Heizen, kühlen und lüften mit Erneuerbaren Energien – Be ... / 5.2.2 Heizungstypen

Heizungen wandeln Energie in Wärme um und verteilen diese in Gebäuden. Zentralheizungen nutzen einen Heizkessel, um Wasser zu erwärmen, das dann über Rohre zu Heizkörpern oder einer Fußbodenheizung fließt. Einzelraumheizungen erzeugen Wärme direkt im Raum, ideal für Gebäude ohne Zentralheizung. Wärmepumpen extrahieren Wärme aus der Umgebung (Luft, Erde, Wasser) und heben sie auf ein höheres Temperaturniveau. Fern- und Nahwärme versorgen mehrere Gebäude von einer zentralen Anlage aus. Die Umweltfreundlichkeit hängt vom Energieträger ab.

5.2.2.1 Blockheizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer Energie und nutzbarer Wärme durch ein gekoppeltes System, bekannt unter dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Diese Technologie zeichnet sich durch eine hohe Effizienz und Umweltfreundlichkeit aus, da sie die bei der Stromerzeugung entstehende Wärme nicht ungenutzt lässt, sondern für Heizzwecke oder zur Warmwasseraufbereitung nutzt.

BHKWs können mit verschiedenen Energieträgern betrieben werden, darunter Erdgas, Biomasse, Heizöl oder Biogas. Erdgas ist dabei der am häufigsten verwendete Brennstoff, aber die Nutzung von Biomasse oder Biogas macht ein BHKW zu einer besonders nachhaltigen und umweltfreundlichen Lösung, da diese Brennstoffe als erneuerbar gelten und die CO2-Bilanz verbessern.

Die Funktionsweise eines BHKWs basiert auf einem Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt, um Strom zu erzeugen. Die dabei entstehende Abwärme wird über einen Wärmetauscher auf ein Heizsystem übertragen und kann so effizient genutzt werden. Dieses Prinzip ermöglicht es, dass BHKWs im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken, bei denen die Abwärme oft ungenutzt bleibt, einen deutlich höheren Gesamtwirkungsgrad erreichen.

Blockheizkraftwerke finden ihren Einsatz sowohl in kleineren Einheiten für Einfamilienhäuser als auch in größeren Anlagen für Mehrfamilienhäuser, Gewerbebetriebe, Industrieanlagen oder kommunalen Einrichtungen wie Schwimmbäder und Schulen. Sie eignen sich besonders für Objekte mit einem hohen und gleichmäßigen Bedarf an Strom und Wärme, da so die Effizienz der Anlage maximiert wird.

Die Technik der BHKWs ist seit Jahrzehnten etabliert und hat sich als eine effiziente und zuverlässige Lösung für die dezentrale Energieversorgung bewährt. Moderne BHKWs sind in der Lage, flexibel auf Schwankungen im Energiebedarf zu reagieren und können durch die Nutzung erneuerbarer Energieträger einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

5.2.2.2 Brennstoffzellenheizung

Eine Brennstoffzellenheizung erzeugt ebenfalls Strom und Wärme gleichzeitig und fällt ebenfalls unter die Rubrik Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Sie ist besonders effizient und umweltfreundlich, da sie im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsprozessen einen höheren Gesamtwirkungsgrad aufweist und niedrigere Emissionen produziert.

Als Energieträger wird in Brennstoffzellenheizungen meist Wasserstoff oder Erdgas verwendet. Wasserstoff gilt dabei als besonders nachhaltig, vor allem wenn er durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird. Auch Erdgas kann eingesetzt werden, wobei in diesem Fall der Prozess der Dampfreformierung intern genutzt wird, um Wasserstoff zu erzeugen, der dann in der Brennstoffzelle reagiert.

Die Funktionsweise basiert auf der elektrochemischen Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft, bei der elektrische Energie und Wärme freigesetzt werden. Diese Wärme kann direkt zur Beheizung des Gebäudes und zur Warmwasserbereitung genutzt werden, während der erzeugte Strom entweder direkt verbraucht oder ins öffentliche Netz eingespeist wird.

Brennstoffzellenheizungen sind besonders geeignet für Neubauten und umfassend sanierte Gebäude, die hohe Anforderungen an Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit erfüllen. Ihre Installation ist zwar mit höheren Anfangsinvestitionen verbunden, aber durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme sowie durch mögliche staatliche Förderungen kann sich die Investition langfristig auszahlen.

5.2.2.3 Elektroheizung

Eine Elektroheizung wandelt elektrische Energie direkt in Wärme um und bietet eine einfache sowie flexible Lösung zur Beheizung von Räumen. Die Funktionsweise von Elektroheizungen ist relativ simpel: Ein elektrisches Heizelement erhitzt sich, wenn Strom hindurchfließt, und gibt diese Wärme an die Umgebung ab. Es gibt verschiedene Typen von Elektroheizungen, darunter Direktheizer wie Radiatoren, Konvektoren und Infrarotheizungen, sowie Speicherheizungen, die Wärme für eine spätere Nutzung speichern können.

Elektroheizungen finden vor allem in Gebäuden Anwendung, in denen der Einbau einer zentralen Heizungsanlage nicht möglich oder wirtschaftlich ist, wie in kleineren Wohnungen, Ferienhäusern oder als Zusatzheizung in schlecht isolierten Räumen. Ihre einfache Installation und Wartung sowie die Möglichkeit zur individuellen Steuerung in jedem Raum machen sie zu einer flexiblen Heizlösung.

Elektroheizungen haben einen hervorragenden Wirkungsgrad. Nahezu jede eingesetzte kWh Strom wird in Wärme umgewande...