Generation Effizienz

Claudia Hilgers
Bei den vielen Diskussionen über neue Energien wird leicht übersehen, dass auch die konventionelle Heiztechnik mit Öl und Gas kontinuierlich technisch weiterentwickelt wird. Gegenüber herkömmlichen Heizkesseln erzielen moderne Gas- und Ölbrennwertheizungen bis zu 15 Prozent höhere Nutzungsgrade. Der Energiespareffekt ergibt sich, weil aus dem Abgas zusätzlich durch Kondensation Wärme gewonnen wird. Die Gasbrennwertheizung ist Marktführer in Deutschland.

2007 waren 49 Prozent aller Neuanlagen Gasbrennwertgeräte. Die Ölbrennwerttechnologie ist jünger und hat zurzeit einen Marktanteil von etwa sieben Prozent. Aussagen der Hersteller von Heizkesseln zufolge sind bei der Gas- und Ölbrennwerttechnik jetzt aber die physikalisch möglichen Grenzen der Energieausnutzung erreicht. Weitere Einsparungen seien nur durch die Kombination mit erneuerbaren Energien realisierbar. Deshalb wird die Brennwertheizung von morgen im Zusammenspiel mit Solarthermie und Holzheizung arbeiten. Hierbei sind Zwei- bis Dreifachkombinationen von Heizungstechnik möglich.

Bioöl und Biogas als Ersatzbrennstoffe

Ein Zukunftstrend, der sich bei der Öl- und Gasverbrennung abzeichnet, ist das Substituieren durch nachwachsende Brennstoffe. Die Anbieter von Ölkesseln bieten schon heute Heizkessel an, die für den Einsatz von Bioöl geeignet sind. Bioöl bedeutet, dass zum Heizöl fünf Prozent Biodiesel beigemischt wird. Die Bioölheizkessel müssen, ähnlich wie beim Biodieselauto, vom Hersteller freigegeben sein. Seit April 2008 gilt die DIN V51603-6, auch Bioölnorm genannt. Sie definiert und klassifiziert Heizölqualitäten mit biogenen Beimischungen.

Die neue Heizölqualität Heizöl EL A Bio5 basiert auf Heizöl EL schwefelarm. Till Wodraschka, Produktmanager Buderus: „Heizöl EL A Bio5 stellt sicher einen Anfang dar. Inwieweit der Anteil biogener Bestandteile im Heizöl heraufgesetzt werden kann, wird zurzeit untersucht.“ Es werde jedoch von einer bestimmten Beimischungsobergrenze an eine technische Anpassung der Brenner, aber auch der Tank- und Leitungsanlage erforderlich. Für den Einsatz von reinem Pflanzenöl sind bereits heute spezielle Ölbrenner am Markt verfügbar – die millionenfach verbreiteten klassischen Ölbrenner sind hierfür jedoch nicht geeignet.

Weitere Hoffnungen der Ölindustrie ruhen auf den „Bio­brennstoffen der zweiten Generation“ wie den BTL (Biomass to Liquids). Deren Brennstoffeigenschaften gleichen dem herkömmlichen Heizöl. Eine ähnliche Entwicklung wie beim Heizöl vollzieht sich auch beim Erdgas. Durch die Liberalisierung des Gasmarktes wird zukünftig immer mehr Biogas dem Erdgas beigemischt werden.

Miniheizkraftwerke auf dem Vormarsch

Der nächste Schritt in der Entwicklungsstufe der Öl- und Gasheizung sind stromerzeugende Heizungen im kleinen Leistungsbereich für Ein- bis Zweifamilienhäuser. Für große Gebäude hat sich die Kraft-Wärme-Kopplung bereits etabliert. Zukunftstechnologien für Mikro-KWK im kleinen Leis­tungsbereich sind zum Beispiel Brennstoffzellen oder Gasbrennwertgeräte, die den stromerzeugenden Motor antreiben. Ein großes Marktpotenzial wird dem Stirlingmotor prognostiziert. Das niederländische Unternehmen Remeha arbeitet an der Entwicklung eines Brennwertkessels mit integriertem Stirlingmotor.

Die Kopplung von Wärme und Elektrizität soll für den Anlagenbetreiber bis zu 25 Prozent Energiekosteneinsparung einbringen. Das zweistufige Gasbrennwertgerät soll vier kW thermisch und ein kW Strom erzeugen. Remeha hat einen ersten Prototyp gebaut, der zurzeit in einem Feldtest erprobt wird. Einen ähnlichen Ansatz verfolgt auch die Ölkesselindustrie. Das Institut für wirtschaftliche Oelheizung e.V. (IWO) hat im April 2008 ein Projekt ausgeschrieben, das die Industrie anregt, heizölbetriebene Mikro-KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung von ein bis zwei kW und einer Heizleistung von bis zu sechs kW zu entwickeln.

Der Heizungsanbieter Vaillant sieht in der Entwicklung eines stromerzeugenden Brennstoffzellenheizgeräts eine Schlüsseltechnologie der Zukunft.

Der Leiter des Programmbereichs Brennstoffzellen bei Vaillant, Joachim Berg, sagt: „Die Brennstoffzelle wird noch etwas Zeit brauchen, bis sie marktreif ist.“ Das Unternehmen arbeitet zurzeit an zwei Zelltechnologien, HT-PEM (Polymermembranzellen)und SOFC (keramische Zellen), und wird im Rahmen des Wasserstoff- und Brennstoffzellenprojekts Callux (siehe Infokasten) Brennstoffzellenheizgeräte erproben.

Das Zeolith-Heizgerät

Neben dem Brennstoffzellenheizgerät entwickelt Vaillant derzeit eine gasbetriebene Adsorptionswärmepumpe als Alternative zur Elektrowärmepumpe sowie zu Gasbrennwertkesseln. Diese Wärmepumpe arbeitet auf Basis von Zeolith und Wasser. Zeolith – ein keramikähnliches Material aus Aluminium- und Siliziumoxid – wird hier als Sorptionsmittel und das Wasser als Kältemittel eingesetzt. Das Zeolith-Heizgerät ist ein Hybridsystem, das Brennwerttechnik mit kos­tenloser Umweltwärme koppelt. So werden 75 Prozent der für den Zeolith-Prozess benötigten Energie mit Gasbrennwerttechnik erzeugt.

Die restlichen 25 Prozent werden mit Umweltwärme über zwei Solarkollektoren und einen Luftkollektor generiert. Programmmanager Wärmepumpen bei Vaillant, Dr.-Ing. Rainer Lang, sagt: „Gaswärmepumpen stellen eine konsequente Weiterentwicklung der Brennwerttechnik dar und garantieren eine hohe Primärenergienutzung mit einem COP von 1,3.“

Intelligente Heizungspumpen

Nicht nur effiziente Heizkessel bieten großes Einsparpotenzial, auch bei der Verteilung der Wärme im Rohrnetz kann noch mehr Energie gespart werden. Der Heizungssystemanbieter Buderus zum Beispiel weist auf den Einsatz von Stromsparpumpen hin: Neue, sogenannte Hocheffizienzpumpen der Energieeffizienzklasse A machen einen regelrechten Quantensprung in Sachen Stromeinsparung. Sie werden insbesondere als Heizkreispumpen eingesetzt und können den Stromverbrauch im Vergleich zu einer alten, ungeregelten Pumpe der Effizienzklasse D um bis zu 80 Prozent reduzieren. Zusammen mit dem hydraulischen Abgleich, der auch nach EnEV gefordert wird, haben sich die neuen Hocheffizienzpumpen bereits nach rund drei Jahren amortisiert.

Noch einen Schritt weiter als die Hersteller der zentralen Stromsparpumpen geht der Pumpenproduzent Wilo. Für Anfang 2009 plant das Unternehmen die Markt­einführung eines dezentralen Pumpensystems. Dezentrale Miniaturpumpen in Größe von Thermostatventilen werden dabei pro Raum und Heizkörper eingesetzt. Abgestimmt auf den Wärmebedarf im Raum lässt die Pumpe das erwärmte Heizungswasser in den Heizkörper fließen. Die präzise Drehzahlregelung der Pumpe regelt die Raumtemperatur. Der intermittierende, bedarfsgerechte Pumpenbetrieb führt bei der einzelnen Pumpe zu einer wesentlich geringeren Laufzeit im Vergleich zur zentralen Heizungspumpe. Weil der manuelle hydraulische Abgleich entfällt, stellt das dezentrale Pumpensystem eine technische Revolution dar.

Auch der Komfort in energiesparenden Gebäuden mit hoher Wärmedämmung und kleinen Heizflächen wird damit erhöht. Eine zentrale Steuereinheit überwacht das Gesamtsystem. Wilo gibt nach Auswertungen von Tests in mehreren Versuchshäusern eine durchschnittliche Energieeinsparung von 20 Prozent gegenüber herkömmlichen Pumpenheizungen an. Eine rechnerische Übertragung der Messergebnisse auf andere Gebäudetypen habe ergeben, dass beim Dreiliterhaus sogar Einsparungen zwischen 25 und 30 Prozent zu erwarten sind.

Claudia Hilgers betreibt ein Redaktionsbüro, unter anderem für Themen der technischen Gebäudeausrüstung.