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Energiewende im Haus
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Teil 1: Bauen für das neue Jahrtausend
Teil 3: Wohnung 21: Anschluss erwünscht
Energiewende im Haus
Zehn Milliarden Menschen werden sich bis zur Mitte dieses Jahrhunderts auf der Erde tummeln. Auch der Energiebedarf wird sich bis dahin mindestens verdoppeln, wenn nicht gar verdreifachen. Fossile Brennstoffe, die heute noch 90 Prozent der Energie liefern, sind in absehbarer Zeit wahrscheinlich verbraucht. Zumindest aber sind sie unter ökologischen Gesichtspunkten kein Energielieferant der Zukunft.
Wer von umweltbewusstem Bauen spricht, muss letztlich die Energiefrage beantworten. Auf dem Markt tummeln sich viele alternative Energien. Welche Art der Energienutzung wohl die Beste ist, darüber ist ein regelrechter Richtungsstreit entstanden. Energie aus Wasser, Wind und Sonne ist längst auf dem Markt. Erdwärme und Biomasse werden neu entdeckt. Auch die Brennstoffzelle und der Stirlingmotor basieren auf altbekannten Techniken, die heute verfeinert werden. Die wichtigsten Techniken, die die Energiewende beim Bauen und Wohnen einläuten, wollen wir auf den folgenden Seiten näher betrachten.
Fangen wir mit einer der wohl genialsten Lösungen an: dem Stirling-Motor. Sein unbestreitbarer Vorzug: er akzeptiert im Prinzip alles, was warm macht als Treibstoff. Unter ökologischen Gesichtspunkten ist der Stirling-Motor als Antriebseinheit in kleinen Blockheizkraftwerken (BHKW) der ideale Wärme- und Stromlieferant für ein Haus.
Bereits 1816 hatte sich ein schottischer Pfarrer namens Robert Stirling eine Maschine patentieren lassen, die ohne Hochdruckkessel auskam. Das Prinzip: in einer luftdichten Kammer wird das eingeschlossene Gas abwechselnd erhitzt und abgekühlt. Die daraus entstehenden Druckschwankungen treiben einen Kolben an. Und dies abgasarm und gleichmäßig. Vor dem Ersten Weltkrieg trieben die Stirling-Motoren Wasserpumpen und Kirchenorgeln an, ließen Aufzüge fahren und Ventilatoren rotieren. Der Versuch, sie in Autos einzubauen, bewährte sich nicht. Ein Stirling-Motor läuft mit konstanter Leistung und ist für den schnellen Drehzahlwechsel zu schwerfällig. Wo es hingegen auf den ruhigen Betrieb ankommt, ist der Stirling-Motor noch heute gefragt: In der Raumfahrt und im militärischen Bereich. Die schwedische Marine betreibt einen Teil ihrer U-Boot-Flotte mit dieser Technik.
Ein wesentlicher Pluspunkt des Stirling-Motors ist seine Anspruchslosigkeit. Als Treibstoff akzeptiert er Erdwärme, Sonnenenergie, Biomasse oder Industrieabfälle. Bei dieser Flexibilität wundert es, dass der Stirling-Motor sich nicht längst als Strom- und Heizungslieferant in Gebäuden durchgesetzt hat. Abhilfe schafft jetzt die Weiterentwicklung des Stirling-Motors einer baden-württembergischen Firma. Die Firma SOLO Kleinmotoren GmbH aus Sindelfingen baut kleine BHKWs mit Stirling-Technik zur dezentralen Energieerzeugung. Ein- und Mehrfamilienhäuser werden damit beheizt und auch mit Strom versorgt. Aber auch in Schwimmbädern, Gewerbebetrieben und beim Energieversorger Main-Gas in Frankfurt ist diese Technik bereits im Einsatz. "Nicht nur die eingesparte Energie, sondern auch die vermiedenen Kosten unter dem Gesichtspunkt der CO2-Reduktion sprechen für die Wirtschaftlichkeit eines Stirling-BHKWs", so Edgar Schmieder, Stirling-Produktmanager bei SOLO.
Gerade bei kleinen Leistungen zeigt der Stirling-Motor gegenüber konventionellen BHKWs seine Vorteile. Die Betriebskosten sind bei hohen Wartungsintervallen von 8.000 Stunden deutlich niedriger als bei herkömmlichen Gas-Ottomotoren, die Schadstoffemissionen liegen sogar 10-mal niedriger. Zudem ist die Stirling-Technik preiswerter als Photovoltaik und Solarstrom. Der Stirling-Motor von SOLO zur Kraft-Wärme-Kopplung läuft bereits in der Serienproduktion. Damit haben die schwäbischen Tüftler am Markt einen Erfahrungsvorsprung vor ihren Mitbewerbern. Denn Ähnliches versucht die niederländische Firma Enatec, die einen Gas-Brennwertkessel mit einer Stirlingmaschine kombiniert. Das Ziel ist ebenfalls eine "Mikro-Wärmekraftkopplung", die sowohl Wärme als auch Strom liefern soll. Die im Erdgas enthaltene Energie soll damit besser als bislang genutzt werden. Die Anlage kann wie eine Gastherme an der Wand montiert werden. Über eine sogenannte "Grid-Box" wird das Gerät ans Stromnetz angeschlossen, um überschüssigen Strom abzugeben.
Neben einigen technischen Details unterscheiden sich die Stirling-Anlagen von SOLO und Enatec vor allem darin, dass es bei Enatec erst zehn handgefertigte Prototypen und noch keine Serienfertigung gibt. Doch bis in zehn Jahren soll sich die niederländische Mikro-Wärmekraftkopplung am Markt durchgesetzt und herkömmliche Brennwertgeräte ersetzt haben.
Dies gleicht dem Zeitplan der Brennstoffzellen-Heizgeräte. Die Schweizer Firma Sulzer Hexis hat seit 1997 Brennstoffzellen-Pilotanlagen für den häuslichen Gebrauch im Test. HGC Hamburg Gas Consult plant die Serienfertigung für Ende 2003 und die Firma Vaillant aus Remscheid will bis 2004 rund 400 Geräte einsetzen, um im Jahr 2004 mit der Serienherstellung und Vermarktung zu beginnen.
Die Industrie arbeitet mit Hochdruck am Einsatz der Brennstoffzelle zur Erzeugung von Wärme und Strom. Energieträger ist zunächst Erdgas, das aber durch regenerativ erzeugten Wasserstoff ersetzt werden soll. Und dies ist noch ein Problem. Denn nur, wenn regenerativer Wasserstoff günstig hergestellt werden kann, stimmt die Energiebilanz der Brennstoffzellen-Technik im BHKW. Ein weiteres Problem sind zur Zeit noch die kurzen und daher kostenintensiven Wartungsintervalle. Denn die Membran-Technik der Brennstoffzelle reagiert empfindlich auf Verunreinigungen mit Kohlenmonoxid und auf die schwefelhaltigen Geruchsmittel im Erdgas. An den Einsatz von Biomasse in diesem Zusammenhang ist noch lange nicht zu denken.
Dass sich innovative Techniken im Hausbereich nur dann durchsetzen, wenn sie benutzerfreundlich und wirtschaftlich sind, weiß man bei Vaillant und arbeitet an weiteren Verbesserungen. Mit Preisen von 100.000 Mark pro Kilowatt Anlagenleistung können Brennstoffzellensysteme derzeit noch lange nicht mit konventionellen Geräten konkurrieren. Doch mit Großproduktionen von 100.000 Einheiten könnte die wettbewerbsfähige Wirtschaftlichkeitsgrenze von 3.000 Mark pro Kilowatt Anlagenleistung erreicht werden.
Egal, ob nun ein Blockheizkraftwerk mit Stirling- oder mit Brennstoffzellen-Technik die Energiewende im Haus voranbringt. Der Einsatz neuer, umweltfreundlicher Techniken erwartet vom produzierenden Mittelstand finanzielles Durchhaltevermögen und von der Wohnungswirtschaft den Willen zum Pioniergeist.
Energie-Effizienz im Blick
Den Willen zum Umdenken im Wohnungsbau treibt die Energieeinsparverordnung an, die im März 2001 den Deutschen Bundestag passiert hat und von der EU wohl nicht gebremst wird. Diese Gesetzesvorlage vereint energetisch gesehen den Rohbau mit dem Ausbau. Wer also hocheffiziente Heizungssysteme installiert, kann dafür an der teuren Wärmedämmung der Hausfassade sparen. Neu ist, dass eine Gesamtbilanz des Energieeinsatzes bezogen auf die Primärenergie gezogen wird. Galt bisher die separate Betrachtung der Wärmeschutz- und der Heizungsanlagenverordnung, werden Wärmeverluste und Wirkungsgrade nun nicht mehr getrennt betrachtet. Häuser werden nach ihrem Außenwand-zu-Raumvolumen-Quotient eingeordnet. Für dieses Verhältnis schreibt die Gesetzesvorlage tabellarisch einen maximalen primären Energiebedarf pro Quadratmeter und Jahr zu Heizzwecken vor. Der individuelle Heizwärmebedarf multipliziert mit der Aufwandszahl der gewählten Heizungsanlage ergibt den Primärenergiebedarf. Für ein durchschnittliches Einfamilienhaus liegt der zulässige Primärenergiebedarf bei 120 Kilowattstunden. Über diese Bezugsgröße muss nun der Architekt mit dem Bauherren verhandeln, wenn es um den Einsatz von Heiztechniken, Baustil und Dämmung geht, um nicht über den maximalen Energiebedarf hinauszukommen. So liegt der Energieaufwandsfaktor bei Wärmepumpen bei "sehr gut", bei elektrischen Speicherheizungen hingegen bei "ungenügend". Generell gilt, dass effiziente Heiztechnik oder intelligente Wärme-Contracting-Modelle immer noch günstiger kommen als das Isolieren von Fassaden mit hohen Transmissionsverlusten.
Doch bei der Sanierung von Bestandswohnungen gilt: eine kleine Lösung ist immer noch besser als gar keine. Im Altbau werden durchschnittlich pro Jahr und Quadratmeter 200 Kilowattstunden (kWh)Energie verheizt. Der Standard nach der Wärmeschutzverordnung von 1995 liegt bei 100 kWh, beim Niedrigenergiehaus bei maximal 75 kWh je Quadratmeter und Jahr und beim Passivhaus sogar bei etwa 15 kWh. Schon aus ökologischer Verantwortung, auf alle Fälle aber aus Gründen der gestiegenen Heizkosten sollte das Passivhaus zum normalen Standard werden. Doch noch gilt in der Baubranche, Niedrigenergiehäuser und Passivhäuser seien deutlich teurer als Standardhäuser. Dies stimme schon lange nicht mehr, wenn man die Betriebskosten über einen Zeitraum von 50 Jahren betrachte, rechnet der Architekt und Professor, Dipl.-Ing. Ludwig Rongen aus Wassenberg vor.
Die nur unerheblich höheren Investitionskosten eines Passivhauses gegenüber einem Niedrigenergiehaus wegen des besseren Wärmeschutzes, der hochwärmedämmenden Fenster und der kontrollierten Wohnungslüftung würden schon fast durch Systemvereinfachung, insbesondere durch den Wegfall einer konventionellen Heizanlage, aufgefangen. Allein 1,8 Millionen bestehende Heizungsanlagen müssten in Deutschland bis 2004 erneuert werden, um die gesetzlich geforderten Mindest-Emissionswerte zu erfüllen. Bezieht man, so Rongen, auch die finanziellen Fördermöglichkeiten für Passivhäuser in den Wirtschaftlichkeitsvergleich mit ein, dann sei die verbleibende finanzielle Belastung für den Bau eines Passivhauses heute nicht mehr höher als die für ein Niedrigenergiehaus, das durch die Energie-Einsparverordnung sowieso Pflicht wird.
Auch der Architekt Rongen bezieht - wie die genannten Hersteller der Stirling- und Brennstoffzellen-BHKWs - die enormen Potenziale an eingesparter Energie in den Wirtschaftlichkeitsvergleich mit ein. Er hält es auch für durchaus möglich, dass selbst bestehende Altbauten in Passivhaus-Standard überführt werden können. Hohe Leerstandsquoten sollten Vermieter und Investoren zum Nachdenken bringen. "In absehbarer Zeit werden nur noch Wohnungen vermietbar sein, bei denen die Mietnebenkosten deutlich unter dem eigentlichen Mietzins liegen und nicht - wie heute vielfach der Fall - zur zweiten Miete avanciert sind", ist Rongen überzeugt. Ebenso davon, dass auch im Mietwohnungsbau das Passivhaus mittelfristig zum Standard wird.
In Verbindung mit computergesteuerten Anlagen, die zum Beispiel zeitabhängig die Einzelraumtemperatur regeln - etwa durch "assisto" von der Firma techem -, oder die Lüftung und die Warmwasserbereitung und zusätzlich auch noch Alarmfunktionen zur Sicherheit einstellbar machen, steht dem ökologisch korrekten und mulitmedial-vernetzten Wohnkomfort nichts mehr im Wege. Am Besten per Fernbedienung, über Handy und Internet und dialogfähig. Alles Musik aus ferner Zukunft? Nein, sondern das Haupt-Werbeargument der Aussteller auf der weltgrößten Messe für Sanitär- und Heizungstechnik, der ISH in Frankfurt.
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