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Begriffe und Erläuterungen

Energie (griech.: energeia = Wirksamkeit) ist definiert als die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Physikalisch gesehen  kann Energie  nicht erzeugt oder vernichtet werden; sie wird lediglich von einer Energieform in eine andere umgewandelt. Energie tritt in drei Grundformen auf: Primär-, Sekundär- und Tertiärenergie. Primärenergieträger kommen direkt in der Natur vor und sind technisch noch nicht umgewandelt. Durch Förderung, Aufbereitung und Umwandlung entsteht Sekundärenergie (auch Endenergie), die am Ort des Energieeinsatzes „verbraucht“ werden kann. Sie wird dabei in Tertiärenergie (Nutzenergie) umgewandelt, d.h. in eine Form, die der Verbraucher benötigt. Bei allen Umwandlungsprozessen entstehen  „Energieverluste“. Oft wird weniger als die Hälfte der ursprünglich eingesetzten Primärenergie als Nutzenergie erhalten.

Maßeinheit für Energie
Die physikalische Maßeinheiten für Energie ist Joule. In der Energieberatung wird die Energie in der von der Stromabrechnung bekannten Maßeinheit kWh (Kilowattstunde) gemessen. 1kWh ist die Menge Wärmeenergie, die z.B. eine Kochplatte mit 1000 W elektrischer Leistung in einer Stunde erzeugt. Umrechnung: 1 Ws = 1 Joule; 1kWh = 3,6 MJ.

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Energiebilanz beim Kochen
Nachfolgende Graphik zeigt die Energiebilanz beim Kochen auf dem Elektroherd mit der erschreckenden Erkenntnis, dass nur 20% der in der Kohle gespeicherten Primärenergie als Nutzenergie genutzt werden.
Heizsy12.gif (19332 Byte)
Diagramm 1: Beispiel der Umwandlung von Primärenergie in Nutzenergie am Beispiel elektrisches Kochen

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Energieverbrauch im privaten Haushalt
Laut statistischem Bundesamt  betrugen im Jahr 2007 die jährlichen Ausgaben für Energie pro Haushalt In Deutschland  - ohne Kraftstoffe - 1.317€, davon entfielen nahezu 2/3 - 821€ auf Raumwärme und Warmwasser, 146 € auf Prozesswärme (Kochen) und 350 € auf Licht und sonstige. 

Energieverbrauch im privaten Haushalt 2007.gif (18791 Byte)  Diagramm 2: Durchschnittlicher Energieverbrauch im privaten Haushalt 2007
Quelle: Statistisches Bundesamt

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Energieträger
Sehr wichtig für den Geldbeutel und die Umwelt ist die Frage, welcher Energieträger eingesetzt wird.
Der teuerste Energieträger ist der elektrische Strom. Sehr sauber in der Anwendung aber sehr verlustreich in der Erzeugung und beim Transport zum Kunden. Bei der Verstromung von Kohle im Großkraftwerk werden nur ca. 40% des Energiegehaltes der Kohle in kWh Strom umgewandelt. Besser wäre es also, statt den Strom zum Heizen zu nehmen lieber die Kohle selber zu verheizen. Deshalb bekommt der elektrische Strom bei der Energieberatung einen sehr schlechten Primärenergiefaktor von 2,7. Der Trend zur regenerativen Energieerzeugung (Photovoltaik, Windkraftanlagen, Biogasanlagen mit BHK ec.) verbessert zwar die Umweltbilanz der Stromerzeugung aber für den privaten Verbraucher wird der Strom aus der Steckdose nur noch teurer.
Nachwachsende Rohstoffe als Energieträger, z.B. Holz in Form von Stückholz oder Holzpellets sehen da weitaus besser aus. Noch besser sind Energieträger, deren Ressourcen nahezu unerschöpflich sind, wie die Sonne oder die Erdwärme

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Brennwertkessel für Gas- und Öl

Der Einsatz von Öl und vor allem Gas als Energieträger ist noch lange nicht vorbei. Insbesondere dann, wenn eine bestehende Heizanlage nicht zwangsläufig komplett erneuert werden muss lohnt sich oft eine Modernisierung der bestehenden Anlage.
Nachfolgende Tabelle zeigt, wie durch neue Technik der Jahresnutzungsgrad (Gesamtwirkungsgrad) der Heizanlage verbessert werden kann:

Die Begriffe Nutzungsgrad und Wirkungsgrad werden oft nebeneinander benutzt. Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis von Leistungen und hat mehr momentanen Charakter. Der Nutzungsgrad beschreibt das Verhältnis von Energien über einen längeren Zeitraum, der Jahresnutzungsgrad über eine gesamte Heizperiode.

 

Wärmeerzeuger Technik

Jahresnutzungsgrad

Brennwert

100 ...108 %

Niedertemperatur

91 ... 94%

Standard

80 %

Bei der Niedertemperaturtechnik wurde gegenüber dem Standardkessel (Konstanttemperaturkessel) der Heizkessel konstruktiv verbessert und aus hochwertigeren Materialien hergestellt. Die Kesseltemperatur wird durch eine moderne Regelungstechnik der Außentemperatur angepasst.

Die Brennwerttechnik ist eine Spitzentechnologie, die zusätzlich die Wärme aus den Abgasen der Anlage nutzt. Dabei wird über einen Wärmetauscher das Abgas gekühlt und die in den Abgasen versteckte Kondensationswärme (Brennwert) des Wasserdampfs genutzt. Das anfallenden Kondensat ( pH-Wert: 3,5 ... 5,5) muss vor der "Entsorgung" neutralisiert werden.

Da der Heizwert weiter als Kenngröße für die Energieträger benutzt werden soll, ergibt sich für die Brennwertetechnik das Kuriosum, dass der Wirkungsgrad (Nutzungsgrad) > 100% ist.

 

Heizwert

Brennwert

 

Erdgas

10,4 kWh/m3

11,5 kWh/m3

111%

Heizöl

10,0 kWh/l

10,6 kWh/l

106%

Wie man aus dem Vergleich der Werte sieht, ist der Vorteil aus dem Einsatz der Brennwerttechnik für Gas ( 11%) fast doppelt so hoch wie für Öl (6%).  Je nach Größe des Hauses und Zustand der Altanlage können 200 bis über 1000 Euro an Heizkosten pro Jahr gespart werden. 

Die in folgender Übersicht angegebenen Gesamtwirkungsgrade beziehen sich auf den Heizwert und stellen Mittelwerte dar:

 

Jahresnutzungsgrad

Öl- und Gasfeuerungen (Niedertemperatur)

90%

Gas-Brennwerttechnik

105%

Öl-Brennwerttechnik

100%

Festbrennstoff-Feuerungen

85%

Vorteile
Gasbrennwertthermen haben gute Umweltwerte,  sind platzsparend und können fast überall in der Wohnung montiert werden.
  Die niedrigen Anschaffungskosten sinken nochmals deutlich, wenn ein Erdgasanschluss vorhanden ist.

Nachteile    
Hohe Betriebskosten, die wahrscheinlich weiter steigen.
Neutralisation des Kondensats notwendig. Besondere Anforderungen an den Schornstein


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Stückholzheizung (Holzvergaser)
Holz ist der älteste Energieträger. Moderne Holzheizungen sind mit dem alten Holzofen nicht mehr vergleichbar. Die Holzvergasertechnologie ist heute technisch ausgereift und energetisch hocheffektiv. Der Bedienkomfort ist sehr hoch. Dem gegenüber stehen die hohen Anforderungen an die Holzqualität. Für die Aufnahme überschüssiger, nicht abnehmbarer Wärme sollte ein Pufferspeicher mit mindestens 50 ... 100 l / kW vorgesehen werden. Sie ist überall dort gut geeignet, wo die Versorgung mit Stückholz und die Lagerung zur Trocknung einfach möglich ist.

Vorteile
  Gute Umweltverträglichkeit, CO2 neutral.
  Geringe Energieverbrauchskosten, vor allem dann, wenn die Holz-Beschaffungskosten durch eigene Muskelkraft niedrig sind.
  Durch Einsatz eines bivalenten Pufferspeichers gute Kombinationsmöglichkeit mit anderen Heizsystemen: Öl/Gas oder Solarthermie und
      Wärmepumpe.

Nachteile
Pufferspeicher mit mindestens 50 ... 100 l / kW, Preis ca. 1€/l  erforderlich,
Regelmäßige Ascheentleerung ist notwendig,
sehr viel höhere Feinstaub- und Stickoxid (NOx)-Belastung als bei Öl oder Gas,
Schornstein und Wartung notwendig,
Zusätzlicher Pufferspeicher nötig (mindestens 50 l/ kW ab 15 kW) 
Brennstoffzufuhr meist manuell, je nach Heizbedarf mehrmals täglich. Eine automatische Beschickung ist nur bei großen Anlagen rentabel.
Das Holz muß sauber und trocken sein und auf die passende Holzscheitgröße (0,25 .. 0,5 m) zerteilt werden
Die Lagerung für die Holztrocknung - mindestens 1, besser 2 bis 3 Jahre - ist zu beachten.
     Hinweis: Der durchschnittliche Heizwert von Holz verändert sich wie folgt:
                   - waldfrisch:                            50…60% Wasser, ca. 2,0 kWh/kg
                   - über 1 Sommer gelagert:       25...35% Wasser, ca. 3,4 kWh/kg
                   - über mehre Jahre gelagert:    15...25 % Wasser, ca. 4,0 kWh/kg

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Pelletheizung

Die Anschaffungskosten einer Pelletheizung sind hoch, ca. 15.000 Euro - die Amortisation hängt von den künftigen Energiepreis-Steigerungen ab. Durch die günstige Umweltbilanz wird diese Anlagentechnik von der BAFA gefördert.
Bemessung des Pufferspeicher (50 l/ kW ab 15 kW),

Seit geraumer Zeit werden kombinierte Heizungskessel angeboten, die wahlweise Stückholz, Hackschnitzel  oder Pellets verbrennen können. Damit ist man unabhängiger vom Brennstoffmarkt. Prinzipiell sind das Vergaser-Kessel, die auf einen Pufferspeicher - 50..100 l/kW - arbeiten und bivalent mit anderen Heizungskesseln (Öl / Gas) gekoppelt werden können.

Vorteile
  Gute Umweltverträglichkeit, CO2 neutral,
  Geringere Verbrauchskosten durch etwas niedrigen Pelletspreis,
  Automatische Brennstoffzufuhr

Nachteile
Pufferspeicher mit mindestens 30 l / kW, Preis ca. 1€/l  erforderlich,
hohe Investitions- und Wartungskosten,
regelmäßige Ascheentleerung notwendig,
sehr viel höhere Feinstaub- und Stickoxid (NOx)-Belastung als bei Öl oder Gas,
Schornstein und Wartung notwendig,
großes Brennstofflager notwendig,

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Energiebilanz und Funktion der Wärmepumpe

  Energiebilanz der Wärmepumpe (Leistungszahl  ε = 4,0)

Normalerweise fließt Wärmeenergie nur von "heiß" nach "kalt" - aber mit gewissem technischen Aufwand und Nutzung von Hilfsenergie kann Wärme auch nach "kalt" "gepumpt" werden.  Aus bis zu 75 % erneuerbarer Energie und 25 % Antriebsenergie macht die Wärmepumpe 100 % Heizwärme.

Physikalisch wird das Prinzip der Wärmepumpe in jedem Haushalt in Form vom Kühlschrank genutzt. Nur ist beim Kühlschrank die Wärme das "Abfallprodukt" und die "Kälte" die gewünschte Wirkung.

Jeder hat beim Aufpumpen des Fahrradschlauches schon selbst festgestellt, dass die Luftpumpe durch die Kompression der Luft sehr warm wird. Und wer ein Gasfeuerzeug aus einer Gaspatrone nachgefüllt hat, konnte feststellen, dass die Gasdüse vereist.
Diese physikalische Eigenschaft von Gasen: bei der Entspannung Wärme aufzunehmen und bei der Kompression Wärme abzugeben macht man sich bei der Wärmepumpe zu nutze. 

Funktionsschema der Wärmepumpe

Über einen elektrisch angetriebenen Kompressor wird ein Kältemittel komprimiert und verflüssigt, wobei es sich erwärmt. Die Wärme wird in einem Wärmetauscher auf das Wasser des Heizkreises übertragen. Das Kältemittel wird anschließend an einem Expansionsventil entspannt und im Verdampfer (Erdwärmesonden, Luftverdampfer) abgekühlt. Durch Aufnahme von Umgebungswärme geht das Kältemittel wieder in den gasförmigen Zustand über.

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Leistungszahl ε 

Für die Beschreibung der Wärmepumpe sind die Leistungszahl und die Jahresarbeitszahl von herausragender Bedeutung.

Das Verhältnis aus zugeführter elektrischer Leistung und nutzbarer Wärmeleistung wird als Leistungszahl  ε  bzw. in der Fachliteratur als COP (Coefficient Of Performance) bezeichnet. 

ε = Qh / Pel         mit:  Qh = abgegebene Heizleistung in [kW];  Pel = aufgenommene elektrische Leistung in [kW] 

Die Leistungszahl  ε hat einen oberen Wert, der bedingt durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nicht überschritten werden kann:

ε max = Twarm / ( Twarm - Tkalt )        Twarm = Umgebungstemperatur in die die Wärme abgegeben wird [K],  
                                                      T
kalt   = Umgebungstemperatur von der die Wärme aufgenommen wird [K]
Die Temperatur wird in Kelvin [K] gemessen.  Umrechnung: 0°Celsius = 273 Kelvin.

In der Praxis wird der theoretische Wert ε max bedingt durch thermische, mechanische und elektrische Verluste nur zu etwa 50% erreicht. 
In erster Näherung gilt also: ε = 0,5 · ε max.

An zwei Rechenbeispielen soll gezeigt werden, welchen Einfluss die Heizkörper und die Vorlauftemperatur auf die Effizienz der Wärmepumpe haben:

Beispiel 1: Fußbodenheizung, Vorlauftemperatur = 35°C, Twarm = 273 K +35 K = 308 K
                   Umwelttemperatur Tkalt = 0°C = 273 K; 
                   
ε max = Twarm / ( Twarm - Tkalt )   = 308/35=8,8
                   
ε = 4,4

Beispiel 2: Radiatoren,  Vorlauftemperatur = 65°C, Twarm = 273 K + 75 K = 338 K
                    Umwelttemperatur Tkalt = 0°C = 273 K; 
                   
ε max = Twarm / ( Twarm - Tkalt )   = 338/65=5,2
                   
ε = 2,6

Beispiel 3: Fußbodenheizung, Vorlauftemperatur = 35°C, Twarm = 273 K +35 K = 308 K
                   Umwelttemperatur Tkalt = 10°C = 273 K+10 K = 283 K; 
                   
ε max = Twarm / ( Twarm - Tkalt )   = 308/25=12,32
                   
ε = 6,2

Das heißt, beim Einsatz von 1 kW elektrischer Leistung wird bei einer Fußbodenheizung eine Wärmeleistung von 4,4 kW abgegeben, dagegen bei Radiotoren, mit einer viel höheren Vorlauftemperatur, kann nur eine Leistung von 2,6 kW übertragen werden - das ist fast nur noch die halbe Leistung.
Ist die Umwelttemperatur, wie bei einer Grundwasser-Wärmepumpe, 10° höher, so kann mit Hilfe von 1 kW Strom sogar 6,2 kW Heizenergie in die Fußbodenheizung "gepumpt" werden.

  Abhängigkeit der Leistungszahl ε vom Temperaturhub

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Jahresarbeitszahl β (JAZ)

Die Jahresarbeitszahl gibt das Verhältnis der über das gesamte Jahr abgegebenen Heizenergie zur aufgenommenen elektrischen Energie an. Damit ist diese Kenngröße aussagefähiger für die Kostenbilanz als die Leistungszahl.  Bekanntermaßen ändern sich die Temperaturen im Verlauf des Jahres, also ändert sich auch der Arbeitspunkt der Wärmepumpe.  Ebenfalls hat die gesamte Auslegung des Heizungssystems (Vorlauftemperaturen) starken Einfluss auf die Effizienz der Wärmepumpe.

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Typen von Wärmepumpen

Oberflächen-Erdwärme 
Typ:  Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Sole-Horizontalkollektor

Erdwärmekollektoren befinden sich geringer Tiefe - ca. 1 bis 1,5 m - im Erdboden. 
In der Regel ist die Kollektorfläche doppelt so groß wie der zu beheizende Wohnraum.
Achtung: Im Sommer darf keine Verschattung durch Bäume vorkommen, sonst wird nicht genug Sonnenenergie in den Boden eingespeichert und es kommt zur "Permafrostbildung".

Tiefen - Erdwärme (Geothermie)
Typ: Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Sole-Erdsonden  

Über Erdwärmesonden,  meist zwischen 50 und 100 Meter tief, wird Erdwärme (Geothermie)  genutzt.
Das ist die sicherste Methode, vorausgesetzt die Bohrung und die Verfüllung wurde von Fachfirmen ausgeführt, auch im Winter die notwendige Entzugsleistung verfügbar zu haben. Faustformel: Heizleistung der Wärmepumpe in kW x 16 = Sondenlänge in Meter.
Achtung: Zum Schutz des Grundwassers sind Bohrungen nicht in allen Gebieten zulässig. Meist kann dazu im zuständigen Landratsamt Auskunft gegeben werden.

Grundwasser
Typ: Wasser/Wasser-Wärmepumpen

Unter günstigen Voraussetzungen kann Grundwasser sehr effektiv als Wärmequelle genutzt werden.
Eine Probebohrung sollten klären, ob die notwendige Menge und Qualität des Grundwassers vorhanden ist.
Achtung: Meist liegen Informationen dazu beim zuständigen Landratsamt vor.

Umgebungsluft (Außen/ Innenluft)
Typ: Luft/Wasser-Wärmepumpen

In der Luft ist unendlich viel erneuerbare Wärmeenergie vorhanden,  zur Erinnerung 0° C entsprechen 273°K.
Interessant vor allem für Nutzung warmer Abluft.  Dieses System besticht durch die niedrigsten Investitionskosten aller WP.

 

Vergleich der Wärmepumpen

Die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Leistungszahlen  wurden unter optimalen Bedingungen  von den Herstellern ermittelt und werden von verschiedenen Quellen auch als Jahresarbeitszahl angegeben:

Typ

Leistungszahl

Bemerkung

Sole/Wasser-Wärmepumpen

4,2 ... 4,6

Soleeintritts-Temperatur ±0°C,
Heizwasser-Temperatur +35°C

Wasser/Wasser-Wärmepumpen

5,4 ... 5,7

Wasserquellen-Temperatur +10°C,
Heizwasser-Temperatur +35°C

Luft/Wasser-Wärmepumpen

2,8 ... 3,4

Luftquellen-Temperatur +2°C,
Heizwasser-Temperatur +35°C

Wärmepumpen sind vor allem für einen gut gedämmten Neubau interessant.

Vorteile
  Strombeschaffung auch zunehmend aus ökologischen Quellen möglich
  hohe Systemzuverlässigkeit, da bewährte und ausgereifte Technik,
  kein Schornstein, kein Brennstofflager und die damit verbundenen Wartungskosten erforderlich
  geringe Betriebskosten bei hoher Leistungszahl (ε > 4,5)

Nachteile
  hohe Investitionskosten für Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen,
 teuere Hilfsenergie (Strom) bei niedriger Leistungszahl (ε < 4)
  Wirtschaftlichkeit stark abhängig von der Temperatur im Heizsystem, deshalb vorrangig für Flächenheizsysteme mit niedriger
       Vorlauftemperatur eingesetzt,
  Genehmigung für Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen (untere Wasserbehörde) erforderlich .

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Solarthermie

Im Sommer hat die direkte Sonnenstrahlung in Deutschland eine Heizleistung von etwa 1000 W  pro m2.
Sonnenkollektoren (Flach- oder Röhrenkollektoren) können davon 60...80% Wärme einsammeln und in einem Pufferspeicher "laden". Dieser bivalente Pufferspeicher ist gekoppelt mit einem weiteren Heizkreislauf - z.B. Öl, Gas oder Wärmepumpe. Je nach Art und Dimensionierung dient die Sonnenenergie entweder zur Warmwasserbereitung oder auch zur Heizungsunterstützung.

Vorteile
  sehr hohe Umweltverträglichkeit (CO2-Einsparung), da Nutzung regenerativer Sonnenenergie,
  senkt den Primärenergiebedarf; ist oft wichtig, um z.B. den KfW-40 Nachweis zu erreichen,
  sehr geringe Betriebskosten, nur wenig elektr. Hilfsenergie für Hydraulikpumpen notwendig,
  hohe Zuverlässigkeit, da bewährte und ausgereifte Technik,

Nachteile
  relative hohe Investitionskosten. Deshalb möglichst erst umrüsten, wenn das Dach eingedeckt oder die Heizung modernisiert wird.
 die Kollektoren sind möglichst nach Süden mit 30° Neigung auszurichten - keine Verschattung,
  Die Wirtschaftlichkeit sinkt stark mit höherer Temperatur im Heizsystem, deshalb vorrangig für Flächenheizsysteme mit niedriger
      Vorlauftemperatur einsetzen.

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Blockheizkraftwerk

Blockheizkraftwerke (BHK) erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme. Dabei wird das in großen Elektrokraftwerken angewandte Prinzip der Stromerzeugung auf Mini-Kraftwerke übertragen, allerdings mit dem Vorteil, dass die Abwärme (ca. 65%) direkt vor Ort, also ohne lange Übertragungswege, als Heizwärme genutzt wird. Durch diese sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung wird der Energieträger bis zu 90% ausgenutzt. Das schont die Umwelt. Solche Mini-Kraftwerke werden Blockheizkraftwerk genannt.

Diese Anlagen arbeiten sehr effektiv, wenn die Auslastung, dass heißt der Heiz- und Strombedarf, möglichst konstant ist.
Das ist der Fall, wenn mehrere Abnehmer angeschlossen sind, wie das z.B. in Mehrfamilienhäusern und in den Versorgungsnetzen der Stadtwerke der Fall ist.

Einige Firmen arbeiten an der Entwicklung genügend kleiner und kostengünstiger Geräte für das Einfamilienhaus.
Bisher ist kein geeignetes Gerät auf dem Markt, das kostengünstig die Versorgung im Einfamilienhaus übernehmen kann.

Eine Kopplung mit der Wasserstofftechnologie z.B. in der Brennstoffzelle ist vielversprechend und könnte dieser Technologie in der Zukunft zum Durchbruch verhelfen. Die Entwicklung bleibt abzuwarten.

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Brennstoffzelle

Es gibt verschiedene Arten von Brennstoffzellen. Am weitesten verbreitet ist die  PEM-Zelle, in der elektrochemisch Wasserstoff H2 und Sauerstoff O2 zu reinem Wasser reagieren.

Im Einzelnen passiert in der Brennstoffzelle folgendes:
An der Anode gibt der Wasserstoff seine Elektronen ab, durchdringt eine Elektrolytmembran und reagiert auf der Kathodenseite mit dem Sauerstoff zu H2O. Bei dieser still ablaufenden Reaktion werden Elektronen ausgetauscht. Die Elektrolytmembran ist nur für die Wasserstoff-Protonen H+ durchlässig und zwingt so die Elektronen den Umweg über den Stromkreislauf zu nehmen: Gleichstrom fließt. Gleichzeitig wird Wärme frei, die zu Heizzwecken genutzt werden kann.

Eines der wichtigsten zu lösenden Probleme ist die Erzeugung von Wasserstoff, der bekanntermaßen in der Natur nur chemisch gebunden vorkommt.

Eine vielversprechende Variante ist die Nutzung von Erdgas zur Wasserstofferzeugung. Erdgas besteht zu mehr als 90% aus Methan-Molekülen. Bestehend aus einem Kohlenstoff-Atom und der vierfachen Menge an Wasserstoff-Atomen ist Methan der beste Wasserstofflieferant bei gleichzeitig niedrigem CO2-Ausstoß. Unter Mitwirkung von Katalysatoren wird Erdgas und Wasserdampf zu H2 und CO2  „reformiert“. Der Reformer ist damit neben der eigentlichen Brennstoffzelle eine der wichtigsten Komponenten des künftigen Brennstoffzellen-Heizgerätes (BZH).

Brennstoffzellen-Heizgeräte (BZH) haben einen bis zu 50% geringeren CO2-Ausstoß und benötigen etwa 25% weniger Primärenergie, um im Vergleich zu heutiger Heiztechnik die gleiche Menge an Heizwärme und elektrischen Strom  zu erzeugen.

Die Marktreife für den privaten Nutzer wird 2016 erwartet.
Pilotanlagen haben die technische Machbarkeit bestätigt; momentan bemühen sich die Hersteller die Brennstoffzelle gegenüber anderen Heizsystemen konkurrenzfähig anbieten zu können.

Fazit
Brennstoffzellen produzieren sowohl Strom als auch Wärme in einer geräuschlos ablaufenden "kalten Verbrennung". Diese Kraft-Wärme-Kopplung hat den Vorteil ohne rotierende Bauteile und damit ohne Vibrationen und dem damit verbundenen Lärm auszukommen. Durch die direkte Energieumwandlung werden hohe Wirkungsgrade - und deutlich reduzierte Emissionen - im Vergleich zur konventionellen Stromerzeugung und Heiztechnik erreicht.

Ohne Zweifel, in der Zukunft wird die Brennstoffzelle unter den Heizungssystemen für Ein- und Zweifamilienhäuser einen wichtigen Patz einnehmen.  

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EnEV 2014 (Energiesparverordnung)

Mit rund 35 Prozent wird mehr als ein Drittel des Primärenergiebedarfs in Deutschland für Heizung und Warmwasserbereitung verbraucht. 20 Prozent der Kohlendioxid-Emissionen werden allein durch das Beheizen von Wohnraum verursacht. 

Ziel der Energieeinsparverordnung ist es, die Energieeffizienz der Gebäude zu erhöhen und den Ausstoß des klimaschädlichen Kohlendioxids (CO2) zu vermeiden. Aus diesem Grund stellt die EnEV energetische Mindestanforderungen hinsichtlich der Gebäudehülle und Anlagentechnik beim Errichten von Neubauten sowie bei der Altbausanierung.

Ab 1. Mai 2014 ist die EnEV 2014 in Kraft. Die Anforderungen an die energetische Sanierung und vor allem an den Neubau wurden weiter erhöht. 

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Gebäudehülle

Als Gebäudehülle wird die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes bezeichnet. Je nach Lage und Bauteil werden unterschieden:
- Dach oder obere Geschoßdecke
- Außenwände
- Fenster und Außentüren
- Kellerdecke oder Bodenplatte

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Transmissionsverluste

Die Transmissionsverluste (Wärmeleitung durch die Gebäudehülle) machen für ein mäßig oder ungedämmtes Gebäude den größten Teil der Wärmeverluste aus. 

 Transmissionsverluste.gif (208868 Byte)  Anteil der Transmissionsverluste bei einem wenig oder ungedämmten Haus

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Dämmwirkung verschiedener Materialien

Die nachfolgende Grafik zeigt die physikalische Dämmwirkung verschiedener Materialien:
Dammstarke_bei_gleicher_Warmedammung.gif (65071 Byte)

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Glossar

Blockheizkraftwerk

Brennwerttechnik

Brennwertkessel

Brennstoffzelle

Dämmwirkung

elektrischer Strom

Energie

Energiebilanz beim Kochen

Energiebilanz WP

Energieträger

Energieträgerpreise

Energieverbrauch

EnEV

Gebäudehülle

Heizwert

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Pelletheizung

Stückholzheizung

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Jahresnutzungsgrad

Wärmeverluste

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Stand: 17.05.2014