung einer Solaranlage entstehen durch die genau zu kalkulierenden Anschaffungskosten. Demgegenüber stehen die eingesparten Kosten für konventionellen Brennstoff. Da diese ständig steigen, erscheint die Solarthermie auf mittlere Sicht als wirtschaftliche Alternative. Zusätzlich können Sie als Besitzer einer Solaranlage davon profitieren, wenn weitere CO2-Energieabgaben erhoben werden oder die Ökosteuern steigen. Im Hinblick auf die Photovoltaik sieht es ein wenig anders aus. Zwar haben Sie es hier mit höheren Investitionskosten zu tun, dafür erhalten Sie aber für den von Ihnen produzierten Strom eine gesetzlich festgeschriebene Vergütung. Eine Anlage, die 5 kWp Leistung erbringt, kostet durchschnittlich zwischen 20.000 und 25.000 Euro. Durch die Einspeisevergütung erhalten Sie gut 25.000 Euro innerhalb der ersten 20 Betriebsjahre. Nicht eingerechnet sind hier steuerliche Effekte. Insgesamt sind demnach Photovoltaikanlagen durchaus lohnende Objekte. Bei Photovoltaikanlagen haben Sie im Unterschied zu solarthermischen Anlagen den Vorteil, nach der Inbetriebnahme Geld zu erhalten.

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Checkliste Was müssen Sie bei der Installation einer Solaranlage im Vorfeld beachten bzw. entscheiden? Solarthermische Anlagen ❏ Soll die Anlage nur Warmwasser produzieren? ❏ Soll die Anlage auch die Heizung unterstützen? ❏ Ist genug Platz vorhanden, um die Kollektoren zu befestigen? ❏ Können Sie die Kollektoren in südlicher Richtung ausrichten? ❏ Hält die Statik Ihres Dachs die erhöhten Belastungen durch eine Solaranlage aus? ❏ Ist Ihr Dach in einem guten baulichen Zustand, damit die Anlage nicht in naher Zukunft wieder für Reparaturarbeiten am Dach deinstalliert werden muss? ❏ Möchten Sie preiswertere Flachkollektoren, die aber höhere Wärmeverluste aufweisen? ❏ Bevorzugen Sie die teureren Röhrenkollektoren mit geringen Wärmeverlusten? ❏ Wie groß muss der Wärmespeicher sein? ❏ Wird sich der Haushalt in absehbarer Zeit vergrößern? Dann muss auch ein größerer Speicher gewählt werden.

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❏ Passt der Wärmespeicher zu Ihrer Solaranlage (nur Warmwasser oder Kombispeicher)? Photovoltaikanlagen ❏ Wollen Sie die Anlage im Ferienhaus, Campingwagen oder bei kleineren Anwendungen wie einer Garagentorsteuerung oder einem Springbrunnen im Garten einsetzen? Dann sollten Sie eine Inselanlage auswählen. ❏ Möchten Sie Ihren Strom auf dem Dach Ihres Eigenheims produzieren und ins Netz einspeisen? Dann ist eine netzgekoppelte Anlage das Richtige für Sie. ❏ Welche Art von Kollektoren möchten Sie installieren? ❏ Ist genug Platz vorhanden, um die Kollektoren zu befestigen? ❏ Können Sie die Kollektoren in südlicher Richtung ausrichten? ❏ Können Sie die Kollektoren mit einer Neigung von ca. 30 Grad montieren?

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❏ Können Sie die Kollektoren verschattungsfrei oder zumindest weitgehend verschattungsfrei installieren? ❏ Hält die Statik Ihres Dachs die erhöhten Belastungen durch eine Solaranlage aus? ❏ Ist Ihr Dach in einem guten baulichen Zustand, damit die Anlage nicht sofort wieder deinstalliert werden muss, um das Dach zu reparieren? ❏ Welche Montageart bevorzugen Sie für die Anlage (Aufdach, Indach, Fassade, aufgeständert)?

Bei Inselanlagen ❏ Wie viel Strom wollen Sie produzieren? Danach richtet sich die Größe der Kollektorfläche. ❏ Wollen Sie einen Akku in die Anlage integrieren? ❏ Passen der Akku und die Kollektoren zusammen? ❏ Haben Sie den richtigen Laderegler ausgewählt? Bei netzgekoppelten Anlagen ❏ Welche Wechselrichter möchten Sie einsetzen (Modulwechselrichter, Strangwechselrichter, Zentralwechselrichter)? ❏ Wo können die Wechselrichter montiert werden, um möglichst viel des kostspieligen Gleichstromkabels einzusparen? ❏ Haben Sie mit Ihrem Netzbetreiber Kontakt aufgenommen? ❏ Wo findet der Einspeisezähler Platz?

Information: Für solarthermische Anlagen sind folgende DIN-Normen relevant: DIN 1055-5, DIN 1988 (alle Teile), DIN 50930-6, DIN EN 12828, DIN EN 12953-6, DIN EN 12975 (alle Teile), DIN EN 12976 (alle Teile), DIN EN 60904 (alle Teile), DIN EN 61194, DIN EN 61215, DIN EN 61427, DIN EN 61727, DIN V ENV 12977 (Vornorm, alle Teile), Reihe DIN VDE 0100.

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Wissenswertes zu Kraft-Wärme-Kopplung

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Uneffektive Kraftwerke sind ein Relikt aus Zeiten, als man die Energieressourcen noch für nahezu unerschöpflich hielt und Umweltverschmutzung kein Thema war. Mittlerweile gibt es aber Konzepte, den Wirkungsgrad von Kraftwerken (egal, ob es sich dabei um Großkraftwerke oder kleine Anlagen für Ihr Eigenheim handelt) entscheidend zu verbessern. Die Zauberformel lautet hier Kraft-WärmeKopplung.

Dampf). Ein großer Teil der erzeugten Wärme geht aber als Abwärme verloren. Bei der Kraft-WärmeKopplung wird genau diese Abwärme noch zusätzlich genutzt – und zwar zum Heizen oder im großen Stil als Prozesswärme für industrielle Fertigungen. Auf diese Weise können 80 bis 90 % der Energie eines Brennstoffs genutzt werden. Die KraftWärme-Kopplung stellt also gegenüber herkömmlichen Konzepten einen enormen Fortschritt dar.

Prinzip der Kraft-WärmeKopplung

Einsatz von Kraft-WärmeKopplung

Das Prinzip der Kraft-WärmeKopplung ist nicht neu. Schon im 19. Jahrhundert wurden Kraftmaschinen erfunden, die sich ihrer bedient haben. Bei diesen besonderen Maschinen wird sowohl die mechanische Energie als auch die Wärme, die bei ihrer Produktion entsteht, genutzt. An einem kleinen Beispiel lässt sich das Prinzip am besten erklären: Bei der Erzeugung von Strom wird in den meisten Fällen ein Brennstoff (Kohle, Erdgas, Erdöl oder auch ein Biokraftstoff) verbrannt und mit der Wärme eine Turbine angetrieben (z. B. durch die Erzeugung von

Die Kraft-Wärme-Kopplung kann fast überall zum Einsatz kommen, wo Wärme gebraucht wird. Ein besonders effektives Beispiel ist hier die Einspeisung der Wärme in ein Fernwärmenetz. So kann gleichzeitig der Strom für ganze Stadtteile oder Häuserblocks wie auch die benötigte Wärme (zum Heizen und für die Gewinnung von Warmwasser) bereitgestellt werden. Sehr viel lässt sich mittels Motoren und Gasturbinen, künftig wohl auch mittels Brennstoffzellen, aus einem Brennstoff herausholen. Dabei liegt der Brennstoff im Idealfall im gasförmigen oder flüssigen Zustand

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vor. Bei diesen Motoren kann es sich z. B. um optimierte Modelle aus dem Pkw-, Lkw-, Schiffsmotorenoder Flugzeugbau handeln, es müssen also nicht komplett neue Prinzipien „erfunden“ werden. Die mit ihnen realisierten Anlagen zur KraftWärme-Kopplung werden zumeist als Blockheizkraftwerke (kurz: BHKW) bezeichnet. Derartige BHKW sind mittlerweile in ganz unterschiedlichen Größenordnungen zu erhalten. Auch für den Einsatz in Ihrem Eigenheim befinden sich Anlagen auf dem Markt.

BHKW für zu Hause Bei diesen Kleinanlagen, auch MiniBHKW genannt, befinden sich alle benötigen Komponenten einschließlich der Steuerung in einem kompakten Block, den Sie nur noch in Ihr Haus transportieren und dort anschließen lassen müssen. Den Strom, den Sie mit Ihrem Kraftwerk produzieren, können Sie entweder in das öffentliche Netz einspeisen (und erhalten dann dafür eine Einspeisevergütung) oder auch selbst verbrauchen. Derzeit müssen Sie für ein Mini-BHKW noch mit Anschaffungskosten zwischen 15.000 und 20.000 Euro rechnen, die Preise dürften aber künftig fallen.

Blockheizkraftwerke sind inzwischen in Größen erhältlich, die einen Einsatz auch für Einfamilienhäuser sinnvoll macht.

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Umweltwärme Kapitelübersicht Umweltwärme Wärmepumpen Energiequelle Erde Energiequelle Wasser Energiequelle Luft

84 Planung und Kosten 90 einer Wärmepumpenanlage 101 97 Kombination einer 99 Solaranlage mit einer Wärmepumpe 104

Heizen mit Erde, Luft und Wasser Schon geringe Ausgangstemperaturen reichen aus, um mithilfe einer Wärmepumpe im Haus eine wohlige Wärme zu erzeugen.

Auf den ersten Blick ist die Möglichkeit, Wärme aus der Erde, Luft oder Wasser zum Heizen zu nutzen, paradox. Schließlich benötigt man in Zeiten, in denen Erde, Wasser und Luft besonders hohe Temperaturen aufweisen – also im Sommer – keine Heizung. Wenn man dann allerdings eine warme Heizung bitter nötig hat, sind die Temperaturen draußen klirrend kalt. Dass sich die drei Elemente aber in der Tat hervorragend zum Heizen nutzen lassen, liegt an einer großartigen Maschine: der Wärmepumpe.

Wärmepumpen Die Tatsache, dass Wärmepumpen scheinbar aus dem Nichts Wärme produzieren, versetzt Menschen immer wieder in Erstaunen. Zum besseren Verständnis hilft ein Blick auf das Funktionsprinzip dieser Maschinen, um zu zeigen, dass es sich dabei nicht um Zauberei, sondern um schlichte Physik handelt. Um die physika-

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lischen Vorgänge in einer Wärmepumpe zu verstehen, sind ein paar (einfache) Grundlagen nötig. Fest, flüssig und gasförmig, das sind die drei Zustände, in denen die Materie vorliegt. Die Wissenschaftler sprechen in diesem Zusammenhang auch von Aggregatzuständen. Nun kann Materie ihren Aggregatzustand ändern – Wasser verdampft und wird gasförmig oder gefriert. Ein solcher Übergang von einem in einen anderen Zustand heißt in der Fachsprache Phasenwechsel. Und der ist genau das zentrale Element einer Wärmepumpe, denn ein Phasenwechsel besitzt ganz spezielle Eigenschaften: Er bindet sehr viel Energie. Ein weiteres physikalisches Prinzip ist wichtig, um die Vorgänge in einer Wärmepumpe verstehen zu können. Zwischen dem Druck, unter dem ein Gas steht, und seiner Temperatur besteht ein direkter Zusammenhang. Dabei gilt: Je höher der Druck, desto höher ist die Temperatur. Die Umkehrung dieses Satzes gilt natürlich ebenso.

Erde, Luft und Wasser, kombiniert mit einer Wärmepumpe, ermöglichen das ganze Jahr über eine angenehme Wärme im Haus.

Funktionsprinzip der Wärmepumpe Im Kreislauf einer Wärmepumpe finden gleich mehrere Phasenübergänge statt, nämlich Verdampfung, Verdichtung, Verflüssigung und Entspannung. In dem geschlossenen Kreislauf befindet sich ein Kältemittel (festgelegt nach DIN EN 378-1; man kann es auch allgemein Arbeitsmittel nennen). Diese Substanz hat einen äußerst geringen

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Neben der Wärme aus der Umwelt ist für den Betrieb einer Wärmepumpe auch noch Strom notwendig.

Siedepunkt und verdampft bereits bei einer Temperatur von etwa 0 °C. Beim Verdampfen entzieht das Kältemittel der Umgebung Wärme. Diese Wärme wird der Wärmepumpe in Form von Umweltwärme zur Verfügung gestellt. Das nun gasförmige Kältemittel gelangt zu einem elektrisch angetriebenen Kompressor. Dort wird es weiter verdichtet, sein Druck erhöht sich und folglich steigt auch seine Temperatur weiter an. Nun gibt das Kältemittel in einem Wärmetauscher seine Wärme an das Heizungswasser ab. Dabei kühlt es sich ab, wird wieder flüssig und der Kreislauf beginnt von vorn. Dadurch kann die Wärmepumpe die recht niedrigen Temperaturen, die ihr durch die Umweltwärme zur Verfügung gestellt werden, in Heizwärme verwandeln. Neben der Umweltwärme benötigt die Maschine noch elektrischen Strom, um den Kompressor zu betreiben und den Kreislauf in Schwung zu halten. Energieeffizienz 75 % ihrer Leistung erzielt eine Wärmepumpe durch die Nutzung der Umweltwärme, nur 25 % durch her-

Experten-Tipp Jahresarbeitszahl Die Jahresarbeitszahl spielt bei Wärmepumpen, die mit elektrischem Strom betrieben werden, eine wesentliche Rolle. Sie ist ein Maß für das Verhältnis zwischen Stromeinsatz und Wärmeabgabe. Eine Jahresarbeitszahl von 4 sagt z. B. aus, dass Sie mit einem Stromeinsatz von 1 kWh eine Heizenergie von 4 kWh erzielen können. Die Jahresarbeitszahl stellt also ein Maß dar, das es erlaubt, die Effizienz verschiedener Wärmepumpen miteinander zu vergleichen.

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kömmliche Energie für den Kompressor. Sie können auf diese Weise 50 % Ihrer Heizkosten sparen und den CO2-Ausstoß um 30 % reduzieren. Wärmepumpen, die mit der Energiequelle Luft betrieben werden, erreichen derzeit eine Jahresarbeitszahl zwischen 2,5 und 3,5. Die Effizienz von mit Erdwärme betriebenen Pumpen liegt mit Werten zwischen 3,0 und 5,0 bereits deutlich darüber. Damit dürfte allerdings noch nicht „das Ende der Fahnenstange“ erreicht sein. Viele Experten gehen davon aus, dass sich die Effizienz in den nächsten 15 Jahren noch einmal deutlich steigern könnte. Dann könnte im Zusammenhang mit der Luft eine Jahresarbeitszahl von 4,0 und mit der Erdwärme auch eine von 6,0 erreicht werden. Außerdem forscht man derzeit an neuen Wärmepumpen, bei denen anstelle des Kältemittels Magneten zum Einsatz kommen. Die Wissenschaft geht davon aus, dass mit solchen neuen Maschinen Jahresarbeitszahlen von 5,0 bis 10,0 je nach Energiequelle erreicht werden können. Betriebsweisen Wenn Sie sich entschließen, Wärme mithilfe einer Wärmepumpe zu erzeugen, müssen Sie sich nicht nur entscheiden, welchem Energieträger Sie den Vorzug geben, Sie haben auch die Wahl zwischen unterschiedlichen Betriebsweisen, die im Folgenden kurz vorgestellt werden. Man unterscheidet die monovalente, bivalente und monoenergetische Betriebsweise: Monovalente Betriebsweise: Bei einem monovalenten Betrieb deckt die zum Einsatz kommende Wärmepumpe den Wärmebedarf zu 100 %. Andere Heizsysteme kommen hier nicht zum Einsatz. Das funktioniert nur mit Wärmequellen, die ganzjährig zur Verfügung ste-

Wärmepumpen können entweder monovalent, also als alleinige Wärmequelle, oder bivalent mit Unterstützung anderer Heizsysteme eingesetzt werden.

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Eine Möglichkeit des bivalenten Betriebs ist die zusätzliche Inbetriebnahme eines Holz-Pelletofens.

Auch bei der bivalenten Betriebsweise schaltet sich die zweite Wärmequelle nur in Ausnahmefällen zu.

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hen und nahezu konstant Wärme liefern. Die Außenluft eignet sich in diesem Fall nicht als Energiequelle. Grundwasser und Erdsonden sind für den monovalenten Betrieb geeignet. Erdkollektoren müssen recht groß ausgelegt werden, damit sie auch bei kalten Außentemperaturen noch genug Wärme „einfangen“ können. Mehr zu den unterschiedlichen Kollektoren und Arten, die Umweltwärme nutzbar zu machen, erfahren Sie auf den Seiten 91 ff. Bivalente Betriebsweise: Im bivalenten Betrieb deckt die Wärmepumpe den Wärmebedarf zum größten Teil allein. Unterschreitet die Außentemperatur aber einen bestimmten Punkt (der dann Bivalenzpunkt genannt wird), schaltet sich eine weitere Wärmequelle, z. B. eine Holzpellet-Heizung oder eine solarthermische Anlage, zu. Dann arbeiten die Wärmepumpe und die zweite Wärmequelle gemeinsam weiter. Bei dieser Betriebsweise der Wärmepumpe gibt es aber auch noch ein alternatives Konzept. Im sogenannten bivalenten alternativen Betrieb schaltet sich die Wärmepumpe beim Erreichen einer bestimmten Temperatur kom-

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plett ab und überlässt der zweiten Wärmequelle das Feld vollständig. Monoenergetischer Betrieb: Wenn Sie die Wärmepumpe im monoenergetischen Betrieb betreiben möchten, benötigen Sie zusätzlich einen Wärmespeicher. Diese Betriebsart kommt vorwiegend zur Bereitstellung von Warmwasser zum Einsatz. Wenn dann – in hiesigen Breitengraden nur an wenigen Tagen im Jahr – die Außentemperaturen wirklich tief sinken, schaltet sich im Wärmspeicher ein Heizstab zu, der dabei hilft, das Wasser auf der richtigen Temperatur zu halten. Einsatz der Wärmepumpe Grundsätzlich lässt sich eine Wärmepumpe in zwei verschiedenen Bereichen einsetzen: zur Heizung und zur Bereitstellung von Warmwasser. Um mit einer Wärmepumpe effektiv heizen zu können, ist ein Heizungssystem erforderlich, das mit vergleichsweise geringen Temperaturen eine gute Leistung erbringt. Diese Voraussetzungen erfüllt insbesondere eine Fußbodenheizung (nach DIN EN 1264 [alle Teile]; Allgemeines zu Heizungssystemen und deren Optimierung für die Nutzung erneuerbarer Energiequellen legt DIN EN 15377-3 fest). Bei diesen Heizungen benötigt das warme Wasser lediglich eine Vorlauftemperatur von maximal 55 °C, und die Wärmepumpe muss die Wärme, die sie geliefert bekommt, nicht mehr so weit anheben. Die Warmwasserversorgung stellt andere Ansprüche an eine Wärmepumpe als die Heizung: Das Wasser wird ganzjährig gebraucht und das benötigte Temperaturniveau ist höher als bei einer Fußbodenheizung. Deshalb ist hier ein anderes Konzept gefragt. Grundsätzlich unterscheidet man dabei zwischen zentralen

Das beste Heizsystem für den Betrieb einer Wärmepumpe ist die Fußbodenheizung, da hier nur relativ geringe Vorlauftemperaturen notwendig sind.

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Bei der Bereitstellung von warmem Wasser können Sie entweder ein zentrales oder ein dezentrales System einsetzen.

und dezentralen Systemen. Bei der zentralen Warmwasserversorgung kommt entweder die Heizungswärmepumpe, die dann mit einem zusätzlichen Speicher ausgerüstet werden muss (mehr zu Wärmespeichern finden Sie auf Seite 51 ff.), oder eine zusätzliche Wärmepumpe zum Einsatz. Diese Pumpe kann dann entweder die Luft im Aufstellungsraum, die Abluft Ihres Einfamilienhauses oder die Restwärme aus dem Rücklauf des Heizkreises als Wärmequelle nutzen. Bei der dezentralen Versorgung erfolgt die Warmwasserbereitung mit kleineren Elektro-Speichern oder Durchlauferhitzern am Ort des Bedarfes.

Energiequelle Erde Umweltwärme gibt es, seit unser Sonnensystem existiert. Denn es ist die Wärme der Sonne und unserer

Experten-Tipp Planungswerte einer Wärmepumpe Wenn Sie vorhaben, in Ihrem Haus eine Wärmepumpe zu installieren, können Sie bei einem Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von 150 m2 von folgenden Planungswerten für die Wärmepumpe ausgehen: Jahreswärmebedarf: Heizleistung: Jahresarbeitszahl/Erdsonden: Horizontaler Wärmetauscher: Vertikaler Wärmetauscher: Investitionskosten: Energiekosten jährlich:

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16.000 kWh 9 kW › 3,5 200–500 m2 10–100 m Bohrtiefe 16.000–20.000 Euro 570 Euro

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Erde (in deren Innerem immerhin Temperaturen von rund 6.700 ºC herrschen), die man als Umweltwärme bezeichnet. Diese Form von Wärme steht nicht nur im Überfluss zur Verfügung, sie wird auch in den kommenden Millionen Jahren nicht zur Neige gehen und stellt somit den idealen „Brennstoff“ dar, um Ihr Haus oder Ihre Wohnung zu heizen. Die drei Energieträger von Umweltenergie sind Erde, Wasser und Luft. Erdwärmekollektoren Das Erdreich gilt als eine schier unendliche Energiequelle. Im Zusammenhang mit Wärmepumpen sind vor allem die oberen Erdschichten (in einer Tiefe von 1 bis zu ca. 100 m) von Bedeutung. Hier spricht man von oberflächennaher Geothermie. Dabei stammt die Wärme der oberen Erdschichten aus der Sonneneinstrahlung, die entweder direkt oder durch Niederschläge ins Erdreich gerät. Der Wärmespeicher in den unteren Erdschichten wird dagegen durch die Wärme aus dem Inneren der Erde gespeist. Sie können die Energie grundsätzlich mit zwei verschiedenen Kollektortypen gewinnen: mit Erdkollektoren oder Erdwärmesonden. Erdwärmekollektoren sind die Wärmetauscher, die am flachsten unter der Erdoberfläche verlegt werden, dafür aber auch den größten Platzbedarf haben. Sie liegen für gewöhnlich in einer Tiefe von rund 20 cm unter der örtlichen Frostgrenze. Das entspricht einer absoluten Tiefe von etwa 1 bis 1,20 m. Üblicherweise werden Erdwärmekollektoren in zwei verschiedenen Bauarten ausgeführt. Bei der Ausführung als Rohrregister verlaufen im Abstand von 30 bis 80 cm Rohre parallel zueinander. Auf diese Weise werden pro Quadratmeter Fläche zwischen 1,30 und 3 m Rohr verlegt. Die Rohre bestehen üblicherweise aus

Bereits in relativ geringen Tiefen herrschen ausreichende Temperaturen, um diese für die Wärmegewinnung nutzen zu können.

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Ein Nachteil der Erdwärmekollektoren besteht darin, dass sie sehr viel Platz in Anspruch nehmen, der nicht überbaut oder bepflanzt werden darf.

einem speziellen Kunststoff (HDPE-Kunststoff) und sind mit einem Wasser-Frostschutzmittelgemisch, der Sole, gefüllt. Neben der Registerausführung finden auch Kapillarrohrmatten als Erdwärmekollektoren Anwendung. Diese Matten bestehen aus dünnen Kapillarröhrchen, die zumeist aus Polypropylen bestehen und parallel angeordnet sind. An ihrem Kopf- und Fußende sind sie durch Verteilerrohre miteinander verbunden. Auch in ihnen zirkuliert die Sole. Bei dieser Art der Erdwärmenutzung benötigt man allerdings viel Platz, um den Kollektor betreiben zu können. In der Regel ist dies die 1,5- bis 2-fache Fläche des zu beheizenden Raumes. Ein 100-m2-Haus braucht also 150 bis 200 m2 Kollektorfläche. Diese Fläche darf – das kommt noch erschwerend hinzu – nicht überbaut werden. Erdwärmekollektoren nutzen die Sonnenenergie, die durch direkte Wärmeeinstrahlung, den Niederschlag oder Wärmeübertragung durch die Luft in der Erde gespeichert wird. Da sie nur knapp unter der Erdoberfläche verlegt sind, machen sich die verschiedenen Um-

Experten-Tipp Neue Formen Da viele Grundstücke hierzulande nicht die für konventionelle Kollektoren erforderliche Größe aufweisen, haben sich in letzter Zeit neue Formen von Erdwärmekollektoren etabliert. Die Rohre werden zumeist spiralförmig um einen Kern gelagert und dann in Löchern (wie beim sogenannten „Ökopfahl“) oder vergleichsweise platzsparend in Gräben (beim Graben- oder Künettenkollektor) aufgestellt. Die entsprechenden Löcher bzw. Gräben können mit einem Bagger ausgehoben werden, spezielles Bohrmaterial benötigt man also nicht.

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welteinflüsse (d. h. die unterschiedlichen Temperaturen im Winter und im Sommer) auch in ihrem Betrieb bemerkbar. Das hat zur Folge, dass die Wärmepumpe gerade in der Zeit, in der sie am meisten Arbeit verrichten muss (also im Winter), mit den niedrigsten Temperaturen im Erdboden zu tun hat. Dieser Tatsache müssen Sie bei der Planung einer solchen Anlage auf jeden Fall Rechnung tragen, indem Sie diese entsprechend größer dimensionieren. Diesen Nachteilen stehen jedoch vergleichsweise geringe Investitionskosten gegenüber, sodass Erdwärmekollektoren durchaus konkurrenzfähig sind, wenn der geeignete Raum zur Verfügung steht. Erdwärmesonden Erdwärmesonden erschließen den natürlichen Wärmefluss aus dem Erdinneren, der von unten nach oben verläuft. Daher können sie, anders als die Erdwärmekollektoren, unabhängig von den äußeren Witterungsbedingungen stets bei gleichen Temperaturen arbei-

Erdwärmesonden arbeiten nicht mit der oberflächennahen Wärme, sondern stoßen in Tiefen bis zu 100 m vor.

Experten-Tipp Erdwärmekollektoren – Pro und Kontra Pro: ■ Wenig Aufwand bei Auslegung und Einbau ■ Geringe Anschaffungskosten ■ Hohe Lebensdauer ■ Wenn genug Fläche vorhanden ist, nahezu überall einsetzbar Kontra: ■ Hoher Flächenbedarf ■ Überbauung bzw. Versiegelung der Fläche nicht möglich ■ Sensibel gegenüber jahreszeitlichen Temperaturschwankungen

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Erdwärmekollektoren werden in einer Tiefe von 1 bis 1,5 m unter der Erdoberfläche verlegt und beziehen daraus die benötigte Wärme.

Bei der Installation von Erdwärmesonden muss unbedingt darauf geachtet werden, dass mindestens 5 m Abstand zwischen den einzelnen Sonden eingehalten wird.

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ten. Daraus resultiert eine gleichbleibend hohe Arbeitszahl bei entsprechend geringen Betriebskosten. Um diese gleichbleibenden Temperaturen zu erreichen, ist ein Vordringen in größere Tiefen notwendig. Hierzulande erreichen Erdwärmesonden für gewöhnlich eine Tiefe von 30 bis 100 m. Größere Tiefen sind zwar grundsätzlich erreichbar, aber häufig aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht mehr empfehlenswert. Um ein typisches Einfamilienhaus mit dieser Technologie zu versorgen, benötigt man normalerweise ein bis zwei Erdwärmesonden. Es ist aber auch kein Problem, große Gebäude wie Gewerbebetriebe auf diese Weise mit Wärme zu versorgen. Dann sind entsprechend mehr Bohrungen und Sonden nötig. Immer dann, wenn mehr als eine Sonde gesetzt wird, ist es wichtig, einen gewissen Mindestabstand einzuhalten. Es hat sich gezeigt, dass ein Wert von 5 m ausreicht, damit sich die einzelnen Sonden nicht gegenseitig beeinflussen. In die Bohrungen für die Erdwärmesonde werden zumeist ein oder zwei U-Rohre aus HDPE-Kunststoff eingebracht, in denen die Sole zirkuliert. In einem Schenkel des U findet der Vorlauf der Wärmeträger-

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Im Gegensatz zu Kollektoren gehen Sonden nicht in die Fläche, sondern in die Tiefe.

flüssigkeit statt, der zweite Schenkel besorgt den Rücklauf. Seltener sind an dieser Stelle auch Koaxialrohre. Hier findet der Vorlauf außen und der Rücklauf innen statt. Um die Bohrung zu stabilisieren, wird sie mit einem Spezialzement verpresst. Erdwärmesonden bedürfen einer Bohr- und Nutzungsanzeige. In einigen Fällen ist eine wasserrechtliche Genehmigung notwendig. Für gewöhnlich ist der Bau von Erdwärmesonden in Wasserschutzgebieten nicht gestattet. Sollte eine Bohrung gestattet und sinnvoll sein, empfiehlt es sich auf jeden Fall, diese von einem Fachbetrieb durchführen zu lassen.

Experten-Tipp Wärme zuführen Erdwärmesonden lassen sich nicht nur nutzen, um dem Boden Wärme zu entziehen, man kann dem Untergrund mit ihnen auch gezielt Wärme zuführen. Dabei kann es sich etwa um die Abwärme von Kühlsystemen, die im Sommer für gut klimatisierte Räume sorgen, handeln. Im Winter lässt sich diese gespeicherte Wärme dann wiederum zum Heizen nutzen.

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Erdberührte Betonbauteile

Nach dem gleichen Funktionsprinzip wie Erdwärmesonden arbeiten erdberührte Betonbauteile.

Eine praktische Form der Erdwärmenutzung bieten die sogenannten erdberührten Betonbauteile. Bei ihnen handelt es sich um Bauteile, die für die Statik des Gebäudes unbedingt notwendig sind. Je nach Beschaffenheit des Untergrunds müssen z. B. Betonpfähle (Energiepfähle), Schlitz- oder Pfahlwände zur Stabilisierung im Boden verankert werden. Da Beton über eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit verfügt, nutzt man diese statisch notwendigen Bauteile gleichzeitig für geothermische Zwecke. Dazu werden bereits bei der Herstellung Rohre aus HDPE-Kunststoff in die Bauteile eingebracht. Die so gewonnenen Bauteile eignen sich hervorragend zur Gewinnung von geothermischer Wärme oder Kälte. Das weitere Funktionsprinzip unterscheidet sich nicht wesentlich von dem der Erdwärmesonden, sie weisen jedoch als weiteren Vorteil eine höhere Wirtschaftlichkeit auf, da es ohne großen Aufwand möglich ist, die ohnehin notwendigen Betonteile zu Wärmesonden umzurüsten.

Experten-Tipp Erdwärmesonden – Pro und Kontra Pro: ■ Geringer Flächenbedarf, die Fläche ist überbaubar ■ Hohe Jahresarbeitszahl, geringe Betriebskosten ■ Hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer ■ Heizen, Kühlen und Speichern möglich Kontra: ■ Relativ aufwendig in Auslegung und Einbau ■ Hohe Anschaffungskosten ■ Je nach hydrogeologischen Verhältnissen nur eingeschränkt einsetzbar

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Energiequelle Wasser Besonders wirtschaftlich können unter Umständen Grundwasser-Wärmepumpenanlagen arbeiten. Sie nutzen oberflächennahes Grundwasser als Wärmequelle. Normalerweise weist das Grundwasser knapp unter der Erdoberfläche eine Temperatur von 8 bis 10 °C auf und hält diese das ganze Jahr hindurch konstant auf dem gleichen Niveau. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist, dass kein Wärmetauscher in der Erde nötig ist und so Verluste bereits bei der Entnahme der Wärme vermieden werden können. Das ermöglicht besonders hohe Jahresarbeitszahlen und verschafft Anlagen mit einer Wärmeleistung, die größer als 10 kW ist, einen deutlichen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber den anderen Technologien.

Grundwasserbrunnen arbeiten zwar sehr wirtschaftlich, aber die Baukosten sind nicht unerheblich.

Grundwasserbrunnen Die Brunnenbaukosten sind allerdings nicht unerheblich und Grundwasser-Wärmepumpenanlagen verursachen auch relativ hohe Betriebskosten, deshalb lohnt sich ihr Einsatz nicht an jedem Standort. Die Wirtschaftlichkeitsgrenze liegt je nach Anlagengröße bei Brunnentiefen von 20 bis 50 m. Darüber hinaus ist es wichtig, dass Sie vor der Installation der Anlage feststellen, mit welcher Brunnenleistung Sie rechnen können. Der Brunnen muss schließlich genug Wasser hergeben, um eine Wärmepumpe effektiv betreiben zu können. Der Nenndurchfluss beträgt für eine Erwärmung von maximal 6 °C ca. 0,25 m3/1 kW Verdampferleistung. Das bedeutet für ein Einfamilienhaus mit einer Heizleistung von 15 kW eine Förderleistung von ca. 1 l/s. Ob der Brunnen die geeignete Leistung erbringen kann, können Sie jedoch

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Zur Nutzung von Wasser für die Wärmegewinnung ist die Bohrung eines Förder- und eines Schluckbrunnens notwendig.

nur durch einen Pumpversuch vor Ort mit Sicherheit bestimmen. Auch ist nicht jede Wasserqualität für eine Grundwasser-Wärmepumpenanlage geeignet. Bei sauerstoffreduzierten Wässern mit hohem Eisen- und/oder Mangangehalt droht z. B. eine Brunnenverockerung, bei der es zu Ablagerungen kommt, die im ungünstigsten Fall Ihre Brunnenanlage beschädigen können. Bei aggressivem Wasser, also Wasser, dessen Inhaltsstoffe Feststoffe auflösen oder zersetzen können, besteht die Gefahr der Anlagenkorrosion. Sie müssen also bereits bei der Planung auch diese Parameter überprüfen. Zwei Brunnenbohrungen werden benötigt, um mit dieser Technologie das Grundwasser nutzen zu können: ein Förderbrunnen, mit dem die Wasservorkommen erschlossen werden, und ein sogenannter Schluckbrunnen, durch den das genutzte Grundwasser wieder zurück in die Erde gelangt. Es ist wichtig, die beiden Bohrungen in einem genügend großen Abstand anzubringen, um einen thermischen Kurzschluss zu vermeiden. Auch müssen die beiden Bohrungen zueinander in Grundwasserflussrichtung liegen. Um das Grundwasser für geothermische Zwecke nutzen zu

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dürfen, benötigen Sie eine wasserrechtliche Genehmigung. In Wasserschutzgebieten ist die Entnahme von Grundwasser grundsätzlich nicht gestattet. Die notwendigen Bohrungen und Planungen sollten auch hier wieder ausschließlich Fachbetriebe vornehmen.

Energiequelle Luft Luft hat gegenüber allen anderen Wärmequellen einen großen Vorteil: Sie ist überall verfügbar und leicht zugänglich. Sie müssen keine tiefen Löcher bohren oder großflächige Kollektoren verlegen, um die in der Luft vorhandene Wärme nutzen zu können. Um Heizungsanlagen nachzurüsten, genügt die Luft nur in den seltensten Fällen als alleinige Energiequelle. (Bei Passivhäusern ist dies für gewöhnlich der Fall.) Besonders an den kältesten Tagen des Jahres reicht die Wärme in der Luft normalerweise nicht mehr, um für eine behagliche Atmosphäre zu sorgen. Dann muss eine weitere Energiequelle zugeschaltet werden. Die Technologie, die Sie benötigen, um die Luft und die in ihr enthaltene Wärme zur Wärmepumpe zu befördern, beruht auf einem einfachen Prinzip. Es bedarf le-

Nicht in allen Gebieten ist die Nutzung des Grundwassers erlaubt. Zudem ist in jedem Fall eine wasserrechtliche Genehmigung einzuholen.

Experten-Tipp Grundwasserbrunnen – Pro und Kontra Pro: ■ Geringer Flächenbedarf ■ Hohe Jahresarbeitszahl und geringe Energiekosten ■ Hohe Zuverlässigkeit ■ Heizen und Kühlen möglich Kontra: ■ Wasserrechtliche Genehmigung erforderlich ■ Relativ aufwendige Planung und Vorbereitung

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diglich eines Ventilators, der die Luft ansaugt, und Rohrleitungen, die sie zur Pumpe transportieren. In diesem Zusammenhang können Sie auf zwei unterschiedliche Wärmepumpen zurückgreifen. Luft-Luft-Wärmepumpen Wärmepumpen müssen nicht immer im Haus aufgestellt werden. Auch im Garten bietet sich die Montage an.

Bei Wärmepumpen dieser Bauart wird vor allem die in der Abluft enthaltene Wärme genutzt, um mit ihr wiederum die Luft zu erwärmen. Man spricht dann von Wärmerückgewinnung. Diese Technologie kommt z. B. häufig in Passivhäusern (siehe Seite 40 f.) zum Einsatz. Manche Hersteller haben Geräte im Angebot, bei denen sich die Wärmepumpe umschalten lässt. Mit ihnen können Sie im Sommer Ihr Eigenheim mit gekühlter Frischluft versorgen – eine durchaus reizvolle Perspektive. DIN EN 14511-1 bis DIN EN 14511-3 legen hier die Anforderungen fest. Luft-Wasser-Wärmepumpen Luft-Wasser-Wärmepumpen werden gern in Eigenheimen zur Gewinnung von Warmwasser, aber auch zum Heizen eingesetzt. Diese Geräte nutzen zumeist die Luft im Keller oder die Außenluft zur Wärmegewin-

Experten-Tipp Energieträger Luft – Pro und Kontra Pro: ■ Einfache Montage ■ Keine aufwendigen Bauarbeiten ■ Geringe Kosten ■ Heizen und Kühlen möglich Kontra: ■ Geringere Jahresarbeitszahl ■ Nicht als alleinige Energiequelle zum Heizen geeignet

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Im Außenbereich aufgestellte Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Außenluft für die Wärmegewinnung.

nung. Ein günstiger Nebeneffekt, wenn Sie die Wärmepumpe mit der Luft im Keller betreiben, ist, dass die Raumluft auf diese Weise abgekühlt und entfeuchtet wird. Möchten Sie mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe Warmwasser bereitstellen, ist, wie in den anderen Fällen, ein Wärmespeicher nötig. Wenn es um die Heizung geht, können Sie davon ausgehen, dass eine Wärmepumpe dieser Technologie bis zu Außentemperaturen von +2 bis –5 °C die alleinige Heizung übernehmen kann. Sinken die Außentemperaturen weiter, müssen Sie eine weitere Heizung zuschalten. Da derartig kalte Tage in unseren Breitengraden nicht sehr häufig vorkommen, müssen diese Zusatzheizungen nur einen geringen Teil der jährlichen Heizarbeit leisten.

Bis zu Temperaturen von +2 bis –5 °C kann eine Luft-WasserWärmepumpe ohne zusätzliche Unterstützung ausreichend Wärme liefern.

Planung und Kosten einer Wärmepumpenanlage Viele wichtige Einzelheiten, die Sie bei der Planung einer Wärmepumpenanlage beachten müssen, können Sie der Checkliste auf Seite 106 f. entnehmen.

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Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Innenaufstellung wird die Umgebungsluft zur Erwärmung genutzt.

Grundlegende Gedanken zur Planung Nicht jede Heizungsanlage ist geeignet, zusammen mit einer Wärmepumpe betrieben zu werden. Deshalb sollte Ihr erster Blick Ihrer jetzigen Heizung gelten. Die Frage, die im Zentrum steht, lautet: Welche Vorlauftemperatur benötigt Ihre Heizung? Ein vernünftiger Grenzwert für niedrige Betriebskosten liegt bei 50 °C, in vielen Fällen ist auch ein Wert von 55 °C noch tolerierbar. Wenn es nicht gelingt, die Vorlauftemperatur weit genug abzusenken, kann eine Lösung darin bestehen, eine Wärmepumpe im bivalenten Betrieb mit einer anderen Heizquelle zu betreiben. Auch sollten Sie sich dann die Wärmedämmung Ihres Hauses ansehen, denn je besser ein Gebäude gedämmt ist, desto niedriger können Sie Ihre Heizung einstellen. Wenn all diese Mittel keinen Erfolg zeigen, sollte eine neue Heizungsanlage nötig sein. Außerdem sollten Sie sich schon in einem frühen Planungsstadium darüber Gedanken machen, ob Sie mit der Anlage nur heizen möchten, oder ob es Ihnen wichtig ist, auch das Warmwasser mithilfe einer Wärmepumpe bereitzustellen. Davon hängt ab, ob

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Sie einen Wärmespeicher benötigen. Sehen Sie sich überdies die Platzverhältnisse auf Ihrem Grundstück an. Für eine Wärmepumpe, die mit Flachkollektoren betrieben wird, benötigen Sie viel Platz. Wenn Sie Grundwasserbrunnen favorisieren, sollten Sie ermitteln, wie tief Sie bohren müssen, bis Sie auf Ihrem Grundstück auf Wasser stoßen. Zu tiefe Bohrungen machen die Anlage nämlich schnell unrentabel. Auch die Qualität des Grundwassers muss überprüft werden. Eine wichtige Frage im Zusammenhang mit Bohrungen (auch für Erdwärmesonden) ist ganz grundlegender Natur: Ist auf Ihrem Grundstück genug Platz für die Bohranlagen? Kosten der Wärmepumpenanlage Wie hoch die tatsächlichen Kosten für Ihre Wärmepumpenanlage werden, können Sie nur zusammen mit einem Fachmann exakt berechnen, da in eine solche Rechnung viele individuelle Faktoren eingehen. Es ist aber durchaus möglich, ein paar Anhaltspunkte und Durchschnittswerte zu nennen, damit Sie einen Eindruck bekommen, in welchen finanziellen Rahmen die

Eine generelle Aussage zu den Kosten einer Wärmepumpenanlage ist schwer zu treffen, da viele Faktoren hierbei eine Rolle spielen. Am sichersten ist es, sich hierzu schon zu Beginn der Planungsphase bei einem Fachmann zu informieren.

Experten-Tipp Vorlauftemperatur feststellen Regeln Sie die Heizung im Winter schrittweise herunter, auf 55 , 50 oder 45 °C Vorlauf (fragen Sie Ihren Installateur, wenn Sie nicht wissen, wie Sie die Temperatur herunterregeln können), öffnen Sie dann alle Heizkörper voll und stellen Sie die Zirkulationspumpe auf volle Leistung. Dann merken Sie sehr schnell, ab welcher Temperatur die Heizung nicht mehr ausreichend arbeitet und in welchen Räumen gegebenenfalls die Heizkörper zu klein sind und ausgetauscht werden sollten.

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einzelnen Technologien einzuordnen sind. Die Kosten für einen durchschnittlichen Neubau (150 m2 Wohnfläche, 15.000 kWh Heizenergie pro Jahr) gestalten sich ohne Verteilsystem (Heizkreise, Heizkörper usw.) wie in der Tabelle unten dargestellt. Wartung Jährliche Wartungsintervalle, wie Sie sie von Ihrer herkömmlichen Heizung her kennen, sind nicht nötig. Die genauen Intervalle, in denen Ihre Wärmepumpe gewartet werden muss, hängen von den einzelnen Modellen ab, es sind aber bereits Geräte auf dem Markt, die Sie nur alle 12 bis 15 Jahre einmal durchchecken lassen müssen. Bei sehr tief liegendem Grundwasser kann die Investition in einen Grundwasserbrunnen schnell teuer werden.

Wärmequelle Kosten Wärmequelle (in Euro) Kosten Wärmepumpe (in Euro) Stromkosten (in Euro/Jahr)

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Kombination einer Solaranlage mit einer Wärmepumpe Eine Wärmepumpe benötigt meist Strom, um Wärme erzeugen zu können. Ungefähr 25 % der Energiekosten entfallen auf diesen Bereich. Da wäre es günstig – und auch für die Umwelt erstrebenswert –, wenn man erneuerbare Energien nutzen könnte.

Erdsonden

Erdkollektor

Luft

Wasser

5.000

3.000

250

5.000

8.000

8.000

10.000

8.000

400

450

600

360

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Die Lösung liegt in der Kombination der Wärmepumpe mit einer Solaranlage, die den nötigen Strom liefert. Im Sommer jedoch, wo die Sonne häufig scheint, die Wärmepumpe aber seltener im Einsatz ist, produzieren Sie einen Stromüberschuss. Dann haben Sie zwei Möglichkeiten: Wenn Sie Wert darauf legen, eine Inselanlage zu betreiben, benötigen Sie einen Speicher für den Strom. Er wird aufgeladen, wenn die Solaranlage zu viel Strom produziert, und geleert, wenn der Ertrag einmal nicht zum Betrieb der Pumpe ausreichen sollte. Die zweite Lösung stellt eine normale netzgekoppelte Anlage dar. Sie produzieren mit ihr den Strom, speisen ihn ins örtliche Netz ein und beziehen den Strom für Ihre Wärmepumpe vom örtlichen Stromanbieter.

Die Kombination einer Wärmepumpe und einer Photovoltaikanlage, die den nötigen Strom für den Betrieb liefert, wäre unter ökologischen Gesichtspunkten am besten.

Experten-Tipp Kombianlage für ein Einfamilienhaus Als Rechengrundlage dient ein frei stehendes Einfamilienhaus mit 150 m2 beheizter Fläche und einem Jahresheizwärmebedarf in Höhe von 9.000 kWh/a. (Das entspricht dem Standard eines Niedrigenergiehauses.) Darüber hinaus ist ein durchschnittlicher Wärmebedarf für Brauchwasser eines 4-Personen-Haushaltes von 3.000 kWh/a zugrunde gelegt. Für den Hausstrom werden 3.500 kWh/a angesetzt. Der gesamte Wärmebedarf soll von einer erdgekoppelten Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 4 bereitgestellt werden. Für die Raumheizung des Gebäudes benötigt man in diesem Fall eine Solarkollektorfläche von 27 m2. Die Brauchwassererwärmung benötigt zusätzlich 9 m2. Soll der gesamte Jahresstrombedarf bilanziert über Solarenergie erzeugt werden, wären dafür ca. 77 m2 Generatorfläche nötig.

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Checkliste Was müssen Sie bei der Planung einer Wärmepumpe beachten? Allgemeine Gesichtspunkte ❏ Welche Aufgaben soll die Wärmepumpe übernehmen? ❏ Welche Wärmequelle soll zum Einsatz kommen? ❏ Haben Sie mit einer Wärmebedarfsrechnung die Heizlast festgestellt? ❏ Welches Wärmeverteilsystem wollen Sie einsetzen? ❏ Soll die Wärmepumpe monovalent, bivalent oder monoenergetisch betrieben werden? ❏ Wollen Sie die Warmwasserbereitung zentral über eine Wärmepumpe oder dezentral realisieren? ❏ Wo wollen Sie die Wärmepumpe aufstellen?

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Erdwärmekollektoren ❏ Verfügt Ihr Grundstück über eine ausreichende Fläche? ❏ Haben Sie die Anlage bei der Unteren Wasserbehörde angemeldet? ❏ Welche Bauweise bevorzugen Sie? Erdwärmesonden ❏ Haben Sie die Bedingungen für Erdwärmesonden beim für Sie zuständigen geologischen Dienst in Erfahrung gebracht? ❏ Bietet Ihr Grundstück genug Platz für die Bohrgeräte? ❏ Haben Sie den Platzbedarf festgestellt und den Standort der Sonden geplant? ❏ Haben Sie die Anlage bei der Unteren Wasserbehörde angemeldet?

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Grundwasserbrunnen ❏ Dürfen Sie auf Ihrem Grundstück nach Grundwasser bohren? ❏ Ist genügend Grundwasser für eine Wärmepumpe vorhanden? Hier kann nur ein Pumpversuch Klarheit verschaffen. ❏ Hat das Grundwasser eine ausreichende Qualität? ❏ Bleibt auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen die Wassertemperatur bei mindestens 7 °C? ❏ Ist Ihr Grundstück groß genug, um den Mindestabstand zwischen Förderbrunnen und Schluckbrunnen einzuhalten? ❏ Haben Sie die Anlage bei der Unteren Wasserbehörde angemeldet?

Luft-Wärmepumpen ❏ Welche Aufgabe soll die Pumpe übernehmen? ❏ Haben Sie die Öffnungen für das Ansaugen bzw. Ausblasen der Luft geplant? ❏ Wo soll die Wärmepumpe stehen? ❏ Wo soll gegebenenfalls der Wärmespeicher stehen? ❏ Welches zusätzliche Heizsystem möchten Sie – falls nötig – verwenden?

Information: Beim Einsatz von Umweltwärme sind folgende Normen von Bedeutung: DIN EN 378-1, DIN EN 1264 (alle Teile), DIN EN 14511-1 bis DIN EN 14511-3, DIN EN 15377-3, VDI 4640 Blatt 2, VDI 4640 Blatt 4.

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Wissenswertes zur Energieberatung Eine ganze Reihe von Maßnahmen stehen Ihnen zur Verfügung, um Ihre individuellen Energiekosten zu senken und ein Beitrag zum Schutz der Umwelt zu leisten. Moderne Heizungsanlagen, die Nutzung erneuerbarer Energien und eine effektive Wärmedämmung bieten Möglichkeiten, die sich in Ihrem Gebäude umsetzen lassen. Wenn Sie aber in die konkrete Planungsphase eintreten wollen, sollten Sie auf jeden Fall einen Energieberater zurate ziehen. Scharlatane erkennen Ein guter Energieberater ist nicht leicht zu erkennen, denn diese Berufsbezeichnung ist nicht geschützt. Es kann sich also zunächst einmal jeder Energieberater nennen, unabhängig von den Qualifikationen, die er zu bieten hat. Um sicherzustellen, dass Sie keinem Scharlatan aufsitzen, können Sie sich an einigen Kriterien orientieren. Das wichtigste dieser Merkmale ist auf jeden Fall eine staatlich anerkannte Abschlussprüfung. Eine solche Prüfung berechtigt den Energieberater dazu, staatlich geförderte Beratungsleistungen anzubieten. Auch die Befähigung, einen Gebäudeenergieaus-

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weis auszustellen, lässt auf einen seriösen Berater schließen, denn er muss eine spezielle Prüfung abgelegt haben, um diesen Service anbieten zu dürfen. Fragen Sie den Berater darüber hinaus, ob er eine Fortbildung nach den Kriterien des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) absolviert hat und darüber auch Rechenschaft ablegen kann. Informieren Sie sich auch, ob er weiterführende Kompetenzen hinsichtlich Planung, Baugenehmigung, Vergabe von Bauleistungen und Bauüberwachungskostenkontrolle vorweisen kann. Wie Sie einen guten Energieberater finden können Um einen qualifizierten Energieberater zu finden, haben Sie grundsätzlich zwei Möglichkeiten: Zum einen können Sie sich an ihre örtliche Verbraucherzentrale wenden. Dort finden Sie Hilfe bei Fragen zu Themen wie Stromsparen, Sanierungsmaßnahmen oder Förderprogramme. Die Beratung findet nach einer Terminvereinbarung in der Verbraucherzentrale oder in einem sogenannten Beratungsstützpunkt in Ihrer Nähe statt. Je nach Bundesland kann es sein, dass die Termine kos-

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In einem ersten Schritt wird der Energieberater Schwachstellen in der Gebäudehülle, wie Fenster oder Türen, überprüfen.

tenpflichtig sind und eine kleine Gebühr von maximal 5 Euro zu entrichten ist. Energieberater finden Sie zum anderen auch in der Adressdatenbank des BAFA unter www.bafa.de. Hier können Sie auch Zuschüsse zu den Kosten der Beratungen erhalten. Die Höhe richtet sich nach der Größe des Hauses und beläuft sich auf 450 bis 1.600 Euro. Was macht ein Energieberater? Zunächst wird der Energieberater Ihr Haus nach Schwachstellen untersuchen und den aktuellen Energieverbrauch bewerten. Hierzu nimmt er die Heizungsanlage und die Warmwasseraufbereitung sowie die Gebäudehülle mit Fenstern, Türen,

Außenwänden und Dach unter die Lupe. Anhand dieser Energiebilanz wird der Berater Ihnen Sanierungsbzw. Modernisierungsvorschläge machen und die voraussichtlichen Kosten beziffern. Diese Vorschläge beinhalten z. B. Maßnahmen zur Wärmedämmung der Fassade, den Austausch der Fenster oder die Erneuerung der Heizungsanlage. Zudem erhalten Sie eine KostenNutzen-Analyse. Diese zeigt, welche Einsparungen Sie durch die vorgeschlagenen Maßnahmen erzielen können. Durch einen Vergleich mehrerer Maßnahmenpakete erhalten Sie dann Ratschläge zu ökologisch und wirtschaftlich sinnvollen Investitionen. Auf dieser Basis können Sie dann Ihre Entscheidung treffen.

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Bioenergie Kapitelübersicht Bioenergie Was ist Biomasse? Herkunft der Rohstoffe Wie die Energie in die Pflanze kommt

110 Heizen mit Biobrennstoffen 117 112 Weniger Umweltbelastung 124 114 Kosten und Wartung 126

Energiebedarf durch Biomasse decken Bioenergie lässt sich auch für Ihr Eigenheim nutzen.

Heutzutage stellen fossile Energieträger weltweit rund 90 % der benötigten Energie zur Verfügung – mit den bekannten Folgen für die Umwelt, das Klima und den eigenen Geldbeutel. Dass diese Ressourcen endlich sind und in absehbarer Zeit erschöpft sein werden, ist Experten bereits lange bekannt.

Was ist Biomasse? Deshalb gibt es seit einigen Jahrzehnten intensive Bemühungen der Wissenschaft, die darauf abzielen, regenerative Rohstoffe und hier insbesondere die Bioenergie effektiv nutzen zu können. Mittlerweile sind die Forschungen ein gutes Stück vorangekommen und so stellt die Bioenergie auch für Sie nunmehr eine echte Alternative dar. In diesem Kapitel geht es darum, Ihnen einige Möglichkeiten zur Nutzung von Biomasse besonders zum Heizen Ihres Eigenheims oder Ihrer Wohnung vorzustellen.

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BIOENERGIE

Biomasse weist ein Charakteristikum auf, das sie von den anderen regenerativen Energieträgern unterscheidet. Sie ist problemlos zu speichern. Wärme, Strom oder Treibstoffe lassen sich damit ganz nach Bedarf erzeugen, wenn sie benötigt werden. Auch dies trägt mit dazu bei, dass Biomasse schon jetzt der bedeutendste erneuerbare Energieträger in Deutschland ist.

Unter Biomasse versteht man alle Produkte organischer Herkunft.

Bioenergie Bioenergie wird aus Biomasse gewonnen. Zur Biomasse zählen im Prinzip sämtliche Stoffe organischer Herkunft. Pflanzen und Tiere gehören dazu, aber auch tierische Exkremente oder Pflanzenbestandteile wie etwa Stroh. Darüber hinaus werden auch Papier und Zellstoff, Schlachthofabfälle, Biomüll, Pflanzenöl oder Ethanol dazugezählt. Aus diesen ganz unterschiedlichen Rohstoffen werden mit verschiedenen Verfahren flüssige, feste oder gasförmige Energieträger produziert. Dabei gibt es für ein und denselben Rohstoff häufig verschiedene Wege, ihn in Energie zu verwandeln. So lässt sich z. B. Grüngut in einem Kraftwerk zur Wärmegewinnung verbrennen, in einer Biogasanlage zu Biogas vergären, um dann zu Strom oder auch Politische Rahmenbedingungen sollen die Nutzung von Bioenergie auch finanziell attraktiver machen.

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zu Treibstoff verarbeitet zu werden. Hier entscheiden letztlich die Kosten und der Aufwand für die einzelnen Prozesse, welche Variante sich schließlich durchsetzen wird. Natürlich spielen auch politische Rahmenbedingungen wie die Förderung bestimmter Produkte (z. B. Steuerbefreiung für Biodiesel) in diesem Zusammenhang eine Rolle.

Herkunft der Rohstoffe Bei der Durchforstung der Wälder fällt in der Regel ausreichend Restholz an, das dann etwa zu Pellets weiterverarbeitet werden kann.

Die wichtigsten Rohstoffe für Bioenergie stammen aus der Forstwirtschaft, der Landwirtschaft und der Holz und Lebensmittel verarbeitenden Industrie. Hier lohnt sich ein kurzer Blick auf diese drei Bereiche. Forstwirtschaft Zwar handelt es sich bei Holz um einen nachwachsenden Rohstoff, wenn man aber bedenkt, wie schnell 1 m3 Holz verbrannt ist und wie lange es andererseits dauert, bis ein Baum seine stattliche Größe erreicht hat, wird man sich des Wertes dieses Rohstoffes bewusst. In Deutschland werden heute rund 65 % des jährlichen Holzzuwachses eingeschlagen bzw. genutzt.

Experten-Tipp Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland (2007) Feste Biobrennstoffe (in Haushalten): Feste Biobrennstoffe (Heizkraft und Heizwerke): Feste Biobrennstoffe (in der Industrie): Flüssige und gasförmige Biobrennstoffe: Biomüll: Solarthermie: Geothermie:

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64,2 % 2,5 % 12,5% 8,8 % 5,4 % 4,1 % 2,5 %

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Das heißt, unser Waldbestand nimmt derzeit noch stetig zu. Außerdem entstehen bei der Durchforstung der Wälder Resthölzer und sogenannte Schwachholzsortimente, die als Bauholz, zur Zellstoffgewinnung oder für die Möbelherstellung nicht genutzt werden können, sich aber als Brennstoff bestens eignen. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit könnte weitaus mehr Holz energetisch genutzt werden, ohne dass der Wald dabei ernsthaften Schaden nehmen würde. Landwirtschaft Viele Reststoffe, die in der Landwirtschaft anfallen, können energetisch genutzt werden. Seit einigen Jahren baut die Landwirtschaft zudem gezielt Energiepflanzen an (siehe Seiten 13 f. und 114 ff.). Das stellt für die Landwirte eine Einkommensalternative dar, denn in Deutschland werden immer weniger Flächen für die Nahrungsmittelproduktion benötigt. Dabei gibt es sogar schon einen richtigen Klassiker unter den Energiepflanzen: den Raps, der sich als Kraftstofflieferant durchgesetzt hat. Aber auch Mais zählt zu den Energiepflanzen. Außerdem versucht man, schnell wachsende Baumarten oder neue Kulturpflanzen wie etwa Chinaschilf oder spezielle Grasarten anzubauen, die sich dann energetisch nutzen lassen. Hier wird zukünftig mit Sicherheit noch einiges dazukommen. Damit Energiepflanzen kostengünstig und in ausreichender Menge zur Verfügung stehen sowie dabei gleichzeitig ökologisch verträglich gepflanzt werden, muss ihr Anbau äußerst effizient erfolgen. Weil sich z. B. Klima, Boden und Grundwasservorkommen regional unterscheiden, können nicht an allen Standorten die gleichen Pflanzen angebaut werden. Wenn man hier die nötige Sorgfalt walten lässt und die richtigen Pflanzen anpflanzt, lässt sich mit einem vergleichs-

Landwirtschaftliche Abfallprodukte wie Stroh werden inzwischen vermehrt für die Produktion von Bioenergie herangezogen.

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weise geringen Aufwand ein hoher Ertrag erzielen. Dann erscheint der Anbau von Energiepflanzen nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern auch aus ökonomischer Sicht interessant. Holz und Lebensmittel verarbeitende Industrie Der Verwertbarkeit von Biomasse sind kaum Grenzen gesetzt. Zum Einsatz kommen neben Holzresten und Grüngut auch tierische Exkremente.

Abfälle im klassischen Sinn gibt es bei Biomasse eigentlich nicht, man kann nahezu alle Bestandteile nutzen. So finden Sägespäne und Sägerestholz in Form von Pellets ihren Weg in moderne Heizungsanlagen oder Öfen, und Obst- und Gemüsereste sowie Grüngut aus Landschaftspflege und Gartenbau können in Biogasanlagen in Energie umgewandelt werden. Diese hohe Verwertbarkeit macht die regenerativen Energieträger besonders interessant.

Wie die Energie in die Pflanze kommt Wenn Sie an den Physikunterricht denken, werden Sie sich vielleicht daran erinnern, dass dort die in einem System gespeicherte Arbeit als Energie bezeichnet wurde. Dabei ist es wichtig, dass ein System Arbeit (oder auch Energie) speichern muss, wenn man aus ihm später wieder Energie herausholen möchte. Das gilt auch für die Biomasse. Die Energie, die hier ge-

Experten-Tipp Jährliche Trockenmasse-Erträge (TM) verschiedener Pflanzen in t/ha 10,5–17,5 Weizen: Chinaschilf: 10–30 Raps: 8,5–12 Holz: 4–18 Mais: 11–19 114

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Jede einzelne Pflanze bindet im Laufe der Zeit so viel Energie, dass dies zusammengenommen eine Menge von 300 Exajoule (EJ) ergibt.

speichert ist, stammt von der Sonne. Durch den Prozess der Photosynthese wird die Sonnenstrahlung in organische Materie umgewandelt. Damit ist die Energie der Sonne allerdings nicht einfach so verschwunden, sondern wird in der Pflanze gespeichert. Die Biomasse stellt also sozusagen gespeicherte Sonnenenergie dar. Bei der Nutzung von Biomasse setzt man die dort gespeicherte Energie schließlich wieder frei. Energiemenge der Biomasse Auch wenn einzelne Pflanzen nur einen vergleichsweise geringen Teil der Sonnenenergie speichern können, ist die in aller Biomasse der Erde gebundene Energiemenge gewaltig. Pro Jahr werden rund 400 Millionen t Biomasse aufgebaut. Sie hat einen Energiegehalt von rund 3.000 Exajoule (EJ) – das ist eine Zahl mit 18 Nullen. Wie groß diese Zahl ist, wird spätestens dann deutlich, wenn Sie sich vor Augen führen, dass die gesamte Menschheit jährlich „nur“ rund 400 EJ Energie nutzt. Dies macht schon deutlich, dass nachwachsende Rohstoffe als Energieträger erheblich intensiver genutzt werden könnten, als es bislang der Fall ist.

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Potenzial der Bioenergie

Bis zum Jahr 2030 wird der Anteil der Energiepflanzen an der Energieversorgung deutlich ansteigen.

Heutzutage wird von der Biomasse knapp 2 % des deutschen Bedarfs an Strom, Wärme und Kraftstoffen gedeckt. Alle Experten sind sich aber darin einig, dass hier noch eine wesentliche Steigerung möglich ist. Schätzungen für das Jahr 2030 zeigen, dass dann rund 12.750 Petajoule (PJ; 1 Petajoule ist eine Billiarde Joule) Energie jährlich verbraucht werden. Damit liegt der Energieverbrauch ein wenig niedriger als heute. Experten gehen davon aus, dass 17 % dieser Energie aus heimischen nachwachsenden Rohstoffen stammen können. Dabei dürften im Jahr 2030 die Energiepflanzen den größten Anteil zur Energieversorgung aus Biomasse beitragen. Heute ist das noch mit rund 90 % die Bioenergie aus Holz. 4,3 Millionen ha landwirtschaftliche Nutzfläche dürften dann für den Anbau von Pflanzen zur Stromerzeugung, Wärmeversorgung oder Herstellung von Kraftstoffen zur Verfügung stehen. (Zum Vergleich: Heute werden rund 17 Millionen ha landwirtschaftlich genutzt, 2 Millionen ha stehen für die energetische Nutzung zur Verfügung.) Diese Zahlen zeigen, dass die Biomasse auch weiterhin den anderen regenerativen Energieträgern in

Experten-Tipp Energiegehalt verschiedener Energieträger Brennstoff Fossil Braunkohle Steinkohle Heizöl Biogen Stroh Getreidepflanzen Holz

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Heizwert 5,6 kWh/kg 8,9 kWh/kg 11,7 kWh/kg 4 kWh/kg 4,2 kWh/kg 4,4 kWh/kg

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Deutschland überlegen sein dürfte, aber auch nicht grenzenlos zur Verfügung steht. Das heißt aber auch, dass wir in Deutschland auch künftig nicht ohne Importe auskommen werden. Außerdem gilt es, zu einer ausgewogenen Energieversorgung zu kommen, zu der alle erneuerbaren Energien beitragen.

Heizen mit Biobrennstoffen Holz ist der älteste Brennstoff überhaupt, schon seit Jahrtausenden wird mit diesem Rohstoff geheizt. Moderne Verbrennungsanlagen erreichen mittlerweile Wirkungsgrade von über 90 % und wandeln deshalb die Biomasse wesentlich effektiver in Wärme um als früher. Das bedeutet, dass für die gleiche Heizleistung weniger Rohstoffe benötigt werden, als das z. B. noch in den 1950er-Jahren der Fall gewesen ist. Gleichzeitig haben sich durch die moderne Technik auch die Rückstände verringert. Holz ist in Deutschland nach wie vor der wichtigste Biobrennstoff. Auch Stroh und Getreide eignen sich prinzipiell als Brennstoffe. In Stroh ist ähnlich viel Energie gebunden wie in Holz. Allerdings sorgen hier andere Inhaltsstoffe bei der Verbrennung für Probleme, für die man bislang noch keine technisch ausgereifte Lösung gefunden hat. So entsprechen Strohkessel z. B. in ihrem Emissionsverhalten noch nicht den heutigen Anforderungen. Eine Alternative könnten Stroh- und Halmgutpellets darstellen. Diese Brennstoffe werden bisher allerdings nur in kleinem Umfang genutzt, um noch weitere Erfahrungen zu sammeln. Näheres zum Thema „Feste Biobrennstoffe“ regelt die Vornorm DIN CEN/TS 14588. Doch zurück zum Holz: Im Holz ist ein hoher Anteil flüchtiger Substanzen gebunden. Daher müssen Holz-

Der Wirkungsgrad von Biobrennstoffen hat sich in den letzten Jahren deutlich verbessert.

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feuerungskessel anders konstruiert sein als solche für Öl oder Kohle. Hier wird Entsprechendes in der technischen Regel VDMA 24178-1 bis VDMA 24178-3 festgelegt. Um möglichst effizient und schadstoffarm arbeiten zu können, unterscheiden sich die Kessel sogar je nach Art des Holzes. Das heißt, wenn Sie Scheitholz verbrennen, ist der Heizkessel anders konstruiert als beim Einsatz von Hackschnitzeln oder Pellets. Heizen mit Scheitholz

Beim Heizen mit Scheitholz muss gut darauf geachtet werden, dass das Holz ausreichend trocken ist. Eine Lagerzeit von rund zwei Jahren müssen Sie einkalkulieren.

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Man spricht von Scheitholz, wenn die zu verbrennenden Holzstücke einen Durchmesser von mehr als 14 cm und eine Länge zwischen 30 und 100 cm aufweisen. Scheitholz gilt als besonders preisgünstiger Rohstoff. Allerdings müssen Sie, wenn Sie es kaufen, über genügend Lagerplatz verfügen, da das Holz ein bis zwei Jahre trocknen sollte, bevor Sie es verwenden können. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Funktionsprinzipien bei der Verbrennung von Scheitholz, dem Oberbrandkessel und dem Scheitholzvergaserkessel. Oberbrandkessel: Hier wird, wie der Name schon sagt, der Brennstoff von oben nach unten abgebrannt. Der Kessel wird von oben gezündet, und dort befindet sich auch die Glut. Die Verbrennungsluft gelangt beim oberen Abbrand seitlich an die Glut. Die Flammen und die heißen Brenngase können so ungehindert nach oben steigen und vollständig verbrennen. Der Brennstoff erhitzt sich langsam von oben nach unten, die Verbrennung findet gleichmäßig und kontrolliert statt. Ähnlich wie Kamine und andere Einzelfeuerstätten besitzen Oberbrandkessel vergleichsweise geringe feuerungstechnische Wirkungsgrade und weisen recht hohe Staub- und Kohlenmonoxid-Emissionen

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Beim Heizen mit Scheitholz müssen Sie über ausreichend Lagerplatz verfügen.

auf. Anforderungen an diese Feuerstätten legt die Norm DIN EN 13240 fest. Scheitholzvergaserkessel: Im Gegensatz zum Funktionsprinzip des Oberbrandkessels spielt bei modernen Scheitholzvergaserkesseln der sogenannte untere Abbrand eine wesentliche Rolle. Die Flammen breiten sich dabei unterhalb des Feuerraumbodens oder zur Seite hin aus. Ein Gebläse lenkt die Verbrennungsabgase in eine weitere separate Kammer, in der sie unter nochmaliger Zufuhr von Luft nachverbrannt werden. Für gewöhnlich werden solche Heizsysteme mit Wärmespeichern kombiniert. Häufig werden auch solarthermische Anlagen mit Unterstützung von Scheitholzvergaserkesseln betrieben. Solche Anlagen erreichen Wirkungsgrade, die für gewöhnlich zwischen 80 und 90 % liegen, leistungsgeregelte Vergaserkessel weisen Werte bis etwa 88 % und leistungsund feuerungsgeregelte bis ca. 92 % auf. Sie bieten normalerweise viel Platz, um Brennstoff zu lagern, sodass Sie hier nicht allzu häufig (einmal am Tag dürfte genügen) neues Holz nachlegen müssen. Ihr Arbeitsaufwand hält sich also auf jeden Fall in Grenzen. Festlegungen dazu finden Sie in DIN EN 13240.

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Heizen mit Pellets

Holzpellets bestehen aus unbehandeltem Sägemehl, Holzspänen oder Restholz.

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Holzpellets werden aus naturbelassenem Restholz (Sägemehl, Holzspäne, Waldrestholz) zu kleinen zylindrischen Stücken gepresst. Sie werden ohne Zugabe von chemischen Bindemitteln unter hohem Druck hergestellt und haben einen Heizwert von ca. 5 kWh/kg. Das entspricht dem Energiegehalt von einem halben Liter Heizöl. Achten Sie beim Kauf von Pellets darauf, dass sie DIN 51731 entsprechen. Bei Pelletheizungen kommt neueste Technologie zum Einsatz (siehe Entwurf DIN 18842). Brennstoffmenge und Verbrennungsvorgang werden über ein computergestütztes Regelsystem exakt aufeinander abgestimmt und kontrolliert. Der Brennraum bleibt dank einer vollautomatischen Brennstoffförderung ständig geschlossen. Hierdurch ist ein Dauerbetrieb mit ungestörtem und effektivem Abbrand möglich, der niedrige Emissionen – auch im Teillastbereich – und hohe Wirkungsgrade von bis zu 95 % zur Folge hat. Pelletöfen: Pelletöfen sind für die Aufstellung in Wohnräumen konzipiert und werden mit Wärmeleistungen im Bereich von etwa 5 bis 15 kW angeboten. Sie besitzen neben dem Brennraum einen Vorratsspeicher, der genug Holzpellets aufnehmen kann, um eine Brenndauer von 24 bis 100 Stunden sicherzustellen. Sie können den Behälter auch während des Betriebs gefahrlos wieder auffüllen, da die Pellets mit einer Schnecke in den Ofen befördert werden, Sie also beim Nachfüllen gar nicht mit der Glut in Kontakt kommen. Viele Pelletöfen verfügen zudem über eine Vorrichtung, mit der das Warmwasser für das Heizungssystem der angrenzenden Räume erwärmt werden kann. (Man nennt sie die Wassertasche.) Je nach Bauart können so bis zu 95 % der Wärme an eine Heizung abgegeben werden. So kann, je

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nach Wärmebedarf und Dämmung Ihres Eigenheims oder Ihrer Wohnung, ein Pelletofen gleichzeitig die Heizzentrale Ihres Zuhauses werden. Bei hochwertigen Anlagen regelt eine digitalelektronische Überwachung das optimale Verhältnis von Verbrennungsluft, Pelletmenge und Betriebstemperatur und führt dadurch zu einer optimalen Verbrennung mit geringen Emissionen und hohen Wirkungsgraden. Mit den herkömmlichen Öfen, wie unsere Großeltern sie noch regelmäßig mit Kohlen oder Briketts beschickten, haben derartige moderne Anlagen kaum noch etwas gemeinsam. Pelletöfen eignen sich auch sehr gut für den Einsatz in Miet- und Etagenwohnungen. Voraussetzung hierfür ist eine Kaminanlage, die für den Betrieb einer solchen Feuerung geeignet ist. Darüber kann Ihnen der Schornsteinfeger oder Ihr Vermieter Auskunft geben. Festlegungen zu Pelletöfen finden Sie in DIN 18894. Pellet-Zentralheizungen: Pellet-Zentralheizungen kommen insbesondere für die Beheizung von Einoder Mehrfamilienhäusern infrage. Sie bieten sich nicht nur bei Neubauten an, sondern auch, wenn der alte Heizkessel ausgetauscht werden muss. In einem solchen Fall haben Pellet-Zentralheizungen noch den Vorteil, dass Sie das vorhandene Heizungssystem und meist auch den Schornstein weiter nutzen können. Pellet-Zentralheizungen werden vollautomatisch oder halbautomatisch mit Brennstoff versorgt. Für die vollautomatische Versorgung benötigen Sie einen größeren Vorratsraum oder -tank, der dann mit einer

Pelletöfen können auch in älteren Heizsystemen relativ problemlos nachgerüstet werden.

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Moderne Pelletöfen regulieren den Nachschub automatisch. Ein Nachlegen per Hand ist deshalb nicht mehr notwendig.

Schnecke oder einer speziellen Ansaugvorrichtung mit der Heizungsanlage verbunden ist. Ähnlich wie eine Ölheizung können Sie Ihre Pelletheizung dann sich selbst überlassen, sie versorgt sich eigenständig mit frischer „Nahrung“. Halbautomatische Anlagen verfügen über einen kleineren Vorratsspeicher direkt am Heizkessel, den Sie von Zeit zu Zeit wieder auffüllen müssen. Gebräuchlich sind hier Speicher, die 15 kg Holzpellets fassen. Wärmespeicher sind bei Pellet-Zentralheizungssystemen nicht zwingend erforderlich. Durch den Einbau eines Pufferspeichers ist es jedoch möglich, die Zahl der täglichen Brennerstarts zu reduzieren und den Heizkessel über längere Zeit im Volllastbetrieb zu fahren. Auf diese Weise können der Wirkungsgrad verbessert und die Emissionen verringert werden. Besonders bei Gebäuden, die einen niedrigen Energiebedarf aufweisen, ist der Einbau eines Speichers sinnvoll. Mittlerweile werden Pelletbrenner so weiterentwickelt, dass Sie diese auch in einige Herde und Kachelöfen einbauen können. Ein Pelletbrenner sollte dem Entwurf DIN EN 15270 entsprechen. Selbst eine Nachrüstung mit Wassertaschen ist in der Regel möglich.

Experten-Tipp Eigenschaften von Pellets nach DIN 51731 Länge: Rohdichte: Heizwert: Wassergehalt: Aschegehalt: Schwefelgehalt: Stickstoffgehalt: Chlorgehalt:

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‹ 50 mm › 1 kg/m3 17,5 MJ/kg bis 19,5 MJ/kg ‹ 12 % ‹ 1,5 % ‹ 0,08 % ‹ 0,3 % ‹ 0,03 %

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Hackschnitzel sind meist sperrig. Deshalb muss die Beschickung der Heizung speziell daran angepasst werden.

Heizen mit Hackschnitzeln In Hackschnitzelheizungen kommen in erster Linie Waldrestholz und Schwachholz aus der Durchforstung sowie unbehandeltes Industrierestholz zum Einsatz. Als Brennstoff im Wohnungs- und Eigenheimbereich spielen sie allerdings keine große Rolle, hier liegt ihr Anteil deutlich unter 5 %. Normen für Hackschnitzel gibt es in Deutschland – im Gegensatz zu den Holzpellets – nicht. Daher richtet man sich im Handel häufig nach der österreichischen Norm OENORM M7133. Von der Brenntechnik her unterscheiden sich Hackschnitzelheizungen nicht wesentlich von Geräten, die mit Pellets als Brennstoff arbeiten. Die Beschickung der Anlage muss jedoch auf die größeren und sperrigeren Hackschnitzel ausgelegt sein. Sie sollten also nie Hackschnitzel in Ihre Pelletheizung füllen. Hackschnitzelheizungen sind ab einem Energiebedarf von 20 kW oder mehr wirtschaftlich sinnvoll und eignen sich deshalb für größere Gebäudekomplexe. Das liegt daran, dass die Anschaffungskosten recht hoch sind, die Brennstoffpreise dafür aber niedrig liegen.

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Weniger Umweltbelastung durch Heizungsanlagen

Zukünftig müssen auch Kleinfeueranlagen hinsichtlich ihrer Emissionswerte überprüft werden.

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Bislang sind lediglich die Emissionen von Großfeuerungsanlagen, wie man sie in der Industrie findet, gesetzlich geregelt. Dies geschieht im Rahmen der sogenannten „Bundesimmissionsschutzverordnung“ (BImSchV). Nun plant der Gesetzgeber erstmalig das Werk aus dem Jahr 1988 zu novellieren und im Zuge dessen auch die privaten Feuerungsanlagen mit einzubeziehen. Das erscheint durchaus sinnvoll, denn gerade diese kleineren Anlagen erfreuen sich – aus den vorher in diesem Kapitel genannten Gründen – wachsender Beliebtheit (derzeit gibt es bereits rund 30 Millionen solcher Anlagen) und werden voraussichtlich auch in Zukunft weitere Marktanteile hinzugewinnen. Dass eine solche Novellierung in der Tat positive Ergebnisse bringt, zeigen die folgenden Zahlen, die das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit veröffentlich hat: Wenn der Gesetzgeber die BImSchV nicht überarbeitet und damit keine schärferen Regeln für kleine Feuerungsanlagen erhebt, werden häusliche Feuerungen im Jahr 2025 mehr als 31.000 t Staub emittieren. Regelt der Gesetzgeber nur die Vorgaben für neue Anlagen, ist der Effekt relativ gering: Häusliche Kamine würden im Jahr 2025 rund 23.000 t Staub emittieren. Das wäre der gleiche Stand wie heute. Regelt der Gesetzgeber zusätzlich zu den neuen Anlagen die Vorgaben für bestehende Anlagen, dann werden häusliche Feuerungsanlagen im Jahr 2025 nur rund 10.000 t Staub emittieren. Das sind rund 21.000 t Staub weniger als im ersten Szenario beziehungsweise 13.000 t weniger als heute.

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Insgesamt handelt es sich bei der Novellierung also um eine wirklich lohnende Angelegenheit. Die neue Verordnung wird – so wie sie derzeit geplant ist (sie ist noch nicht in Kraft getreten) – den Schadstoffausstoß sowohl von Altgeräten, als auch von neuen Anlagen regeln. Die Novelle sieht eine Typenprüfung für alle neuen Einzelraumfeuerungsanlagen vor. Bei dieser Typenprüfung wird festgestellt, ob eine Feuerungsanlage die neuen Emissionsgrenzwerte für Staub und Kohlenstoffmonoxid sowie die Mindestwirkungsgrade einhalten kann. Bestehende Einzelraumfeuerungsanlagen für feste Brennstoffe, die die Grenzwerte nicht einhalten, müssen nachgerüstet oder vom Betrieb genommen werden. Als Besitzer solcher Anlagen tritt für Sie die Pflicht, diese Grenzwerte einzuhalten, allerdings nur schrittweise in Kraft. Die genauen Fristen können Sie der Tabelle im Kasten entnehmen.

Die Überprüfung bezieht sich auf die Emissionsgrenzwerte sowie den Mindestwirkungsgrad.

Experten-Tipp Zeitplan zur Außerbetriebnahme bzw. Nachrüstung bestehender Anlagen Zeitpunkt der Typenprüfung (lt. Typenschild)

Zeitpunkt der Nachrüstung

bzw. Außerbetriebnahme vor dem 1.1.1975 oder Jahr der Typenprüfung nicht mehr feststellbar

31.12.2014

1.1.1975–31.12.1984

31.12.2017

1.1.1985-31.12.1994

31.12.2020

1.1.1995 bis Inkrafttreten der Verordnung

31.12.2024

Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit.

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Kosten und Wartung Möchten Sie Ihr Eigenheim mit Biomasse beheizen, müssen Sie zunächst tief in die Tasche greifen. Preise für Scheitholzheizungen Für einen Scheitholzvergaserkessel mit einer Leistung von 15 kW müssen Sie durchschnittlich 6.000 bis 6.500 Euro bezahlen. Für den Jahresbedarf an Brennstoff rechnet man mit rund 800 Euro. Wenn Sie das Holz selbst zerkleinern, können Sie 200 Euro einsparen. Preise für Pelletheizungen Je nachdem für welches Heizsystem Sie sich entscheiden, können die Investitionskosten stark variieren.

Der Heizkessel kostet je nach Ausführung zwischen 5.000 und 11.000 Euro, Komplettanlagen kommen auf Preise von 15.000 bis 20.000 Euro (einschließlich Installation). Damit liegt der Anschaffungspreis etwa doppelt so hoch wie bei einer Ölheizung. Für den Jahresbedarf an Brennstoff veranschlagen Sie 800 Euro. Hackschnitzelheizungen Bei den Preisen für Hackschnitzelheizungen ist auf jeden Fall genaues Vergleichen gefordert. Eine Evaluierung der Bundesregierung aus den Jahren 2004/05 ergab für eine Heizung mit einer Leistung von 20 kW Investitionskosten zwischen 2.600 und 14.200 Euro. Der Preis für den Brennstoff beläuft sich im Jahr auf etwa 550 bis 600 Euro. Wer das Rohholz selbst verarbeitet, kann noch einmal deutlich Geld sparen. Wartung Biomasse-Heizungen sollten einmal jährlich gereinigt und durchgecheckt werden. Die Kosten betragen zwischen 150 und 200 Euro im Jahr. Auch der Schornsteinfeger wird einmal pro Jahr bei Ihnen tätig sein.

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Checkliste Was man bei der Planung einer Biomasse-Heizanlage beachten muss ❏ Welchen Brennstoff haben Sie für Ihre Anlage vorgesehen? ❏ Ist der Brennstoff unweit Ihres Eigenheims/Ihrer Wohnung vorhanden, sodass Sie ihn gegebenenfalls selbst holen können? ❏ Wo wollen Sie ihn lagern? ❏ Ist der Lagerraum gut zugänglich, damit die Belieferung einfach und unkompliziert vonstatten gehen kann? ❏ Haben Sie für den Lagerraum die nötigen Brandschutzvorkehrungen getroffen? ❏ Haben Sie die Möglichkeit, Scheitholz so zu lagern, dass es trocknen kann? ❏ Können Sie Scheitholz selbst zerkleinern? ❏ Wollen Sie beim Einsatz von Hackschnitzeln die Schnitzel mit einem eigenen Hacker herstellen? ❏ Woher können Sie das Rohholz beziehen? ❏ Welche Brenntechnik möchten Sie verwenden?

❏ Haben Sie die benötigte Heizleistung ermittelt, damit Sie den Kessel nicht zu groß dimensionieren? ❏ Können Sie gegebenenfalls Komponenten Ihres alten Heizungssystems weiterhin verwenden und so Kosten sparen? ❏ Ist Ihre Schornstein- oder Kaminanlage für den Einsatz zusammen mit Ihrer bevorzugten Heizung geeignet? Sind hier Umbauten nötig? ❏ Haben Sie einen Wartungsvertrag für die Anlage abgeschlossen? ❏ Verfügt Ihr Kessel über eine automatische Reinigung und Entaschung? ❏ Wollen Sie Ihre Heizung durch einen Wärmespeicher ergänzen? ❏ Haben Sie schon die richtige Größe für Ihren Haushalt ermittelt? ❏ Haben Sie genug Platz dafür vorgesehen?

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Wissenswertes zur EnEV Die EnEV ist das Ergebnis baurechtlicher Bemühungen um die optimale Energieeffizienz bei Bauvorhaben. Bevor sie im Jahr 2002 in Kraft trat, waren die Belange des Wärmeschutzes und die Energieeffizienz in zwei Verordnungen festgelegt: der Wärmeschutzverordnung (WSchV) und der Heizungsanlagenverordnung (HeizAnlV). Bisherige Novellierungen Die erste Energieeinsparverordnung trat 2002 in Kraft. 2004 erlangte eine erste Novellierung der Verordnung Gültigkeit. Hierdurch wurden Verfahrensvereinfachungen vorgenommen sowie die Rechtssicherheit erhöht. Schwerpunkt war die Anpassung an den verbesserten Stand der Technik. Die grundsätzliche Ausrichtung blieb jedoch erhalten. Eine weitere Novellierung fand im Jahr 2007 statt. Im Rahmen dieser Neufassung wurden Energieausweise auch für Bestandsgebäude zur Pflicht. Außerdem wurden neue energetische Mindestanforderungen für Neubauten sowie für die Modernisierung bestehender Bauten festgelegt. So muss etwa jeder Neubau den Standards eines Niedrigenergiehauses genügen (mehr hier-

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zu erfahren Sie im ersten Kapitel auf Seite 38 f.). Die EnEV 2009 Eine weitere Novellierung der EnEV soll voraussichtlich noch im Jahr 2009 in Kraft treten. In dieser Fassung sollen in Zukunft die primärenergetischen Anforderungen deutlich verschärft werden. Das bedeutet, dass der Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser in Neubauten und sanierten Altbauten um 30 % gesenkt werden soll. Die energetischen Anforderungen an Außenbauteile im Falle wesentlicher Änderungen im Gebäudebestand werden ebenfalls um 30 % erhöht. Auch einige Berechnungsgrundlagen sollen sich ändern. In der Fassung von 2007 wurde die energetische Qualität der Gebäudehülle mithilfe eines durchschnittlich einzuhaltenden U-Wertes (siehe Seite 134) der gesamten Gebäudehülle ermittelt. Nun muss ein Einzelbauteilnachweis geführt werden. Keines der Bauteile darf dementsprechend den zulässigen Höchstwert überschreiten. Der Nachweis über die Einhaltung des maximalen Primärenergiebedarfs erfolgt durch den Vergleich mit

W I SS E N S W E R T E S Z U R E N E V

Bis zum Jahr 2020 sollen alle Neubauten komplett auf fossile Energieträger verzichten können.

einem Referenzgebäude, das mit dem zu bewertenden Bau in Geometrie, Gebäudenutzfläche und Ausrichtung identisch ist. Die energetische Qualität der Gebäudehülle und Anlagentechnik dieses Referenzgebäudes ist in der EnEV 2009 festgelegt. Das zu bewertende Gebäude muss dabei mindestens die Werte des Referenzbaus erreichen. Außerdem finden sich in der Novelle folgende Regelungen: ■ Die Nutzung eines neuen Bilanzierungsverfahrens nach DIN V 18599 gilt auch für Wohngebäude. ■ Die Nachrüstverpflichtungen bei Anlagen und Gebäuden werden auch auf selbst genutzte Ein- und Zweifamilienhäuser übertragen. ■ Die Einhaltung der Nachrüstverpflichtungen und der Vorgaben für die Anlagentechnik nach EnEV

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wird durch die Bezirksschornsteinfegermeister überprüft. Eine Unternehmererklärung der nach EnEV durchgeführten Maßnahmen wird eingeführt. Die Außerbetriebnahme von Nachtstromspeicherheizungen wird geregelt. Die Qualifikationsanforderungen an Energieausweisaussteller werden erhöht.

Kleiner Ausblick Für 2012 ist eine weitere Novellierung vorgesehen. Die Anforderungen an die Qualität der Gebäudehülle und den Energieverbrauch werden dann um weitere 30 % verschärft. Die EU hat sich zum Ziel gesetzt, dass spätestens ab 2020 bei Neubauten ganz auf fossile Energieträger verzichtet werden kann.

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Infoteil DIN-Normen geben Sicherheit

Damit wir nicht ständig stolpern. Die Norm liefert Maße für die bequeme und sichere Begehbarkeit von Gebäudetreppen: DIN 18065.

Normen geben den Menschen Sicherheit in allen Bereichen des täglichen Lebens, ob im Kinderzimmer, im Straßenverkehr oder beim Sport. Normen schützen Arbeitnehmer in der Industrie, in Büros, in Laboren oder am Bau. Durch Normen können sich neue Technologien schneller am Markt durchsetzen, weil durch die Normung die wesentlichen Fragen der Sicherheit, der Verträglichkeit mit Gesundheit und Umwelt sowie der Gebrauchstauglichkeit und Zuverlässigkeit geklärt sind. Das schafft Vertrauen. Die Aufgabe von Normen ist es somit, den Nutzen technischer Entwicklungen zu maximieren und von ihnen ausgehende Gefährdungen zu minimieren. Auch unter rechtlichen Aspekten stehen Normen für Sicherheit: Zunächst sind DIN-Normen Empfehlungen, deren Anwendung jedem freisteht. Verbindlich werden Normen nur dann, wenn in privaten Verträgen oder in Gesetzen und Verordnungen auf sie Bezug genommen wird und dort deren Anwendung festgelegt ist. Normen im Alltag Produkte und Dienstleistungen beeinflussen das tägliche Leben von Millionen Verbrauchern. Normen begleiten uns, meistens unbemerkt, ein Leben lang. Von Säuglingsartikeln, Kinderspielzeug, Schulranzen und Sprachreisen über Möbelumzugsdienste, Bauwe-

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DIN-NORMEN GEBEN SICHERHEIT

sen, Kraftfahrzeuge, Finanzdienstleistungen und Marktforschung bis hin zu Lebensmitteln, Umweltschutz, Medizin und betreutem Wohnen – Normen sind im Anwendungsbereich jedes Einzelnen allgegenwärtig. Ohne Normen würde der A4-Bogen nicht in den Drucker, die CD-ROM nicht in den Computer, der Tankstutzen nicht in den Wagen und die Schraube nicht zur Mutter passen. Und wahrscheinlich würde man die Treppen eher hochstolpern als -gehen. DIN: international, marktorientiert, innovativ Das DIN Deutsches Institut für Normung e. V. erarbeitet Normen und Standards als Dienstleistung für Wirtschaft, Staat und Gesellschaft. Das DIN ist privatwirtschaftlich organisiert mit dem rechtlichen Status eines gemeinnützigen Vereins. Der Geschäftssitz ist seit 1917 in Berlin. Die Mitglieder des DIN sind Unternehmen, Verbände, Behörden und andere Institutionen aus Industrie, Handel, Handwerk und Wissenschaft. Die Hauptaufgabe des DIN besteht darin, gemeinsam mit Vertretern der interessierten Kreise konsensbasierte Normen markt- und zeitgerecht zu erarbeiten. Hierfür bringen rund 26.000 Experten ihr Fachwissen in die Normungsarbeit ein. Aufgrund eines Vertrages mit der Bundesregierung ist das DIN als die nationale Normungsorganisation und als Vertreter deutscher Interessen in den europäischen und internationalen Normungsorganisationen anerkannt. Heute ist die Normungsarbeit des DIN zu fast 90 % international ausgerichtet. Normen erbringen einen hohen betriebs- und volkswirtschaftlichen Nutzen, der für Deutschland mit rund 16 Milliarden Euro pro Jahr ermittelt wurde.

Damit die Geheimzahl auch geheim bleibt. Die Norm beschreibt, wie die PIN bei der Onlineprüfung geschützt wird. Bankwesen – PIN-Management und Sicherheit: ISO 9564-1.

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Erklärungen zu den wichtigsten Begriffen Amperestunde (Ah) Aggregatzustand

Brauchwasser

Physikalischer Zustand von Stoffen. Am häufigsten kommen die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig vor. Wasser, das nicht als Trinkwasser geeignet ist, aber z. B. als Toilettenspülung oder zum Rasensprengen verwendet werden kann.

Bypassdiode

Bauteil zum Schutz der Solarmodule vor Zerstörung.

Energieeinsparverordnung (EnEV)

Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik von Gebäuden. Eine Novellierung ist für Mitte 2009 geplant.

Energiepflanzen

Pflanzen, die ausschließlich zum Zweck der Energiegewinnung angebaut werden.

Erneuerbare Energieträger

Energieträger aus nachhaltigen Quellen, die in menschlichen Maßstäben gemessen nahezu unerschöpflich vorhanden sind (wie z. B. die Sonnenenergie) oder sich in vergleichsweise kurzer Zeit wieder beschaffen lassen (z. B. Raps zur Produktion von Biodiesel).

Festmeter

132

Einheit der elektrischen Ladung, sie gibt die in einem Akku gespeicherte Ladung an.

Raummaß für Holz. Ein Festmeter entspricht 1 m3 Holz, das ohne Zwischenräume aufgeschich– tet ist.

G LO SS A R

In der erdgeschichtlichen Vergangenheit entstandene Brennstoffe wie Stein- und Braunkohle, Erdöl, Erdgas und Torf werden auch als fossile Energieträger bezeichnet.

Fossile Energieträger

Stoffe mit der Eigenschaft, dass ihre elektrische Leitfähigkeit von der Temperatur abhängt. Bei niedrigen Temperaturen wirken sie wie ein Isolator, bei hohen Temperaturen werden sie zu recht guten Leitern.

Halbleiter

Die von einem Wärmeerzeuger in einer bestimmten Zeit (z. B. einer Stunde) abgegebene Heizwärme.

Heizleistung

Maß für das Verhältnis zwischen Stromeinsatz und Wärmeabgabe. (Eine Jahresarbeitszahl von 4 sagt z. B. aus, dass Sie mit einem Stromeinsatz von 1 kWh eine Heizenergie von 4 kWh erzielen können.)

Jahresarbeitszahl

Ein Joule (J) ist die Energie, die aufgebracht werden muss, um eine Sekunde lang eine Leistung von einem Watt zu erzeugen. Für 1 kWh ergibt sich dann folgende Rechnung, die diese Einheit vielleicht noch ein wenig besser verdeutlicht: 1 kWh = 1.000 Wh = 3.600.000 Ws = 3.600.000 J.

Joule

Stoffe, die durch Verdampfen bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnehmen und durch Verflüssigen bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgeben.

Kältemittel

Unerwünschte Reaktion von Materialien mit Stoffen aus der Umgebung. Bei diesem Vorgang werden die Materialien häufig zerstört oder stark beschädigt.

Korrosion

133

N E U E E N E R G I E KO N Z E P T E F Ü R H A U S - U N D WO H N U N G S B E S I T Z E R

kWh/Kilowattstunde Laderegler

Bauteil, das für eine möglichst schonende Aufladung von Akkus sorgt.

Photoeffekt

Allgemeiner Begriff für die Freisetzung elektrisch geladener Teilchen aus Materie.

Spannung

Umwälzpumpe

U-Wert

Vorlauftemperatur

134

Die Energiemenge, die eine Maschine mit 1.000 Watt (= 1 kW) Leistung pro Stunde aufnimmt oder abgibt.

Elektrische Spannung entsteht durch den Ladungsunterschied zwischen Pluspol und Minuspol. Sie ist die Ursache des elektrischen Stroms. Pumpe, die eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf bewegt. Er gibt an, wie viel Wärme (in Watt [W]) pro Quadratmeter Fläche [m2] je Grad Temperaturdifferenz (Kelvin [K]) durch ein Bauteil fließt. Temperatur des zum Heizkörper hin fließenden Heizungswassers.

Wechselrichter

Bauteil, das Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, wie viel Prozent der eingespeisten Sonnenenergie von ihr in elektrischen Strom umgewandelt werden kann.

Zirkulationspumpe

Zirkulationspumpen werden in Trinkwasseranlagen eingesetzt und sorgen dafür, dass am Wasserhahn bei Bedarf sofort warmes Wasser fließt.

H Ä U F I G G E S T E L LT E F R AG E N

Häufig gestellte Fragen Was versteht man unter „Bioenergieträger“? Bioenergieträger können in fester, flüssiger und gasförmiger Form vorliegen. Zu den Festbrennstoffen zählen z. B. Holz und Holzreste oder Stroh. Zucker- und Stärkepflanzen, die zur Herstellung von Ethanol benötigt werden, kann man dieser Einteilung nach zu den flüssigen Energieträgern zählen. Auch ölhaltige Pflanzen wie Raps oder Sonnenblumen fallen in diese Kategorie. Biogas schließlich, das aus landwirtschaftlichen Reststoffen wie Gülle gewonnen werden kann, wird dem dritten Typ, den gasförmigen Energieträgern, zugeordnet.

Kann ich mit einer Solarwärmeanlage auch heizen? Kombinierte Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung können im Frühjahr und Herbst das Haus in der Regel problemlos mit Wärme versorgen. Im Winter können sie aber lediglich der Unterstützung einer anderen Anlage dienen. Hier könnte z. B.eine Wärmepumpe in Frage kommen.

Wie sieht die Kostenseite aus? Die Anlagen zur Verfeuerung von Biomasse befinden sich auf einem hohen technischen Standard und verbrennen die Biomasse sehr effektiv und umweltschonend. Da diese Geräte noch nicht in zu großen Stückzahlen hergestellt werden, muss man damit rechnen, dass die Heizanlagen selbst 1,5- bis 2-mal teurer sind als herkömmliche Öl- oder Erdgasheizungen. Allerdings sind die Brennstoffe deutlich preiswerter, sodass sich schon heute die meisten Anlagen wirtschaftlich lohnen.

Was ist an der Wärmepumpe besser als an einer Öl- oder Gasheizung? Zum einen heizt die Wärmepumpe deutlich preiswerter als Öl- oder Gasanlagen. Eine Kilowattstunde Wärme kostet mit der Wärmepumpe etwa 3 Cent; mit herkömmlicher Technik müssen sie mit ungefähr 6 Cent rechnen. Außerdem schont die Wärmepumpe die Rohstoffressourcen, denn ca. 75 % der bereitgestellten Wärme stammen aus der Umwelt. Die Wärmepumpe benötigt darüber hinaus keinen

135

N E U E E N E R G I E KO N Z E P T E F Ü R H A U S - U N D WO H N U N G S B E S I T Z E R

Schornstein, keinen Öltank, keinen Vorrat an Brennstoffen, keine Abgasmessung und kaum Wartung.

Welche Wärmequelle ist sinnvoll? Das hängt natürlich sehr von den Gegebenheiten vor Ort ab. Grundsätzlich ist es aber wünschenswert, eine Wärmequelle mit möglichst konstanter Wärme zu haben. Das ist bei Grundwasserbrunnen oder Erdwärmesonden, teilweise auch bei Kollektoren, gegeben. Dann ist außer der Umweltwärme keine weitere Energiequelle für den Betrieb der Wärmepumpe nötig. Aber unter Umständen stellt die Luft eine gute Alternative dar, da Anlagen, die mit Luft arbeiten, leicht und kostengünstig zu installieren sind. Diese Frage sollten Sie abschließend auf jeden Fall mit einem Experten klären.

Welche Kosten verursacht die Erschließung der Umweltwärme? Bei Erdwärmesonden müssen Sie für die Bohrung mit etwa 30 bis 50 Euro pro Meter rechnen. Wenn Sie einen Grundwasserbrunnen bohren lassen, erhöhen sich die Kosten auf 100 bis 150 Euro pro Meter. Erdwärmekollektoren kön-

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nen Sie für 15 bis 20 Euro pro Quadratmeter verlegen lassen.

Wie viel Vergütung bekomme ich im Jahr für meinen Solarstrom? Als Faustregel gilt in unseren Breitengraden: Ihre PV-Anlage bringt einen Energieertrag von 800 bis 1.000 kWh pro kWp installierter Leistung im Jahr. Dies bedeutet, dass Ihnen mit einer 3-kWp-Standardanlage zwischen 1.400 Euro und 1.700 Euro im Jahr vergütet werden kann.

Kann man den eigenen Warmwasserbedarf durch Solarenergie abdecken? Die vollständige Deckung des Warmwasserbedarfs ist in den Monaten von Mai bis September bei einer üblichen Auslegung der Anlage meist kein Problem. In den Wintermonaten geht das theoretisch auch, aber dann müsste die Kollektorfläche entsprechend größer sein. Meist wären die Anlagen aber nicht mehr wirtschaftlich.

Muss eine Kollektoranlage baulich genehmigt werden? Wenn Ihr Haus nicht denkmalgeschützt ist, brauchen Sie in der Regel keine bauliche Genehmigung.

N Ü T Z L I C H E A D R E SS E N U N D W E B S I T E S

Nützliche Adressen und Websites Ämter und Ministerien Umweltbundesamt Postfach 1406 06813 Dessau Tel.: 03 40/21 03-0 Fax: 03 40/21 03-22 85 E-Mail: [email protected] www.bundesumweltamt.de Auf der Internetseite des Umweltbundesamtes finden Sie umfangreiche Informationen und Publikationen zu den Bereichen Energie, Klimaschutz und Technik. Außerdem gibt es dort zahlreiche Daten und Statistiken.

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) Alexanderstraße 3 10178 Berlin-Mitte Tel.: 0 30/1 83 05-0 Fax: 0 30/1 83 05-43 75 www.bmu.de Dienstsitz Bonn: Robert-Schumann-Platz 3 53175 Bonn Tel.: 02 28/9 93 05-0 Fax: 02 28/9 93 05-32 25

Auf der Internetseite finden Sie u. a. Informationen und Nachrichten aus den Bereichen Energie und Klima.

KfW Bankengruppe Palmengartenstraße 5–9 60325 Frankfurt am Main Tel.: 0 69/74 31-0 Fax: 0 69/74 31-29 44 www.kfw.de Auf der Internetseite finden Sie Informationen zu den Förderprogrammen der KfW-Bankengruppe und nützliche Programme zur Berechnung der eigenen Kreditkonditionen.

Gesellschaften, Vereine und Verbände Geothermische Vereinigung e. V. Gartenstraße 36 49744 Geeste Tel.: 0 59 07/5 45 Fax: 0 59 07/73 79 E-Mail: [email protected] www.geothermie.de

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N E U E E N E R G I E KO N Z E P T E F Ü R H A U S - U N D WO H N U N G S B E S I T Z E R

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e. V.

Internetadressen

Emmy-Noether-Straße 2 80992 München Tel.: 0 89/52 40 71 Fax: 0 89/52 16 68 E-Mail: [email protected]

www.das-energieportal.de

Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH Döppersberg 19 42103 Wuppertal Tel.: 02 02/24 92-0 Fax: 02 02/24 92-108 E-Mail: [email protected] www.wupperinst.org

(Alles rund um das Thema Energie)

www.energie-fakten.de (Informationen zum Thema „Energie und Umwelt”)

www.solarenergie.com (Wissenswertes zur Solarenergienutzung, News, Adressen)

www.solarserver.de (Sonnenenergie und mehr)

www.thema-energie.de EUROSOLAR e. V. Europäische Vereinigung für erneuerbare Energien Kaiser-Friedrich-Straße 11 53113 Bonn Tel.: 02 28/36 23 73 und 36 23 75 Fax: 02 28/36 12 79 und 36 12 13 E-Mail: [email protected] www.eurosolar.de

Solarenergie Informationsund Demonstrationszentrum Heinrich-Stranka-Straße 3–5 90765 Fürth Tel.: 09 11/8 10 27-0 Fax: 09 11/8 10 27-11 E-Mail: [email protected] www.solid.de

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(Alles zum Thema effiziente Energienutzung)

www.waermepumpe.de (Informationen zu Wärmepumpen)

www.wind-energie.de (Wissenswertes über Windenergie vom Bundesverband Windenergie)

www.windwaerts.de (Portal zu erneuerbaren Energien)

www.zukunft-umweltwaerme.de (Informationen zum Heizen mit Erdwärme und Wärme der Umwelt)

L I T E R AT U R T I P P S

Literaturtipps

und anderen festen Brennstoffen – Anforderungen und Prüfverfahren

Normen Zu beziehen über den Beuth Verlag (www.beuth.de) DIN 1988 (alle Teile) Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen (TRWI) DIN 4108-10 (Ausgabe 2008-06) Wärmeschutz- und Energie-Einsparung in Gebäuden – Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe – Teil 10: Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe DIN 4702-1 (Ausgabe 1990-03) Heizkessel; Begriffe, Anforderungen, Prüfung, Kennzeichnung DIN 4702-4 (Ausgabe 1990-03) Heizkessel; Heizkessel für Holz, Stroh und ähnliche Brennstoffe; Begriffe, Anforderungen, Prüfungen

DIN 18894 (Ausgabe 2005-02) Feuerstätten für feste Brennstoffe – Pelletöfen – Anforderungen, Prüfung und Kennzeichnung DIN EN 378-1 (Ausgabe 2008-06) Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen – Teil 1: Grundlegende Anforderungen, Definitionen, Klassifikationen und Auswahlkriterien Entwurf DIN EN 378-1/A1 (Ausgabe 2008-07) Vorgesehen als Änderung von DIN EN 378-1 (2008-06) DIN EN 12828 (Ausgabe 2003-06) Heizungssysteme in Gebäuden – Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen

DIN 4702-6 (Ausgabe 1990-03) Heizkessel; Brennwertkessel für gasförmige Brennstoffe

DIN EN 12831 (Ausgabe 2003-08) Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast

DIN 18842 (Ausgabe 2008-09) Feuerstätten für feste Brennstoffe – Gravimetrisch beschickte Feuerstätten zur Verfeuerung von Pellets

DIN EN 12975-1 (Ausgabe 2006-06) Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile – Kollektoren – Teil 1: Allgemeine Anforderungen

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N E U E E N E R G I E KO N Z E P T E F Ü R H A U S - U N D WO H N U N G S B E S I T Z E R

DIN EN 12975-2 (Ausgabe 2006-06) Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile – Kollektoren – Teil 2: Prüfverfahren

DIN EN 61194 (Ausgabe 1996-12) Charakteristische Parameter von photovoltaischen (PV-)Inselsystemen

DIN EN 13240 (Ausgabe 2005-10) Raumheizer für feste Brennstoffe – Anforderungen und Prüfungen

DIN EN 61215 (Ausgabe 2006-02) Terrestrische kristalline SiliziumPhotovoltaik-(PV-)Module – Bauarteignung und Bauartzulassung

DIN EN 15270 (Ausgabe 2008-03) Pelletbrenner für kleine Heizkessel – Definitionen, Anforderungen, Prüfung, Kennzeichnung

Entwurf DIN EN 61646 (Ausgabe 2007-07) Terrestrische Dünnschicht-Photovoltaik-(PV) Module – Bauarteignung und Bauartzulassung

DIN EN 15377-3 (Ausgabe 2007-12) Heizungsanlagen in Gebäuden – Planung von eingebetteten Flächenheiz- und Kühlsystemen mit Wasser als Arbeitsmedium – Teil 3: Optimierung für die Nutzung erneuerbarer Energiequellen DIN EN 60904-1 (Ausgabe 2007-07) Photovoltaische Einrichtungen – Teil 1: Messen der photovoltaischen Strom-/Spannungskennlinien DIN EN 60904-3 (Ausgabe 1995-04) Photovoltaische Einrichtungen – Teil 3: Messgrundsätze für terrestrische photovoltaische (PV) Einrichtungen mit Angaben über die spektrale Strahlungsverteilung

140

DIN CEN/TS 14588 (Ausgabe 2004-04) Feste Biobrennstoffe – Terminologie, Definitionen und Beschreibungen VDI 4640 Blatt 2 (Ausgabe 2001-09) Thermische Nutzung des Untergrundes – Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen VDI 4640 Blatt 4 (Ausgabe 2004-09) Thermische Nutzung des Untergrundes – Direkte Nutzungen

L I T E R AT U R T I P P S

Bücher und Ratgeber

Broschüren

BMU, BINE Informationsdienst: Fördergeld für Erneuerbare Energien. Programme, Ansprechpartner, Adressen; 2007

BMU: Fördergeld 2008 für Energieeffizienz und erneuerbare Energien; 2008

Brück, Jürgen: Heizkosten senken; Beuth Verlag; 2008 Burk, Peter: Modernisieren und Energie sparen; Stiftung Warentest; 2008 Gabriel, Ingo u. a.: Vom Altbau zum Niedrigenergie- und Passivhaus; Ökobuch Verlag; 2008 Hanus, Bo: Hausversorgung mit alternativen Energien; Franzis Verlag; 2007 Hennicke, Peter und Fischedick, Manfred: Erneuerbare Energien; Verlag C. H. Beck; 2007 Hilgers, Claudia: Wegweiser Energiesparen im Haushalt; Beuth Verlag; 2007 Loose, Peter: Erdwärmenutzung. Versorgungstechnische Planung und Berechnung; Verlag C. F. Müller; 2007

BMU: Erneuerbare Energien – Fragen und Antworten; 2008 Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe: Basisdaten Bioenergie Deutschland; 2008 Paul, Nicole/Kemnitz, Dietmar: Biokraftstoffe; Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe; 2006 Solarenergie Informationsund Dokumentationszentrum: So kommen Sie zu einer guten Solarstromanlage; 2008 Solarenergie Informations- und Dokumentationszentrum: Solarwärme für Ein- und Zweifamilienhäuser; 2008 Vogtmann, Michael: Finanzierung und Wirtschaftlichkeit von solarthermischen Anlagen; Solarenergie Informations- und Dokumentationszentrum

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REGISTER

Register 3-Liter-Haus 39

A Abgas-Wärmetauscher 37 Adressen, nützliche 137 f. Akku 29, 69 Anlagen, solarthermische 46 ff. Aufdachmontage 74

B Begriffserklärungen 132 ff. Beleuchtung 28 Betonteile, erdberührte 15, 96 BHKW s. Blockheizkraftwerk Bilanzierungsverfahren 129 Biobrennstoffe 117 – feste, DIN 14, 117 Biodiesel 11, 13, 112 Bioenergie 12, 110 f., 116 – Rohstoffe 112 Biogas 12, 111 Biogasanlagen 111, 114 Biomasse 9, 12 f., 23, 26, 43 110 f., 114 – Energiemenge 115 Bivalenzpunkt 88 Blockheizkraftwerk 83 Brauchwasserspeicher 51 Brennstoffzellen 18 – Einsatzbereich 20 f. – Funktionsweise 18 – Leistung 20 – Typen 19 f. – Wirkungsgrad 20 Brunnenverockerung 98 Bruttostromverbrauch 11 Bundesemissionsschutzgesetz 124 Bundesverband Windenergie 22 Bypassdiode 67, 132

C Checkliste – Anlage, netzgekoppelt 81 – Biomasse-Heizanlage 127 – Erdwärmekollektoren 106 – Erdwärmesonden 106 – Geothermie 43 – Grundwasserbrunnen 107 – Inselanlagen 81 – Luft-Wärmepumpen 107 – Photovoltaik 42, 80 – Solaranlagen 80

142

– Solarthermie 42, 80 – Wärmepumpen 106 Chinaschilf 113 CO2-Energieabgaben 79 CO2-Gebäudesanierung 24

D Dachanlagen, solare 70 f. Dämmung 31 ff. – Außenwand 31 – Dach 32 – Fenster 34 – Kellerdecke 34 DIN-Normen 130 f. Dreifachverglasung 39

E EEG 17, 26, 72 EEG-Vergütungssätze – Biomassestrom 26 – Erdwärmestrom 26 – Solaranlagen 26 Einspeisevergütung 72, 79, 83 Einzelraumfeuerungsanlagen 125 Energieberatung 27, 108 Energiebilanz 30, 109 Energiedach 70 Energieberater 108 f. Energieeffizienz 86 f., 128 Energieeffizienzklasse A 30 Energiefresser 28 Energieeinsparverordnung 36, 38, 128 Energiemenge Biomasse 115 Energien, erneuerbare 8 f. – Grundwissen 10 ff. Energiepfähle 15, 97 Energiepflanzen 13, 14, 113 f. Energiesparhäuser 37 Energiesparlampen 28 Energieverbrauch 24, 116, 109, 128f. Energieversorger 23 EnergieVision e.V. 45 EnEV 36 f., 128 Erdwärmekollektoren 15, 91 f. Erdwärmesonden 15 f., 88, 93 Erneuerbare Energien Gesetz s. EEG Ethanol 111

F Fassade, denkmalgeschützte 32 Fassadenanlagen 70 Festbrennstoffe 135 Feste Biobrennstoffe DIN 14, 117 Flachkollektoren 48 Förderbrunnen 98

REGISTER

Fördergeld Energieeffizienz 27 Fördermaßnahmen 8 Fragen, häufig gestellte 135 f. Fußbodenheizung 15, 89

Kosten-Nutzen-Analyse 109 Komfortlüftung 41 Kraft-Wärme-Koppelung 82 Kühlschrank 30

G

L

Gebäudehülle 31 Gebäudeenergieausweis 108 Gebäudesanierungsprogramm 24 Genehmigung, wasserrechtliche 95, 99 Geothermie 12, 14 f. – oberflächennah 14, 91 Getreide 117 Grundwasserbrunnen 15, 97 f. Grundwasser-Wärmepumpenanlagen 97 f. Grüner Strom 45

M

H Hackschnitzel 118, 123 Hackschnitzelheizungen, Preise 126 Haushaltsgeräte 29 Heat-Pipes 49 f. Heizkessel 36 f. Heizungsanlagen-DIN 55 Heizungsanlagenverordnung 128 Heizungsregelung 37 Holzpellets 15, 120 – Heizwert 120, 122 – Öfen 120

I Indachmontage 75 Induktionsherde 30 Inselanlagen 17 f., 68, 105 Inselsystem 69 Internetadressen 138 Investitionen 57 Isolierverglasung 34

J Jahresarbeitszahl 86, 97, 105

K Kälteerzeugung, solare 23 Kaminanlage 121 Kapillarrohrmatten 92 Kerndämmung 32 KfW-Energiesparhaus 25 KfW-Förderbank 24 f. Kleie 14 Klimaschutz 24 Kohlendioxid-Kreislauf, geschlossener 11

Laderegler 68 Literaturtipps 139 ff. Luft-Luft-Wärmepumpen 100 Luft-Wasser-Wärmepumpen 100 Mais 113 Marktanreizprogramm 23 Mindestwärmeschutz EnEV 36 Mindestwirkungsgrade 125 Miscanthus 14 Modulwechselrichter 66

N Nachrüstverpflichtungen 129 Niedertemperatur – Brennwertkessel 36 f. – Heizsystem 15 – Kessel 36 f. Niedrigenergiehaus 38, 41, 105, 128 Nullenergiehaus 41

O Oberbrandkessel 118 f. Ökopfahl 92 Öko-Plus-Maßnahmen 24 Ökosteuern 79 Ökostrom 44 Ökostrom-Zertifikate 45

P Pappel 14 Passivhäuser 40, 99 Pelletheizungen, Preise 126 Pellet-Zentralheizungen 121 f. Pflanzenöl 12, 111 Photovoltaikanlage 17, 23, 26, 59 f. – Genehmigung 76 – Größe 72 – Inbetriebnahmeprotokoll 77 – Lebensdauer 78 – Rentabilität 79 – Wartung 78 Primärenergiebedarf 128 Pro und Kontra – Energieträger Luft 100 – Erdwärmekollektoren 93 – Erdwärmesonden 96 – Grundwasserbrunnen 99 Prozesswärme 82

143

REGISTER

R Raps 11, 13, 113 Rapskuchen 14 Rechenbeispiel Photovoltaik 26 RECS-Zertifikat 45 Restholz 13 Richtwerte Wärmedämmung 36 Röhrenkollektoren 49

S Sanierung Gebäudehülle 31 Schadstoffausstoß 125 Scheitholz 118 Scheitholzheizungen Kosten 126 Scheitholzvergaserkessel 119 ff. Schimmelbildung 34 Schluckbrunnen 98 Schwachholzsortiment 113 Shuntregler 68 Solaranlage Wartung 58 Solaranlage/ Wärmepumpe 104 f. Solarenergie 16 Solargenerator 65 Solarkollektoranlagen 23 Solarmodule 60, 64 f. Solarstation 54 Solarthermie Kosten 57 Solarzellen 60 – Dünnschicht 61 – Konzentrator 63 – Mehrschicht 62 – monokristallin 60 – polykristallin 60 – Quantenpunkt-Tandem 62 – Tandem 61 – Wirkungsgrad 63 Sonnenenergie 12 Stand-by 28 Standortcheck 16 Strangwechselrichter 66 Strommix 44 Stromversorgung, dezentrale 13

T Tabelle – Energiekosten 104 – Energieverbrauch Haustypen 41 – Nachrüstung 125 – Pellet Eigenschaften, DIN 122 – Planungswerte Wärmepumpe 90 – Richtwerte Wärmedämmung 36

144

– Solarstromvergütung lt. EEG 73 – Trockenmasse-Erträge 114 – Wärme-Energie, erneuerbare 112 – Wirkungsgrad Solarzellen 64 Tank-in-Tank-System 56 Technologiebonus 26 Tiefengeothermie 15, 22 Trinkwasserschutzgebiet 16 TÜV-Zertifikat 45

U Umwälzpumpe 54 Untere Wasserbehörde 16 U-Wert – Berechnung 35 – Verglasung 34

V Verbraucherzentralen 27, 108 Verglasung 34 Verschattungen 67, 73 Vorlauftemperatur 102 f.

W Wärmebrücken 39 Wärmedämmverbundsystem 31 Wärmeleck 38 Wärmepumpen 15, 84 ff. – Betriebsweisen 87 f. – Einsatz 89 – Wartung 104 Wärmepumpenanlage Planung, Kosten 101 ff. Wärmerückgewinnung 100 Wärmeschutzverglasung 34 Wärmeschutzverordnung 128 Wärmespeicher 51, 55 Wärmetauscher 53, 97 Wärmeverluste 31 Warmwasserversorgung 51, 89 Wartung – Photovoltaikanlage 78 – Scheitholzheizungen 126 – Solaranlage 58 – Wärmepumpen 104 Waschmaschinen 29 Websites 137 f. Wechselrichter 65 Weiden 14 Windenergie 22 Windgeneratoren 22

Z Zentralwechselrichter 66