EWE business Magazin
Ratgeber: Welche ist die beste Heizenergie
Welche Arten an Heizenergie gibt es und welche passen zu Ihrem Unternehmen?
Welche Heizenergie ist die beste für mich?
Energieträger auf dem Prüfstand: Darin unterscheiden sich die verschiedenen Energiequellen – von Solarenergie bis Wärmepumpe
Womit soll ich heizen? Soll ich von Erdgas auf erneuerbare Energien wie Solarwärme umsteigen? Und was ist eigentlich mit Bioerdgas? Oder ist vielleicht eine Wärmepumpe die beste Wahl, welche die in der Erde, dem Grundwasser oder der Luft gespeicherte Energie nutzt? Was versteht man unter Abwärme? Dieser Artikel über die gängigsten Arten von Heizenergie schafft Orientierung.
Wenn es um die Energiewende geht, kommt man am Begriff „Primärenergie“ nicht vorbei. Da ist die Rede vom Primärenergieverbrauch in Deutschland, aber auch vom Primärenergiebedarf als wichtige Kenngröße, um die Energieeffizienz eines Gebäudes zu ermitteln. Im Energieausweis fürs Haus wird deshalb der Jahres-Primärenergiebedarf angegeben, also wie viel davon erforderlich ist, um das Haus zu heizen. Doch was ist Primärenergie nun eigentlich genau?
Was ist Primärenergie?
Unter Primärenergie versteht man den nutzbaren Energiegehalt eines natürlich vorkommenden Energieträgers. Gemeint ist damit also die Energie, die in den natürlichen Energiequellen steckt und noch nicht umgewandelt wurde. Solche Primärenergiequellen sind zum Beispiel Erdgas oder Holz, aber auch Erdwärme, Sonnenenergie und Windenergie.
Zum Heizen müssen diese „Rohenergien“ in Endenergie umgewandelt werden. Dabei geht immer auch ein Anteil „verloren“, die Abwärme. Das Verhältnis von erzeugter Endenergie zur Menge der eingesetzten Primärenergie zeigt der in Prozent angegebene Wirkungsgrad.
Wie nachhaltig eine Energiequelle ist, lässt sich am Primärenergiefaktor des jeweiligen Energieträgers ablesen. Während erneuerbare Energien meist den Primärenergiefaktor 0 besitzen, haben fossile Brennstoffe überwiegend einen Faktor von 1,1. Je kleiner der Primärenergiefaktor, desto besser ist das für die Energiebilanz des Gebäudes. Denn der Jahres-Primärenergiebedarf ist das Produkt aus der erforderlichen Endenergie und dem nicht erneuerbaren Anteil des Primärenergiefaktors.
Kurz: Je mehr erneuerbare Energien für die Heizung eingesetzt werden, desto eher befindet sich der Jahres-Primärenergiebedarf beziehungsweise die Energieeffizienzklasse des Gebäudes im grünen Bereich auf der Skala des Energieausweises.
1. Erdgas
Lange Zeit der Klassiker
Erdgas ist ein brennbares Gasgemisch, das aus natürlichen, unterirdisch gelegenen Quellen gefördert wird. Es besteht überwiegend aus farb- und geruchlosem Methan (CH4). Die Restbestandteile sind abhängig von der Lagerstätte. Häufig sind es Kohlenwasserstoffe wie Ethan, Propan oder Butan. Bei der Verbrennung von Erdgas wird Energie in Form von Wärme und Kohlenstoffdioxid (CO2) freigesetzt. Rund die Hälfte der deutschen Haushalte heizt mit Erdgas. Erdgas dient aber auch der Industrie als Wärmelieferant, dem größten Erdgasabnehmer in Deutschland, und wird zur Stromerzeugung eingesetzt.
Moderne Erdgas-Brennwertkessel haben einen hohen Wirkungsgrad. Unter den konventionellen Energieträgern ist Erdgas deshalb der klimaschonendste. Wie alle fossilen Brennstoffe ist Erdgas jedoch nur begrenzt auf der Erde vorhanden und sollte daher sparsam verwendet werden. Erdgas unterliegt der CO2-Abgabe, die den Gaspreis erhöht, um die Klimaziele zu erreichen. Wer Erdgas als Heizenergie nutzen möchte, benötigt dafür einen entsprechenden Anschluss. Der Primärenergiefaktor von Erdgas ist 1,1.
Bild: Dario Egidi / E+ / Getty Images
2. Bioerdgas
Das grüne Gas
Anders als Erdgas ist Bioerdgas oder Biogas nicht fossil, sondern wird aus organischem Material gewonnen. Biogasanlagen nutzen dafür Pflanzenresten oder Tierkot, die sogenannte Biomasse, die vor allem die Landwirtschaft liefert. Blockheizkraftwerke wandeln das Biorohgas, das durch die Vergärung der Biomasse entsteht, direkt in Wärme und Strom um. Die Abfallprodukte aus der Biogasproduktion finden in der Regel als Dünger Verwendung. Um Bioerdgas zu erhalten, das ins Erdgasnetz eingespeist werden kann, muss das Rohgas nochmals veredelt werden. Denn um es wie normales Erdgas über das Gasnetz nutzen zu können, muss es zum Beispiel einen höheren Methananteil als das Rohgas aufweisen.
Im Gegensatz zu Erdgas ist Bioerdgas nahezu CO2-neutral und lässt sich bedarfsgerecht jederzeit herstellen. Bei der Nutzung in Gebäuden, die in der Nähe der Biogasanlage stehen, ist der Primärenergiefaktor von Rohbiogas 0,3. Ins Gasnetz eingespeist, liegt der Faktor von Bioerdgas beziehungsweise Biomethan, das in einem Brennwertkessel genutzt werden kann, bei 0,7. Bei der Verwendung von Bioerdgas in einer hocheffizienten KWK-Anlage beträgt der Primärenergiefaktor 0,5.
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3. Holz
Heizen mit Pellets
Holz ist ein regenerativer Rohstoff, der CO2-neutral ist. Denn beim Verbrennen von Holz wird nur so viel CO2 freigesetzt, wie der Baum während seines Wachstums gebunden hat. Holz als Brennstoff gibt es als Stückholz, Hackschnitzel oder Pellets. Für die Nutzung in einer Zentralheizung kommen heute vor allem Pellets zum Einsatz. Holzpellets sind kleine zylinderförmige Presslinge, die vorwiegend aus industriellen Holzabfällen bestehen. Sie enthalten keine chemischen Bindemittel. Zwei Kilogramm Holzpellets entsprechen etwa dem Wirkungsgrad von einem Liter Heizöl.
Wer mit Pellets heizen möchte, benötigt – wie für Heizöl – einen Lagerraum. Wie Öl müssen auch Pellets per LKW angeliefert werden und dieser Transport verursacht durch den Treibstoffverbrauch CO2-Emissionen. Deshalb sind nur Holzpellets aus der Region und solche aus nachhaltiger Forstwirtschaft (erkennbar an Siegeln wie FSC oder PEFC) umweltfreundlich. Nachteilig ist, dass Holzpelletheizungen Feinstaubemissionen verursachen. Moderne Holzpelletheizungen emittieren jedoch nur noch sehr geringe Feinstaubmengen. Preislich ist die Heizenergie aus Holzpellets derzeit vergleichsweise günstig, allerdings ist die Preisentwicklung bei steigender Pelletnachfrage in der Zukunft ungewiss. Der Primärenergiefaktor von Holz ist 0,2.
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4. Umweltwärme
Energie aus der Erde, dem Grundwasser und der Luft – etwa per Wärmepumpe
Wärmepumpen heizen mit Umweltwärme unter Zuhilfenahme von Strom. Die Umweltwärme kann dabei aus der Erde (Sole), dem Grundwasser oder der Luft stammen. Je nach Wärmequelle spricht man dann von einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe oder einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. Die drei Energiequellen sind erneuerbar und stehen kostenfrei zur Verfügung. Sie haben Primärenergiefaktoren von 0.
Um die Temperatur der Erde, des Grundwassers oder der Außenluft auf ein höheres Niveau zu bringen, benötigt die Wärmepumpe jedoch Betriebsstrom. Wie effizient sie dabei arbeitet, erkennt man an der Jahresarbeitszahl (JAZ). Eine JAZ von 4 bedeutet beispielsweise, dass für 4 kWh gewonnener Heizenergie 1 kWh elektrischer Strom eingesetzt werden muss. Auch anhand der Leistungszahl einer Wärmepumpe (COP, coefficient of performance) lässt sich das Verhältnis von eingesetzter Energie zur gewonnenen Wärme ablesen und damit, wie effizient die Wärmepumpe arbeitet. Im Gegensatz zur JAZ, die sich auf die eingesetzte Energiemenge eines Jahres bezieht, beschreibt der COP-Wert immer nur eine Momentaufnahme. Denn mit dem COP-Wert wird der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe zu einem bestimmten Betriebszeitpunkt angegeben. Die JAZ wird auf der Grundlage des COP-Werts ermittelt.
Auch mit der Kennzahl SCOP, was für „Seasonal Coefficient of Performance“ steht, lässt sich die Energieeffizienz einer Wärmepumpe bewerten. Berechnet wird er nach EN 14825 und hierzulande auch als Jahreszeitlicher Leistungskoeffizient" bezeichnet.Der SCOP-Wert ist sogar aussagekräftiger als der COP-Wert. Denn bei dessen Berechnung werden auch verschiedene jahreszeitliche Bedingungen aus unterschiedlichen Klimazonen berücksichtigt - er ist also das Ergebnis aus vier gewichteten Einzelwerten, welche die Temperaturen und die resultierenden COPs verschiedener Jahreszeiten widerspiegeln.
Je nachdem, aus welcher Primärenergie der Betriebsstrom nun stammt und wie gut die Technik ist, errechnet sich der Primärenergiefaktor für eine Wärmepumpe. Stammt der Betriebsstrom für die Wärmepumpe aus dem Netz, ist der Primärenergiefaktor am höchsten. Wird die Wärmepumpe mit Solarstrom betrieben, muss nichts angerechnet werden. Darüber hinaus punktet ein solches Heizsystem aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage mit einer größtmöglichen Autarkie.
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5. Solarenergie
Wärme von der Sonne
Sonnenenergie steht allen kostenfrei zur Verfügung und lässt sich auch zum Heizen nutzen: über Solarthermie. Solarthermische Anlagen nutzen Solarkollektoren, die die Sonnenwärme aufnehmen und an einen Wärmeträger übertragen. Die darin enthaltene Wärmeträgerflüssigkeit gibt die Energie über einen Wärmetauscher im Speicher an das Heizungswasser ab. Es gibt Solarthermieanlagen, die nur zur Warmwasserbereitung dienen, und solche, die zusätzlich auch die Heizung unterstützen.
Weil die Sonne nicht rund um die Uhr scheint und im Winter – bei erhöhtem Heizbedarf – weniger als im Sommer, kommt eine Solarthermieanlage immer in Kombination mit einer anderen Heiztechnik zum Einsatz. Das kann eine Gasheizung sein, aber auch eine Wärmepumpe. Mit der Nutzung der klimafreundlichen Solarenergie lässt sich somit auch der Bedarf an fossiler Energie reduzieren. Je weiter die Energiepreise steigen, desto mehr lohnt sich die Investition in eine Solarthermie-Anlage. Der Primärenergiefaktor von Sonnenenergie ist 0. Darüber hinaus lässt sich Sonnenergie mit einer Photovoltaikanlage in Strom umwandeln. Treibt dieser Solarstrom eine Wärmepumpe an, dient die Sonnenenergie auch in dieser Form zum Heizen.
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6. Abwärme
Energie doppelt nutzen
Auch Abwärme lässt sich als Heizenergie nutzen. Abwärme entsteht durch Verluste bei der Umwandlung von Primärenergie bei Industrieprozessen. Überall dort, wo Motoren, Druckluft- und Klimaanlagen oder Öfen laufen, entsteht Wärmeenergie. Statt diese ungenutzt in Form von heißer Luft oder heißem Wasser verloren gehen zu lassen, kann sie über Wärmerückgewinnung zum Heizen weiterverwendet werden, etwa von Büros oder auch Produktionshallen. Große Mengen an Abwärme finden auch außerhalb des Unternehmens, in dem sie entstehen, einen Nutzen – zum Beispiel durch Einspeisung in ein Wärmenetz. Handelt es sich dabei um eine gebäudeinterne Abwärmenutzung, gilt der Primärenergiefaktor 0.
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Welche Heiztechnik ist nun die Beste?
Die Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile einzelner Heizenergieträger zeigt: Den einen Top-Energieträger, der für alle passt, gibt es nicht. Welche Heizenergiesich für wen am besten eignet, hängt von mehreren Faktoren ab: dem gewünschten Komfort, den Voraussetzungen im Gebäude, der Umweltbilanz des Energieträgers selbst und nicht zuletzt auch von den Investionskosten, möglichen Fördergeldern und den Verbrauchskosten. Welche CO2-Bilanz und welchen Primärenergiefaktor weist der Heizenergieträger auf? Gibt es weitere Emissionen wie Feinstaub bei Holzheizungen?
Außerdem spielt die Art des Gebäudes, das beheizt wird, eine Rolle: Handelt es sich um einen Neubau oder um einen Altbau? Ist eine Gebäudesanierung geplant oder absehbar? Denn davon hängt ab, wie viel Heizenergie überhaupt nötig ist. Ein hochwärmegedämmter Neubau hat in der Regel einen wesentlich geringeren Heizwärmebedarf als etwa ein 30 Jahre altes Gebäude. Weitere Fragen lauten: Ist ein Anschluss ans Erdgasnetz vorhanden? Gibt es Platz für ein mögliches Pelletlager? Nicht zuletzt ist die Entscheidung für einen Heizenergieträger auch vom Nutzen abhängig. Lässt sich beispielsweise Abwärme überhaupt nutzen, die durch die eigenen Produktionsprozesse oder Kälteanlagen entsteht? Es lohnt sich daher, Energiefachleute zurate zu ziehen und gemeinsam mit diesen durch das Abwägen von Pro und Contra jeder Variante die beste Heizlösung zu finden.
Wärmecontracting mit EWE
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