Innovative Wärmeerzeugungstechniken im Vergleich:Was kostet die Energie der Zukunft?

Die größten Energiefresser im Haushalt sind mit ca. 60 % Heizung und Warmwasserbereitung, wenn man das Auto in die Rechnung einbezieht. Lässt man den fahrbaren Untersatz außen vor, sind es sogar 87 %. Im Bereich der Wärmeerzeugung besteht somit das größte Einsparpotenzial für private Haushalte. Eine Tatsache, die gerade vor dem Hintergrund des Klimawandels von großer Bedeutung ist. Denn vielen Hauseigentümern sind die dramatischen wirtschaftlichen Auswirkungen dieses Phänomens gar nicht klar.

Der jüngste Klimabericht der Vereinten Nationen zeigt unmissverständlich, dass der Klimawandel kaum noch aufzuhalten, sondern nur noch zu mindern sein wird. Um wenigstens dieses Ziel zu erreichen, müssen insbesondere die weltweiten Emissionen von Kohlendioxid (CO2) sofort reduziert werden. Geschieht dies nicht, kommt es laut wissenschaftlichen Prognosen zu einer raschen Erderwärmung. Ihr konkretes Ausmaß ist abhängig von den Ausgangsdaten des jeweiligen Szenarios. Im schlimms­ten Fall steigt die durchschnittliche globale Oberflächentemperatur bis zum Jahr 2100 um bis zu 4,5 °C. Ein Vorgang, der schon in den kommenden 50 Jahren volkswirtschaftliche Kosten von bis zu 800 Mrd. Euro verursachen würde. Der Anteil der erhöhten Energiekosten beliefe sich dann auf knapp 300 Mrd. Euro, wovon die privaten Haushalte den Löwenanteil schultern müssten.

Besonders geeignet für die Sanierung von Altbauten: eine regenerative Komplettheizung bestehend aus Speicherkessel mit integriertem Pelletbrenner und solarthermischer Anlage.

Allein zwischen 1996 und 2007 sind die Energiepreise für Verbraucher durchschnittlich um etwa 30 % gestiegen. Die Erhöhung der Energiepreise entsteht zuallererst durch die globale Verknappung der fossilen Energieträger. Schon heute bezahlen die Deutschen jedes Jahr rund 80 Mrd. Euro, um ihren Energiebedarf mit importiertem Öl, Erdgas und Co. zu decken. Dagegen kann der Umstieg auf regenerative Energieträger Milliarden einsparen: Obwohl ihr Anteil am Gesamtenergieverbrauch im Jahr 2009 „nur“ 10,6 % ausmachte, sparten sie laut Bundesverband Erneuerbare Energie e. V. (BEE) bereits 6,4 Mrd. Euro Importkosten für fossile Brennstoffe. Diese Summe könnte bis 2020 sogar auf 22,6 Mrd. Euro steigen. Bei rund 80 Mio. Deutschen (Quelle: Statistisches Bundesamt) entspricht das einer jährlichen Pro-Kopf-Ersparnis von 282 Euro.

Regenerative Energien auf dem Vormarsch
Erneuerbare Energien deckten laut BEE im Jahr 2009 9,6 % des Gesamtwärmebedarfs. Ziel der Bundesregierung ist es, den Anteil der Erneuerbare Energien an der Gesamtwärmeerzeugung bis zum Jahr 2020 auf 14 % zu steigern.

Die Veränderungen der Energieerzeugung sind in mehrfacher Hinsicht positiv: Die CO2-Emissionen werden reduziert, die externen Kosten, die durch die fossilen Ener­gieträger entstehen, werden reduziert und die Abhängigkeit von Energieimporten verringert. Eine Vergleichsrechnung der AGEE zeigt, dass Erneuerbare Energieträger die Haushaltskasse deutlich entlasten: Die jährlichen verbrauchsgebundenen Heizkosten liegen im bundesweiten Durchschnitt bei 1290 Euro pro Haushalt. Werden ausschließlich fossile Brennstoffe verheizt, betragen die jährlichen verbrauchsgebundenen Heizkosten sogar 1370 Euro. Haushalte, die dagegen auf Regenerative Energieträger setzen, bezahlen nur 620 Euro im Jahr – eine Ersparnis von 750 Euro.

Die technischen Möglichkeiten einer ener­getischen Modernisierung mit Erneuerbaren Energien sind vielfältig. Sie reichen von der einfachen Heizungserneuerung bis zur umfassenden Modernisierung inklusive der Gebäudehülle. Denn in einem gedämmten Haus mit geringem Energiebedarf bieten sich Lösungen auf der Basis Regenerativer Energien geradezu an. Sonnenwärme, Wärmeenergie aus Biomasse oder Erdwärme sorgen zuverlässig und ohne Komforteinbußen für gewohnten Wärmekomfort. Für jede der genannten Techniken gibt es bauliche und logistische Voraussetzungen, unter denen sie besonders wirtschaftlich ist.

Regenerative rechnen sich
Wie viel Energiekosten diese modernen Anlagen einsparen und nach welchem Zeitraum sie sich amortisiert haben, ist pauschal nicht zu beantworten, da zu viele Faktoren berücksichtigt werden müssen. Einige Beispielrechnungen geben aber aussagekräftige Anhaltspunkte zu Kosten der Sanierung und jährlicher Einsparung. Bezugsgröße der Rechnung ist ein teilsaniertes, frei stehendes Einfamilienhaus, Baujahr 1970, mit einer Nutzfläche von 150 m2, massiver Bauweise, nachträglich gedämmter Fassade und Einbau energiesparender Fenster, einem Standardheizkessel mit indirekt beheiztem Trinkwasserspeicher und ungeregelter Umwälzpumpe. Der jährliche Verbrauch liegt bei 3000 l Heizöl oder bei 3000 m3 Erdgas.

Bei Komplettsystemen sind alle Komponenten aufeinander abgestimmt. Das macht die Montage von Solaranlagen schnell und einfach.

Relativ hohe Investitionskosten, aber im Betrieb völlig unabhängig: Niedrigenergiehaus mit solarer Wärmepumpe. Der Strom von der eigenen Photovoltaikanlage spart sämtliche Energiekosten.

Solarwärme – die Energie der Herzen
Die Solarthermie ist bei Sanierung oder Neubau von Heizungsanlagen sehr beliebt: 2009 wurden mehr als 150 000 Anlagen mit rund 1,4 Mio. m2 Kollektorfläche neu installiert. Ende desselben Jahres waren damit mehr als 12 Mio. m2 Kollektorfläche in Deutschland installiert. Sonnenkollektoren sparen vor allem im Sommer und in den Übergangsmonaten konventionelle Brennstoffe: Sie können in einem gut gedämmten Gebäude an kühleren Frühjahrs- und Herbsttagen sogar einen Anteil zur Raumheizung beitragen. Voraussetzung für einen optimalen Ertrag ist eine geeignete und möglichst unverschattete Dach- oder Fassadenfläche in Richtung Süd-Ost bis Süd-West.

Beispiel 1
Hier wird der Standardheizkessel und Warmwasserbereiter im oben beschriebenen Einfamilienhaus durch einen Brennwertkessel ersetzt, eine Anlage zur solaren Trinkwassererwärmung mit Heizungsunterstützung eingebaut, die Heizflächen angepasst, geregelte Pumpen und neue Thermostatventile installiert, die Verteilleitungen isoliert, ein hydraulischer Abgleich vorgenommen und die Abgasleitung erneuert. Die Sanierung kostet rund 17 000 Euro, das Marktanreizprogramm für Erneuerbare Energien gibt Fördergelder in Höhe von 2280 Euro dazu (16 m² Brutto-Kollektorfläche + Kombinationsbonus 750 Euro + 200 € für hocheffiziente Heizkreispumpe).

Durch diese Sanierungsmaßnahme kann der jährliche Verbrauch von Gas oder Heizöl um bis zu 30 % reduziert werden. Konkret sinkt der jährliche Verbrauch um 1000 m3 Erdgas bzw. 1000 l Heizöl. Der Haushalt spart damit jedes Jahr bei einem angenommenen Energiepreis von 65 Cent pro l Heizöl 650 Euro und bei einem Energiepreis von 75 Cent sogar 750 Euro.

Klimafreundlich Ausatmen – Holzheizungen feuern CO2-neutral
Den Löwenanteil der Wärmeerzeugung aus Regenerativen Energien steuern Biomasseheizungen bei: Ganze 91 % der gesamten Wärmeenergie, die im Jahr 2009 durch erneuerbare Energieträger erzeugt wurde, stammt laut BEE aus Biomasse. Zu den klassischen Stückholzkesseln, die immerhin knapp 83 % der Biomasseheizungen ausmachen, sind hocheffiziente Pelletheizungen eine komfortable Alternative: Sie verbrennen mit naturbelassenem, gepresstem Holz einen nachwachsenden und CO2-neutralen Rohstoff. Das bedeutet, dass Holz bei der Verbrennung nur so viel Kohlendioxid freisetzt, wie der Baum während seines Wachstums gebunden und in Biomasse umgewandelt hat. Pelletheizungen sind genauso komfortabel wie herkömmliche Gas- oder Ölheizungen. Die kleinen Presslinge werden mit einem Tanklastwagen angeliefert und in einen Lagerraum gefüllt. Von dort werden sie über ein Schneckengetriebe oder eine Saugleitung zum Brenner transportiert und dort verbrannt.

Beispiel 2
Ein Pelletkessel und ein indirekt beheizter Trinkwasserspeicher ziehen ein, dazu werden die Heizflächen angepasst, geregelte Pumpen und neue Thermostatventile installiert, die Verteilleitungen gedämmt, ein hydraulischer Abgleich vorgenommen und die Abgasleitung saniert. Die Sanierung kos­tet rund 16 000 Euro, das Marktanreizprogramm für Erneuerbare Energien gibt Fördergelder in Höhe von 2500 Euro dazu. Statt Gas oder Öl werden nun 5,0 t Holzpellets pro Jahr verfeuert. Geht man von einem Preis von 175 Euro pro t aus, beträgt die jährliche Ersparnis bis zu 1075 Euro. Selbst bei einem Tonnenpreis von 225 Euro spart man 825 Euro im Vergleich zum Heizöl bei einem Brennstoffpreis von 65 Cent je l.
Keine Luftnummer: Umweltwärme nützlich komprimiert
Natürliche Wärme ohne Feuerstelle – mit elektrisch angetriebenen Wärmepumpen wird Umweltwärme aus der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich gesammelt, verdichtet und in nutzbare Wärme umgewandelt. Am wirtschaftlichsten sind Wärmepumpen in Kombination mit einer Fußboden- oder Flächenheizung, weil diese mit geringen Vorlauftemperaturen von ca. 35 °C arbeiten. Die Nutzwärme ist nicht vollkommen gratis, denn die Anlagen werden durch einen elektrisch betriebenen Kompressor angetrieben.

Richtig geplant, gebaut und eingestellt, liefern effiziente Anlagen jedoch bis zu drei Mal so viel Heizenergie aus der Umwelt, wie sie zum Antrieb an Strom benötigen. Technisch wird dieses Verhältnis durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) ausgedrückt. Sie gibt an, welche Nutzwärme im Verhältnis zur elektrischen Antriebs- und Hilfsenergie tatsächlich erwirtschaftet wurde. Eine JAZ von 4 bedeutet, dass eine Wärmepumpe mithilfe von 1 kWh Strom 4 kWh Heizwärme bereitstellt. Für eine Förderung durch das Marktanreizprogramm für Erneuerbare Ener­gien muss eine Luft-Wärmepumpe in Bestandsgebäuden eine JAZ von 3,3 und bei Neubauten von 3,5 erreichen. Bei Grundwasser- oder Erdwärmepumpen muss sie mindestens 3,7 im Bestand und 4 bei Neubauten betragen.

Effizient und flexibel: Wärmepumpen, die mit einem Außenluftmodul laufen. Wird in dieses Heizsystem zusätzlich eine solarthermische Anlage eingebunden, sinken nochmals die Energiekosten.

Beispiel 3
Der alte Kessel wird durch eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe und einen indirekt beheizten Trinkwasserspeicher ersetzt. Dazu werden die Heizflächen angepasst, geregelte Pumpen und neue Thermostatventile installiert, die Verteilleitungen gedämmt und ein hydraulischer Abgleich vorgenommen. Die Sanierung kostet rund 15 000 Euro, das Marktanreizprogramm für Erneuerbare Energien gibt Fördergelder in Höhe von 1500 Euro dazu. Die Wärmepumpe benötigt für den Betrieb jährlich ca. 7500 kWh Strom. Bei einem gemittelten Strompreis von 16 Cent pro kWh beträgt die jährliche Einsparung 1000 Euro bezogen auf das Ausgangshaus bei einem Preis von 65 Cent pro l Öl. Bei einem Preis von 20 Cent pro kWh Strom spart die Wärmepumpe immer noch bis zu 700 Euro, wobei hier 250 Euro Einsparung pro Jahr durch den Wegfall des Gaszählers, für Schornsteinfeger und Kesselwartung eingerechnet sind.

Dem Optimum auf der Spur
Aufbauend auf das zuvor beschriebene Anlagenkonzept lässt sich durch die Einbeziehung der Sonne der Energieeinsatz für Heizung und Warmwasserbereitung nochmals reduzieren.

Beispiel 4
Der alte Kessel wird durch eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe mit Außenluftmodul, einem Kombi-Speicher zur Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung, einem Kollektorfeld mit Solarkreis- und Solekreiszubehör ersetzt. Die Heizflächen werden angepasst, geregelte Pumpen und neue Thermostatventile installiert, die Verteilleitungen gedämmt und ein hydraulischer Abgleich vorgenommen. Die Sanierungskosten belaufen sich auf rund 22 000 Euro. Das Marktanreizprogramm für Erneuerbare Ener­gien gibt Fördergelder in Höhe von 1500 Euro für die Wärmepumpe, 1155 Euro bei der Installation von 11 m² Brutto-Kollektorfläche sowie 750 Euro Kombi-Bonus.
Die Wärmepumpe benötigt in dieser Kombination 6200 kWh Strom, bei einem solaren Deckungsanteil von bis zu 15 %. Bei einem gemittelten Strompreis von 16 Cent pro kWh beträgt die jährliche Einsparung bis zu 1200 Euro bezogen auf das Ausgangshaus. Bei einem Preis von 20 Cent pro kWh Strom spart diese Kombination immer noch bis zu 960 Euro.

Fazit
Die Rechenbeispiele haben es eingehend verdeutlicht: Ohne den Einsatz regenerativer Wärmequellen und innovativer Wärmeerzeugungstechniken sieht es in puncto kostengünstigem Heizen in der Zukunft dunkel aus. Auch wenn eine Immobiliensanierung zunächst mit hohen Kosten zu Buche schlägt – sie lohnt sich definitiv.

Weitere Informationen zu Erneuerbaren Energien
Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena): www.dena.de oder www.thema-energie.de
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: www.erneuerbare-energie.de
Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle: www.bafa.de
Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE): www.bee-ev.de
Agentur für Erneuerbare Energien: www.unendlich-viel-energie.de
Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. – BDH: www.bdh-koeln.de

Autorin: Kerstin Kranich ist Leiterin Anwendungstechnik bei Westfa.

Bilder: Westfa

www.westfa.de