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Energie & Wärme

Biomasse­heizung

Die Biomasseheizung ist eine Form der Energiegewinnung, bei der organische Materialien wie Holz, Stroh, Pellets oder andere biologische Abfallprodukte verbrannt werden, um Wärme zu erzeugen. Dabei wird die im Biomasse-Material gespeicherte Energie freigesetzt und zur Beheizung von Gebäuden oder zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt. Der Prozess der Biomasseheizung trägt zur nachhaltigen Energiegewinnung bei, da die verbrannten Materialien während ihres Wachstums CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen haben, was zu einem weitgehend ausgeglichenen Kohlenstoffkreislauf führt.

Blockheizkraft­werke

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine dezentrale Energieerzeugungsanlage, die sowohl Wärme als auch elektrische Energie in einem integrierten Prozess erzeugt. Dabei erfolgt die gleichzeitige Nutzung von Brennstoffen, wie beispielsweise Erdgas, Biomasse oder Heizöl, um mittels eines Verbrennungsmotors oder einer Gasturbine mechanische Arbeit zu leisten. Diese mechanische Arbeit wird dann durch einen Generator in elektrische Energie umgewandelt. Zusätzlich wird die bei diesem Prozess entstehende Abwärme genutzt, um Gebäude zu beheizen oder für industrielle Zwecke verwendet zu werden. Blockheizkraftwerke zeichnen sich durch ihre Effizienz aus, da sie die Abwärme, die bei der Stromerzeugung entsteht, sinnvoll nutzen und somit den Gesamtwirkungsgrad der Anlage steigern.

Brennstoffzellen

Brennstoffzellen sind effiziente Energie- und Wärmeerzeuger mit einem Wirkungsgrad von ca. 90 %. Der Vorgang, bei dem Strom und Wärme erzeugt werden, wird „kalte Verbrennung“ genannt und ist eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff. Als Abfallprodukt fällt lediglich Wasser an. Eine Brennstoffzelle besteht aus einer Kathode, einer Anode und einem Elektrolyt, das zwischen beiden liegt. Wasserstoff wird an der Anode zugeführt und dadurch gespalten, wobei Elektronen und Protonen freigesetzt werden. Die Elektronen fließen über einen externen Stromkreislauf und erzeugen dabei Strom, während die Protonen durch das Elektrolyt zur Kathode wandern. An der Kathode trittder Sauerstoff ein und reagiert mit den Protonen und den Elektronen aus dem externen Stromkreislauf, wodurch Wasser entsteht. Die Reaktion an der Kathode gibt ebenfalls Energie frei, die in Form von Strom genutzt werden kann.

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff, auch als „green hydrogen“ auf Englisch bezeichnet, bezieht sich auf Wasserstoff, der unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen hergestellt wird, insbesondere mithilfe von Elektrolyse, bei der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Im Gegensatz zu konventionellem Wasserstoff, der oft aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird und mit Kohlendioxidemissionen verbunden ist, wird grüner Wasserstoff mit sauberen Energiequellen produziert.

Die Herstellung von grünem Wasserstoff erfolgt durch Elektrolyse von Wasser, bei der elektrischer Strom durch Wasser geleitet wird, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Wenn dieser elektrische Strom aus erneuerbaren Energiequellen stammt, wie beispielsweise Windenergie oder Solarenergie, wird der erzeugte Wasserstoff als grün betrachtet.

Holzvergaser­kessel

Ein Holzvergaserkessel ist eine Heizanlage, die Holz als Brennstoff nutzt, aber im Unterschied zu herkömmlichen Holzkesseln den Prozess der Vergasung einsetzt. Der Kessel ermöglicht die Umwandlung von festem Holz in brennbares Gas durch einen kontrollierten Sauerstoffmangel während der Verbrennung. Dieses entstandene Holzgas wird anschließend verbrannt, um Wärme zu erzeugen. Im Vergleich zu älteren Holzheizungen bieten Holzvergaserkessel eine effizientere Verbrennung und können die Emissionen reduzieren. Sie spielen eine Rolle in der Nutzung erneuerbarer Energien und tragen zur Reduzierung der CO2-Bilanz bei, besonders wenn das Holz aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern stammt. Die Anwendung solcher Kessel unterliegt in vielen Ländern spezifischen Vorschriften, um Umweltstandards zu erfüllen und die Luftqualität zu schützen.

Photovoltaik

Photovoltaik ist eine Technologie, die die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ermöglicht. Sie basiert auf dem sogenannten photovoltaischen Effekt, bei dem bestimmte Materialien, insbesondere Halbleiter, Licht absorbieren und in Elektrizität umwandeln können. In Photovoltaikanlagen werden Solarzellen eingesetzt, die aus solchen Halbleitermaterialien bestehen.

Diese Solarzellen sind so konzipiert, dass sie auf Sonnenlicht reagieren und Photonen absorbieren. Wenn Licht auf die Solarzellen trifft, erhalten die Elektronen im Halbleitermaterial ausreichend Energie, um aus ihrer normalen Position freigesetzt zu werden. Dies führt zur Bildung von Elektronen und Löchern im Material.

Die freigesetzten Elektronen beginnen dann, durch das Halbleitermaterial zu wandern, was einen elektrischen Strom erzeugt. Dieser Strom kann über die Anschlüsse der Solarzellen abgegriffen und für die Stromversorgung von elektrischen Geräten oder für die Speicherung in Batterien genutzt werden.

Photovoltaikanlagen können in verschiedenen Größen und Formen installiert werden, von kleinen solarbetriebenen Geräten bis hin zu großen Solarparks, die signifikante Mengen an elektrischer Energie für Gemeinden oder Unternehmen erzeugen können. Die Photovoltaik spielt eine entscheidende Rolle in der Nutzung erneuerbarer Energiequellen, da sie keine beweglichen Teile hat, keine direkten Emissionen während des Betriebs erzeugt und eine nachhaltige Nutzung der Sonnenenergie ermöglicht.

Sockelheizung

Eine Sockelheizung ist eine Form der Raumheizung, bei der Heizelemente entlang des Sockels oder der Fußleiste eines Raumes installiert sind. Diese Heizsysteme sind in der Regel elektrisch betrieben und können verschiedene Formen annehmen, wie zum Beispiel Heizkabel oder Heizmatten.

Die Funktionsweise einer Sockelheizung besteht darin, dass sie Wärme von der Fußleiste aus abstrahlt und diese dann gleichmäßig im Raum verteilt. Da warme Luft nach oben steigt, erwärmt die Sockelheizung zunächst den unteren Bereich des Raumes, was zu einer angenehmen und gleichmäßigen Temperaturverteilung beitragen kann.

Sockelheizungen werden oft in Kombination mit anderen Heizsystemen verwendet, um eine optimale Raumtemperatur zu erreichen. Sie können beispielsweise als zusätzliche Heizquelle in Räumen mit kalten Fußböden eingesetzt werden. Zudem können sie in modernen Wohnungen oder Gebäuden eine alternative Form der Heizung darstellen, die nicht nur effizient, sondern auch platzsparend ist, da sie an den Wänden entlang verläuft und keinen zusätzlichen Raum im Raum beansprucht.

Es ist wichtig zu beachten, dass es verschiedene Arten von Sockelheizungen gibt, darunter elektrische Sockelheizungen und solche, die in Verbindung mit einem zentralen Heizungssystem betrieben werden.

Quelle

Solarthermie

Solarthermie ist eine Technologie, die die Wärmeenergie der Sonne nutzt, um Wasser zu erhitzen oder Luft zu erwärmen. Im Gegensatz zur Photovoltaik, die Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt, konzentriert sich die Solarthermie auf die direkte Nutzung der solaren Wärme.

Solarthermische Anlagen bestehen in der Regel aus Kollektoren, die auf Dächern oder anderen geeigneten Standorten installiert sind. Diese Kollektoren absorbieren die Sonnenstrahlung und wandeln sie in Wärme um. Es gibt verschiedene Arten von Solarthermie-Kollektoren, darunter Flachkollektoren, Vakuumröhrenkollektoren und Parabolrinnenkollektoren.

Die Funktionsweise ist grundlegend: Die absorbierte Sonnenenergie erhitzt ein Trägermedium, oft Wasser oder eine Wärmeträgerflüssigkeit, innerhalb der Kollektoren. Diese erhitzte Flüssigkeit wird dann durch ein System aus Rohren oder Leitungen zu einem Wärmespeicher oder direkt zu einem Heizsystem transportiert.

In einem Wärmespeicher wird die erzeugte Wärme für spätere Verwendung gespeichert, was besonders nützlich ist, wenn die Sonne nicht scheint. Bei direkter Nutzung wird die erwärmte Flüssigkeit direkt zu einem Heizsystem oder Warmwasserbereiter geleitet.

Solarthermie wird häufig in privaten Haushalten, aber auch in größeren Anlagen für industrielle oder gewerbliche Zwecke eingesetzt. Es handelt sich um eine umweltfreundliche Technologie, die erneuerbare Energie nutzt und dazu beitragen kann, den Verbrauch von fossilen Brennstoffen zu reduzieren.

Wand- und Decken­heizung aus Lehm

Eine Wand- und Deckenheizung aus Lehm ist eine spezielle Art der Raumheizung, die auf dem Einsatz von Lehmmaterialien basiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizsystemen, bei denen beispielsweise Radiatoren oder Fußbodenheizungen verwendet werden, setzt eine Wand- und Deckenheizung aus Lehm auf den Baustoff Lehm als Wärmeübertragungsmedium.

Die grundlegende Funktionsweise dieses Heizsystems besteht darin, dass die Heizleitungen, die für die Wärmeübertragung verantwortlich sind, in oder auf Bauelementen aus Lehm integriert sind. Dies können Lehmputzschichten an den Wänden oder Lehmdecken sein. Die Wärme wird dann durch den Lehm absorbiert und gleichmäßig an den Raum abgegeben.

Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe ist eine technologische Vorrichtung, die dazu dient, Wärmeenergie von einem Ort mit niedrigerer Temperatur zu einem Ort mit höherer Temperatur zu übertragen. Dieser Prozess erfolgt durch den Einsatz eines geschlossenen Kreislaufsystems, in dem ein Kältemittel zirkuliert.

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe kann in mehreren Schritten beschrieben werden. Zunächst entzieht die Wärmepumpe Wärme aus einer Umgebung mit niedriger Temperatur, beispielsweise der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser. Dies geschieht durch den Verdampfer der Wärmepumpe, wo das Kältemittel im Kreislauf verdampft.

Der Kompressor der Wärmepumpe erhöht den Druck und die Temperatur des gasförmigen Kältemittels. Das aufgewärmte Kältemittel wird dann durch den Kondensator geleitet, wo es die gesammelte Wärme an den Ort abgibt, an dem sie benötigt wird, beispielsweise in einem Heizsystem oder für die Warmwasserbereitung. Hierbei kondensiert das Kältemittel wieder in den flüssigen Zustand.

Nachdem die Wärme übertragen wurde, durchläuft das Kältemittel das Expansionsventil, wo es entspannt wird und der Kreislauf von Neuem beginnt.

Wärmepumpen ermöglichen somit eine effiziente Nutzung der Umgebungswärme, indem sie diese auf ein höheres Temperaturniveau heben und für Heizzwecke oder die Bereitstellung von Warmwasser nutzen. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Energieeffizienz von Gebäuden und können verschiedene Energiequellen nutzen, je nach den örtlichen Gegebenheiten.

Energie- und Wärmelieferanten sind zentrale Elemente im Gebäudebereich, die die energetische Performance und den Komfort eines Gebäudes maßgeblich beeinflussen. Im Neubau liegt der Fokus häufig auf der Integration modernster Technologien und Systeme, um ein optimales Verhältnis von Energieeffizienz und –versorgungssicherheit zu erreichen. Innovative Wärmepumpen, Solarthermie- und Photovoltaiksysteme sowie effiziente Heizkessel können hier zum Einsatz kommen, um den Energiebedarf zu minimieren und den Anteil erneuerbarer Energien zu maximieren. 

Bei Sanierungen steht oft die Modernisierung oder der Austausch veralteter Energie- und Wärmelieferanten im Vordergrund. Der Ersatz alter Heizsysteme durch effizientere Technologien oder die Ergänzung bestehender Systeme mit regenerativen Energiequellen kann den Energieverbrauch erheblich reduzieren und die CO2-Emissionen minimieren. Das Ziel ist dabei oft, den energetischen Standard des sanierten Gebäudes an aktuelle Anforderungen anzupassen und den Wohnkomfort zu erhöhen.

In beiden Kontexten – Neubau und Sanierung – tragen effiziente Energie- und Wärmelieferanten nicht nur zur Verringerung der Betriebskosten und zur Erhöhung des Immobilienwerts bei, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks eines Gebäudes und beim Erreichen von Klimazielen. Ihre Bedeutung kann daher im heutigen Bausektor nicht hoch genug eingeschätzt werden.