Haben Sie sich dazu entschieden etwas für die Umwelt zu tun und nebenbei noch Geld zu sparen, dann sind Sie hier genau richtig. Wir informieren Sie über die verschiedenen Arten der erneuerbaren Energien und deren Funktion und Förderung. Bei Fragen zum Thema, sowie zum Einbau oder aktuellen Angeboten, stehen wir Ihnen gerne zur Seite.

Erneuerbare Energien

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Sanitär Heizung Klima in Leipzig

Wärmepumpen

 

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

 

Funktion

 

Zur Beheizung von Gebäuden werden meist Elektro-Kompressions-Wärmepumpen verwendet. Es finden jedoch auch Absorptions- bzw. Adsorptions-Wärmepumpen Verwendung. Das Funktionsprinzip lässt sich gut mit einem Kühlschrank vergleichen, der innen kühlt und außen heizt. Viele dieser Systeme können im Umkehrbetrieb auch zur Kühlung eingesetzt werden. Da Wärmepumpen zum Teil erhebliche Anlaufströme haben, die zu Netzrückwirkungen (Spannungseinbrüchen) führen können, muss der Anschluss vom Energieversorgungsunternehmen genehmigt werden. Die Genehmigung wird im Regelfall mit bestimmten Auflagen (Anlaufstrombegrenzung, Anläufe/Stunde beschränkt) erteilt.

Das verdichtete Kältemittel kondensiert im Verflüssiger. Dies ist ein Wärmeübertrager, der auf der Gegenseite mit einem Wärmeträger, in der Regel Wasser oder einem Wasser-Sole-Gemisch (Frostschutz), beaufschlagt wird. Die bei der Verflüssigung des Kältemittels frei werdende Wärme wird vom Wärmeträger aufgenommen und auf die Heizkörper oder Heizflächen übertragen. Die Wärmeleistung, die, bezogen auf die eingesetzte elektrische Leistung des Verdichtermotors, am Verflüssiger genutzt werden kann, steigt mit abnehmender Differenz zwischen der Verdampfungs- und der Verflüssigungstemperatur im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe. Das Verhältnis der Wärmeleistung zur elektrischen Leistung wird als Leistungszahl einer Wärmepumpe (engl. Coefficient of Performance, abgekürzt COP) bezeichnet.

Eine niedrige Wärmeträgertemperatur (Vorlauftemperatur) kann insbesondere mit Fußbodenheizungen erreicht werden, da die Wärmeübertragungsfläche sehr groß ist. Ferner muss eine sehr gute Wärmedämmung für das zu beheizende Gebäude angestrebt werden, um bei geringem Wärmebedarf eine geringe Vorlauftemperatur des Wärmeträgers fahren zu können.

Das Verhältnis von Heizfläche zu der mittleren Übertemperatur von Heizkörper oder einer Fußbodenheizung verändert sich exponentiell. Dies ist mit der veränderten Leistungsabgabe von Boilern bei steigenden Primärtemperaturen zu vergleichen. Diese Problematik verursacht zudem, dass mittels Wärmepumpe die Speichertemperatur nur auf eine bestimmte Temperatur angehoben werden kann. Die zu erzeugende Warmwassertemperatur ist von dem maximalen Verdichter-Hochdruck abhängig. Bei der Beheizung von Boilern mittels Erdsonden muss darauf geachtet werden, dass die Erdsonde nicht mit mehr als 100 W(therm.)/m Sonde belastet wird, um eine zu starke Vereisung der Sonde zu vermeiden. Da Eis ein schlechter Wärmeleiter ist, sinkt die Sondentemperatur zu weit ab und die Leistungszahl fällt in den unwirtschaftlichen Bereich unter 2,5.

 

Sperrzeiten

 

Wärmepumpenheizungen können zu Spitzenlastzeiten bis zu 3x2 Stunden pro Tag abgeschaltet werden (TAB). Allerdings können viele Energieversorgungsunternehmen (EVU) von dieser Möglichkeit nach unten abweichen, da sie die Sperrzeiten mittels der Rundsteuerempfänger bezogen auf die tatsächliche Last steuern. Die Sperrzeiten sind dann relativ kurz, so dass ein erhöhter technischer Aufwand für eine Sperrzeitüberbrückung nicht notwendig wird. Pufferspeicher sind für die Überbrückung von Sperrzeiten sowieso nur bedingt einsetzbar, da für die Abschaltzeit der Wärmepumpe vom EVU kein Vorsignal gegeben wird. Daher könnte der Temperaturfühler im Pufferspeicher bei Eintritt der Sperrzeit gerade das „Ein“-Signal zum Anlauf der WP geben. Tritt dieser Fall ein, befindet sich im Pufferspeicher kein oder nur ein geringes nutzbares Temperaturgefälle. Jedoch ist die Gefahr, dass ein Gebäude durch eine Sperrzeit abkühlt, relativ gering, aber in begrenztem Umfang möglich (Abkühlung 1-2 K), etwa bei einem Gebäude ohne oder mit nur wenig Speichermassen.

 

Wärmequellen

 

Als Wärmequelle im Kollektorkreis dienen:

Erdwärmekollektoren sind in geringer Tiefe (ca. [1 ... 1,5) m, Abstand ca. 1 m) im Erdboden verlegte „Heizschlangen“.

Erdwärmesonden sind Bohrungen in den Boden bis zu mehreren 100 Metern. Eine teurere Alternative, wenn die Grundstücksfläche für den Wärmegewinn via Erdwärmekollektor nicht ausreicht. Die meisten Bohrungen werden bis 50 Meter ausgeführt. Reicht die Leistung einer Erdwärmesonde nicht aus, werden mehrere Bohrungen auf Basis der gewünschten Entzugsleistung durchgeführt.

· das Trinkwasserversorgungssystem. Ein zweiter Anschluss an die Versorgungsleitung und ein Wärmetauscher sind dafür erforderlich. Wesentlicher Vorteil sind die geringen Investitionskosten von rd. 2.000 Euro. Das System wird zur Zeit noch entwickelt.

Grundwasser wird in einem Brunnen entnommen und durch einen so genannten Schluckbrunnen zurückgeführt. Hier ist die Qualität des Wassers von entscheidender Bedeutung für die Zuverlässigkeit des Systems. Vor der Installation einer derartigen Anlage sollte also eine Wasserprobe gemacht werden.

Luft direkt aus der Umgebung bzw. in Verbindung mit einem Erdwärmeübertrager.

In Deutschland liegt den Berechnungen üblicherweise eine Temperatur von 0 °C für Erdwärmekollektoren bzw. Erdwärmesonden und von 8 °C für Grundwasser zugrunde.

 

Luftwärmepumpe

Der Begriff Luftwärmepumpe wird für verschiedene Systeme verwendet. Daher wird meist noch differenzierter eingeteilt:

· Luft-Wasser-Wärmepumpe: entzieht der Umgebungsluft über einen Wärmeübertrager Wärme und erwärmt damit Heizungswasser.

· Luft-Luft-Wärmepumpe entzieht der Luft Wärme und stellt sie einem Luft-Heizungssystem (Lüftung) zur Verfügung. Dazu muss das Gebäude jedoch über eine entsprechende Heizungs-/Lüftungsanlage verfügen.

Luftwärmepumpen sind preislich günstiger, weil die Komponente zur Aufnahme der Bodenwärme (teure Erdsondenbohrung bzw. Erdwärmekollektor), in der die Direktverdampfung des umweltneutralen Kältemittels erfolgt, entfällt. Jedoch ist bei der Anschaffung ein wichtiges Entscheidungskriterium die aktive Fläche in m² des Verdampfers, weil damit auch die technischen Daten (Leistungs- und Arbeitsziffer) höher liegen, als bei solchen mit kleinen Verdampferflächen. Die Luftwärmepumpe hat bei sehr tiefen Temperaturen geringere Effizienz, dagegen an etwas wärmeren Tagen (etwa +5 bis 0 °C, die ja die Mehrheit der Wintertage aufweist) bereits sehr brauchbare Werte. Sie lässt sich auch bei Altbauten und Sanierungen in bivalenter Nutzung gut anwenden. Ihre Jahresarbeitszahl ist geringer als bei den anderen Systemen. Bei der Anlagendimensionierung ist unbedingt zu beachten, dass ab ca. -10 °C die Arbeitszahl nur noch ca. 1,5 ist.

Als Entscheidungshilfe sollte man sich über die Arbeitszahlkennlinien der Favoriten informieren, diese bestimmen maßgeblich die Betriebskosten.

Dimensionierungswerte: Fußbodenheizung Vorlauftemperatur (25 ... 30) °C, Heizkörperheizung Vorlauftemperatur 55 °C

 

Betriebskosten

Bei einem derzeitigen Brutto-Strompreis von 20 Cent/kWh (Haushalts-Tarif, Stand 06/2006, inkl. aller Steuern und Abgaben) und einer Jahresarbeitszahl JAZ der Wärmepumpenheizung von im besten Fall 4,0 kostet die Erzeugung der Niedertemperatur-Nutzwärme aus Erdwärme 5 Cent/kWh (brutto). Außerdem können die Kosten für den Schornsteinfeger entfallen, wenn kein zusätzlicher Kachelofen o.ä. vorhanden ist.

Der Liter Heizöl kostet derzeit (Stand 01/2008) ca. 0,80 € und beinhaltet etwa 10 kWh thermisch nutzbare Energie. Somit ergibt sich ein Preis von etwa 8 Cent/kWh für Öl.

Sehr moderne Öl-Brennwertthermen weisen im realen Betrieb Wirkungsgrade von mehr als 90 % auf. Damit ergibt sich ungünstigstenfalls für die Erzeugung der Nutzwärme ein Preis von 8,8 Cent/kWh Wärme.

Gas-Brennwertheizungen mit auf den Heizwert bezogenen Wirkungsgraden von über 100 % benötigen laut der Öko-Institut-Studie „Gas-Brennwertheizkessel als EcoTopTen-Produkt“ dennoch 1,114 kWh Primärenergie pro kWh Nutzenergie. Inbegriffen ist dann ebenfalls der Strom, der für die Umwälzpumpe etc. benötigt wird. Sie verursachen daher ebenfalls Kosten in Höhe von ca. 8,8 Cent pro kWh Nutzwärme.

Ein eventuell vom lokalen Stromversorger angebotener Wärmepumpentarif ist bzw. kann erheblich billiger sein als der verwendete Haushaltstarif. Der reine kWh-Preis liegt jedoch immer höher als der von fossilen Energieträgern. Daher ist der nur sinnvoll in Verbindung mit einer Wärmepumpe einsetzbar, die mehr als 3 Viertel der gesamten Heizenergie der Umwelt entzieht. Bundesweite Wärmepumpen-Tarife werden in Deutschland momentan nicht angeboten, da dies in der Verbände-Vereinbarung zum Stromhandel nicht vorgesehen ist. Die Stadtwerke Schwerin bieten beispielsweise einen extrem günstigen Tarif (2005) von 10,4 Cent/kWh brutto zzgl. einem Grundpreis von 4,15 €/Monat brutto an.

Verschiedene Stromkonzerne und Wärmepumpenbetriebe veröffentlichen Werbestatistiken, die sich auf z.Z. (2005) sehr günstige Wärmepumpentarife beziehen. Die EnBW veröffentlicht beispielsweise eine Übersicht der Jahresbetriebskosten für 3 Heizsysteme. Demnach verursacht die

Erdwärme-Wärmepumpe: 375 € für Energie, 72 € für Nebenkosten; in Summe 447 €.

Öl-Zentralheizung: 767 € für Energie, 355 € für Nebenkosten; in Summe 1.122 €

Erdgas-Zentralheizung: 609 € für Energie, 364 € für Nebenkosten; in Summe 973 €

Diese Kosten beinhalten die Mehrwertsteuer für Nebenkosten, beinhaltend Grundpreise, Schornsteinfeger, Wartung, benötigte Versicherungen, TÜV und Strom für Pumpen und Brenner. Als Referenz-Objekt wurde eine Sole/Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonde als Wärmequelle für die Beheizung eines 150 m² Einfamilienwohnhaus mit 90 kWh/m² pro Jahr; die Ölheizung mit Niedertemperatur-Kessel und die Erdgas-Zentralheizung mit einem Brennwertkessel ausgerüstet. Aktuelle Strompreise zum 1. Quartal 2005 für den Wärmepumpenbetrieb (EnBW Wärmepumpentarif) beträgt 9,5 ct/kWh, 40,9 ct/Liter Heizöl und 4,06 ct/kWh (EnBW Gas GmbH) für Erdgas.

Funktionsprinzip der Wärmepumpe als Animation

 

Förderung

Finanzierung

 

 

 

Hackschnitzelheizung

 

Eine Hackschnitzelheizung besteht aus einem Heizkessel, der mit zerkleinertem Holz (Hackschnitzel) meist automatisch betrieben wird.

 

Funktion

Hackschnitzelheizungen arbeiten ähnlich wie eine Pelletheizung. Die Beschickung des Kessels ist aber wegen der Sperrigkeit des Materials aufwändiger. Die Schneckenaustragung muss über einen Schubboden versorgt werden, der das Material im Lagerraum bewegt oder es kommt eine Rührwerksaustragung mit Schneckenförderer zum Einsatz. Weniger störanfällig sind hydraulische Zuführungssysteme mit Förderkolben, die sperriges Material durchtrennen können.

 

Wirtschaftlichkeit

Hackschnitzelheizungen sind wirtschaftlich sinnvoll ab einem Energiebedarf von 20kW oder mehr und eignen sich deshalb vorzugsweise für größere Gebäudekomplexe.

Umweltverträglichkeit

Hackschnitzelheizanlagen gelten als umweltneutral. Die Menge an CO2, die bei der Verbrennung freigesetzt wird, entspricht genau der Menge CO2, die beim Wachstum der Hölzer in diese eingebunden wurde.

Bei Einberechnung der CO2-Freisetzung durch Waldbewirtschaftung, Rohholztransport, Aufbereitung usw. ("graue Energie") sind Hackschnitzel im Vergleich zu anderen Energieträgern deutlich weniger umweltschädlich als fossile Energieträger.

Bei schlechter Brennstoffqulität oder mangelhafter Wartung entsteht allerdings eine erhöhte Emission von Feinstaub und Ruß in den Rauchgasen. Für einen einzelnen Privathaushalt machen die relativ hohen Investitionskosten die Vorteile der niedrigen Brennstoffkosten zunichte; In Großanlagen, Nahwärme- und Mikronetzen (z. B. Biomasseheizkraftwerk) bestehen wirtschaftlich und ökologisch bessere Möglichkeiten.

Betriebskosten

Hackschnitzelheizungen sind in der Anschaffung deutlich teurer als herkömmliche Öl-, Pellet, oder Gasheizanlagen. Allerdings sind die Brennstoffkosten sehr viel geringer als bei Ölheizanlagen.

Förderung

 

Finanzierung

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