4. Konzepte der Gebäudeenergieversorgung

Reduktion der Emissionen bis mitte des jahrhunderts um 80%

95% ist notwendig laut Klimaabkommen

Weil sie einen sehr hohen Wirkungsgrad haben

95 Milliarden €

• Herkömmliches Konzept (früher): EinzelfeuerungEinzelöfen pro Raum, befeuert mit Scheitholz, Kohlebriketts, Öl, ...

—> umständlich, verschmutzung der Wohnung

• Bis vor kurzem übliches Konzept: ZentralheizungFossil befeuerte Zentralheizung: Öl- oder Gaskessel,Niedertemperatur- oder Brennwertkessel

—> Einfach, komfortabel, günstig

• weitere konventionelle Konzepte: z.B. Stromheizung, etc.Vielzahl an Heizkonzepten wie z.B. elektrisch versorgte Heizung über die Lüftungsanlage, etc.

—> einfach und komfortabel, aber Co2 Ausstoß

15% regenerative Energien verwenden für Wärmeversorgung

letzten beiden Punkte für neuere Häuser

Wärmeerzeugung durch Verbrennung von gas oder Öl in einer Warmwasserheizung

Durch die Verbrennung entsteht Wasserdampf

—> Die kondesation des dampfs wird ebenfalls genutzt für die Wärmebereitstellung

Co2 neutral ausser Holz

Kraftwärmekopplung —> Zwei outputs (wärme+strom) für einen Input

MAchen nur bei Mehrfamilienhäusern Sinn ; also da wo mehr Leute wohnen.

Bei einem Zweifamilienhaus macht es keinen Sinn

4 Wegemischer entfernen

2) Durchlauferhitzer

Das Speicherladesystem —> Mischung aus Speichersystem und Durchlauferhitzer

Der Pufferspeicher liefert dem Durchlauferhitzer die restliche Wärme

Heizkessel mit geringer Leistung hier ausreichend

Mehrkesselanlage sinnvolle option bei größeren gebäuden

Der Spitzenlastkessel dient nur für Ausnahmefälle wenn es sehr kalt wird und gibt den restlichen Input um auf die Spitzenlast zu kommen. Lohnt sich eher bei größeren Anlagen

Das ist meistens Preiswerter um eine Große Kesselanlage zu kaufen

Im Winter: Wärme über Pellet-Heizung

Im Sommer: reine solare Brachwassererwärmung

Übergangszeit: solare unterstützung der Heizung

Mit Solarwärme kommt man nicht durch den Winter sondern es dient nur zur unterstützung zur heizung

Vorteil: Nutzbarkeit auch niedriger Temperaturen

Nachteil: kein vollwertiges Heizsystem, nur als Zusatzheizung einsetzbar

zur vermeidung von Überhitzung und Zugluftproblemen

Kann das Energiekonzept verbessern ist aber keine Lösung

Wenn Wintergarten dann unbeheizt weil sonst nicht energetisch sinnvolle ergänzung

Kann unterstützen

KWK Kraft - Wärme - Kopplung

Strom durch Turbine erzeugt

Wenn ich im sommer kein wärmebedarf habe greift das Konzept nur bedingt

Die Wärmenutzung muss damit verbunden sein

Dampfturbine: Erhitzung des Dampfs —> bis 600 grad

Gasturbine: Gas wird verbrannt —> Heiße Temperaturen über 1000 grad

Gas und Dampfkraftwerke —> Modernste Kraftwerke

50% - 60% Wirrkungsgrad

Abgaswärme erwärmt Wasser zu Dampf

Gleichzeitige Erzeugung thermischer Energie und elektrischer/elektromechanischer oder mechanischer Energie in einem thermodynamischen oder elektromechanischem Prozess

Geringer Wirkungsgrad der Stromerzeugung aber : Abwärme kann zum Heizen genutzt werden

• Nutzung Abwärme —> höherer Wirkungsgrad 90%

• Geringerer Ressourcenverbrach und CO2 Emmission

• Ideal bei zusammenpassendem Strom- und Wärmebedarf

• wärmegeführt —> mit Stromabgabe ins öffentliche Netz

• stromgeführt —> selten, vorwiegend bei Produktionsbetrieben

Wenn ich KWK vergleiche mit Heizwärme dann bekomme ich hier auch den wirkungsgrad für die Stromerzeugung

KWK ist ein auslaufmodell weil ich Brennstoffe benötige

mit steigender Wärmenutzung sinkt zwar der Wirkungsgrad der Stromerzeugung leicht, der Gesamtwirkungsgrad steigt aber stark!

Wenn wehniger Bedarf da ist wird es in den Speicher gegeben

BHKW für Grundbedarf (Motor)

dazu der speicher

und in sonderformen der spitzenlastkessel

Wegen der unterschiedstemperatur von innen und außen

Wärmelieferung zur Versorgung von Gebäuden mit heizwärme und Warmwasser.

Fernwärme: Erschließung ganzer Städte oder Stadtteile

Nahwärme: örtliche erschließung einzelner gebäude, Gebäudeteile oder kleinere Wohnsiedlung

Wo Leute geballt aufeinander wohnen. Sonst zu viele Verluste auf dem Weg zwischen den Gebäuden

sinkender Bedarf an Wärme durch gut gedämmte Gebäude aufgrund geringer Wärmeabnahme nur schwer wirtschaftlich zu betreiben

Alternativen:

• Kalte Nahwärmenetze mit Temp 10 - 30 grad von Abwärme diverser Prozesse in Kombination mit Wärmepumpen

Abwärme wird genutzt um Wärmepumpen zu betreiben

Er wandelt Wärme in mechanische Energie um

Kolben bewegen sich innen drin. Heiße Luft dehnt sich aus und bringt den Kolben zum Bewegen!!

An den kühlrippen kühlt die Luft ab und verdichtet sich, dabei zieht sie den Arbeitskolben zurück

Verdränger schiebt die Luftmassen zwischen warmen und kalten Bereich hin und her und verstärkt so den druck auf den Arbeitskolben

• Sie ist als BHKW einsetzbar wandelt chemische Energie in Strom um

• hauptsächlich Wasserstoffverwendung

• hoher Wirkungsgrad —> relativ moderne technik

• zukunftsrelevant aber noch in der Entwicklung

• Weniger Energieverluste

Zwei Kammern die durch eine Membran getrennt sind. Nur einzelne Protonen passen durch. Diffunsionsdruck entsteht durch Wasserstoff wenn er durch die Membran drückt. Daher kommt die Energie. Links bleiben die Elektronen hängen. rechts fehlen dann die elektronen daher ist rechts positive Ladung

—> Hoher Wirkungsgrad

Sie erzeugt Strom

Nachteil: Kein Wasserstoff vorhanden daher muss er erst durch elektrolyse produziert werden —> Technologie noch am Anfang

Erdgas , Öl, Methan

• Dampfreformierung

• Partielle Oxidation

Mit Wasser

• Elektrolyse

• Thermochemische Verfahren

• Photochemische Verfahren

Es entsteht Abwärme welche ebenfalls genutzt werden kann

Durch elektrolyse hauptsächlich

Unterschiedliche Typen von Brennstoffzellen gibt es wo die Betriebstemperatureen unterschiedlich sind

Nutzen KWK und Wärmepumpe zusammen. Sehr effizient!!

Aus der Wärmepumpe kommen nochmals 119% Nutzwärme heraus

Nachteil:

• BHKW

• Wärmepumpe

  —> sehr teuer zusammen

Jahresarbeitszahl und Wirkungsgrad

• Doppelt so hohe Energieeinsparung

• Wärme und Stromerzeugung

• Flexibel am Strommarkt

• Wärmepumpe kann im Sommer auch als Kältemaschine fungieren

Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Kältemaschienen werden durch Abwärme betrieben mittels Absorptions- oder Adsorptionskältemaschine

Thermische verdichtung des Kältemittels Wasser mit Hilfe eines kombinierten Lösungsmittel- und Kältemittelkreislaufs

1. Im Rohrleitungssystem der WP wird ein spezielles Kältemittel eingesetzt —> ermöglicht den Prozess der Wärmegewinnung

2. Flüssige kältemittel fließt zum Verdampfer —> Entzieht der Umwelt Energie wird erwärmt und gasförmig

3. Im Verdichter dann komprimiert —> dadurch wird es sehr warm

4. Durch die Freisetzung der Wärmeenergie des Dampfes im Kondensator wird das Wasser erhitzt

5. Das abgekühlte Heizungsrücklauf kühlt Kältemitteldampf ab und verflüssigt das kältemittel durch kondensation

6. Expansionsventil reduziert Flüssigkeitsdruck —> somit kühlt es ab

Wärmeerzeugung durch Umwelttemperatur.

Höchster Wirkungsgrad bei geringem Temperaturhub

• Konventionelle heizung 90%

• Kraftwerk in Deutschland 40%

• Verluste durch Überlandleitung (Stromtransport) 5%

• Elektroheizung 100%

• Solarkollektor 75%

• Photovoltaikanlage 100%

• Verluste bei solarbetriebener Heizung 5%

• Güteziffer bei WP 0,5 bzw 50%

• Wirkungsgrad einer Wärmepumpe COP 300%