Energiezukunft
Regenerative Energieträger

Von der Strom- zur Wärmewende

Wenn von der Energiewende die Rede ist, geht es oft um regenerativ erzeugten Strom. Dabei ist der Wärmesektor der Hauptenergieverbraucher und CO2-Emittent: Mehr als die Hälfte des Endenergiebedarfs in Deutschland entfällt auf diesen Bereich. Alternativen bei der Wärmeerzeugung sind also unabdingbar.

Als es Thomas Alva Edison 1880 gelang, einen Kohlefaden zum Leuchten zu bringen, war das eine Sensation. Dass nur etwa zehn Prozent der aufgewandten Energie in Licht umgesetzt wurden, interessierte damals niemanden. Die Zeiten haben sich geändert. Selbst Kraftwerke, die einen Wirkungsgrad von 30 bis 40 Prozent erreichen, sind in die Kritik geraten. Und nicht nur sie. Der gesamte Energiebedarf der Gesellschaft steht auf dem Prüfstand. Wobei der Anteil der Elektrizität nur etwa ein Fünftel ausmacht. Der Löwenanteil der Energie wird als Wärme benötigt – um Gebäude zu beheizen und die Industrie mit der notwendigen Prozesswärme zu versorgen. Damit die Energiewende zum Erfolg wird, müssen wir diesen Wärmebedarf senken und auch die Wärme nachhaltig produzieren. Einfach weiter fossile Energieträger zur Strom- und Wärmegewinnung zu verbrennen – wie sauber auch immer, hat langfristig wenig Zukunft. 2015 kamen daher auch rund 200 Staaten auf der Klimakonferenz in Paris überein, die Verbrennung von Kohle, Öl oder Erdgas zu stoppen. Bis 2050 soll die sogenannte Dekarbonisierung weitgehend abgeschlossen, also der Gebrauch fossiler Brennstoffe durch alternative Lösungen ersetzt sein.

Um den Wärmebedarf von Gebäuden zu senken, lässt sich mit Wärmedämmung einiges erreichen. Viel gewinnen könnten wir auch durch einen Wandel in der Architektur, wenn mehr Bauherren und Architekten ihre Gebäude nach dem Lauf der Sonne ausrichten würden. Schon der Philosoph Sokrates kannte die Prinzipien des solaren Bauens. Auch er dachte daran, massive Wände und Steinfußböden als Wärmespeicher zu nutzen, die nachts für Temperaturausgleich sorgten. Moderne Sonnenhäuser sind so gestaltet, dass sie bei hohem Sonnenstand Schatten bieten und zugleich bei niedrigem Sonnenstand Sonnenwärme ins Haus gelang. Platz für Solaranlagen haben die Dächer natürlich auch. Bereits 2,24 Millionen Solarthermieanlagen nutzen die Kraft der Sonne zur Heizungsunterstützung sowie zur Warmwasserbereitung. Obwohl sich der Ausbau aufgrund der niedrigen Öl- und Gaspreise verlangsamt hat, gehen Fachleute davon aus, dass die Solarthermie langfristig bis zu 50 Prozent des Wärmebedarfs in Deutschland decken kann. Auch Sonnenstrom aus Photovoltaikanlagen lässt sich zur Heizung nutzen, wenn er eine Wärmepumpe antreibt. Diese Technik bringt Sonnenwärme, die in der Umgebungsluft, Erde oder im Grundwasser gespeichert ist, auf ein höheres Temperaturniveau, das zum Heizen ausreicht. Leider sind sowohl Solarthermie als auch Photovoltaik vom Wetter nicht ganz unabhängig.

Holz als Substitut für fossile Brennstoffe ist ebenfalls eine Möglichkeit, um die Dekarbonisierung voranzutreiben. Denn bei der Verbrennung fester Biomasse wird nur so viel Kohlendioxid wieder freigesetzt, wie Bäume und Sträucher während ihres Wachstums aus der Atmosphäre aufgenommen haben und bei einer späteren Verrottung wieder freisetzen würden. Als nachwachsender Rohstoff hat Holz daher auf dem Wärmemarkt eine gute Zukunft. Zu Hackschnitzeln oder Pellets verarbeitet werden ja auch nicht hochwertige Nutzhölzer, sondern in der Regel Abfallprodukte aus der nachhaltigen Holzwirtschaft und von Sägewerken. Zudem haben sich Holzpellets schon längst als hochwertiger genormter Brennstoff etabliert. Auch Holzhackschnitzel sind neuerdings als genormtes Produkt in hochwertiger, homogener Qualität am Markt erhältlich – vorwiegend für kleinere und mittlere Hackschnitzel-Heizanlagen. Der Einsatzbereich von Hackschnitzeln und Holzpellets reicht von der Heizung einzelner Objekte bis hin zu ausgedehnten Nahwärmesystemen. Der Vorteil der Kunden eines Nahwärmenetzes liegt auf der Hand: Der technische Aufwand für die Heizung konzentriert sich an einer Stelle, im Haus selbst gibt es nur noch eine kleine Wärmeübergabestation, die weitgehend wartungsfrei arbeitet.

Biogas oder Bio-Methan sind ebenfalls ein Teil der Lösung. Beide Gase werden regenerativ erzeugt und können also mit einer relativ neutralen CO2-Bilanz wieder verbrannt werden. Bio-Methan, also veredeltes Biogas, entspricht qualitativ – wie der Name sagt – dem Hauptbestandteil des Erdgases: Methan. Das hat den Vorteil, dass es sich im Erdgas-Netz speichern und transportieren lässt. Überall dort, wo eine Erdgasleitung liegt, ist sich also auch die Energie nutzbar, die von vielen landwirtschaftlichen Betreibern dezentral erzeugt wird.
Biogas ist aber nur eine Quelle für regenerativ erzeugtes Methan. Das Gas lässt sich auch auf anderem Weg gewinnen. Power-to-Gas heißt das Stichwort, das in diesem Zusammenhang fällt. Dabei wird überschüssiger Strom aus Windkraftanlagen eingesetzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Reagiert der Wasserstoff mit Kohlendioxid, das in konventionellen Kraftwerken entsteht, ergibt das ebenfalls Methan. Dieses Verfahren ist zwar vergleichsweise aufwendig und auch der Wirkungsgrad muss sich deutlich verbessern. Aber es ist eine vielversprechende Möglichkeit, den naturgemäß unsteten Ertrag der Windkraft auszugleichen. Mit der Power-to-Gas-Technologie lässt sich der Windstrom in Methan umwandeln und über das vorhandene Erdgasnetz dorthin transportieren, wo er für die Wärmeerzeugung genutzt werden kann.

Fossile Energieträger durch regenerative zu ersetzen, ist die eine Sache. Brennstoffe möglichst effizient einzusetzen die andere. Ein doppelter Nutzen entsteht, wenn die Abwärme von Industrieprozessen zur Gebäudeheizung genutzt wird. Besonders effizient lässt sich das in konventionellen Kraftwerken praktizieren. Kraft-Wärme-Kopplung heißt das Prinzip, das im Zusammenhang mit der Energiewende an Bedeutung gewinnt. Davon profitieren einzelne Gebäude oder ganze Stadtteile. Diese Technik hat sowohl einen ökologischen als auch einen wirtschaftlichen Vorteil: Strom und Wärme lassen sich gleichzeitig mit einem Gesamtwirkungsgrad von 90 Prozent erzeugen. Der Brennstoff wir also optimal genutzt.  
Das Zusammenspiel von Wärme und Strom ist im großen Maßstab ebenso effektiv wie im kleineren. Die Wärme aus einem großen, Gas betriebenen Kraftwerk lässt sich ebenso nutzen wie die einer Anlage, die große Motoren für den Antrieb des Generators einsetzt. Und für den Endverbraucher geht es sogar noch eine Stufe kleiner: Mini-Blockheizkraftwerke (BHKW) sind so groß wie eine Waschmaschine. Darin sitzen Motor, Generator, Wärmetauscher und Systemsteuerung. Ab einem bestimmten Wärme- und Strombedarf arbeiten Mini-BHKW in Ein- und Zweifamilienhäusern wirtschaftlicher als herkömmliche Systeme. Durch intelligente Steuerung lassen sie sich mit erneuerbaren Energien wie der Solarthermie kombinieren. Deutschlandweit sind schon mehr als 100.000 dieser KWK-Anlagen in Betrieb.

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BayWa – gute Wärme

Die BayWa Energie Dienstleistungs GmbH ist eine hundertprozentige Tochter der BayWa AG. Der Energiedienstleister ist auf die effiziente Wärmelieferung insbesondere beim Einsatz regenerativer Energien spezialisiert. Vom Anlagen-Contracting bis zum Betriebsführungs-Contracting bietet das Unternehmen umfassende und individuelle Lösungen für Kunden aus den Bereichen Immobilienwirtschaft, Öffentliche Hand, Gewerbe sowie Gesundheitswesen an. Als Betreiber plant, finanziert, errichtet und unterhält sie Heizungsanlagen sowie auch Nahwärmenetze und liefert gebrauchsfertige Wärme. Außerdem vertreibt die BayWa Holzpellets an alle Endverbraucher und den Handel. Weitere Infos unter:

www.baywa.de

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