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2022/09/27

Erneuerbare können nicht genug Wärmeenergie im Winter liefern

Eigentlich sonnenklar. Meine Rede seit vielen Jahren. 

Hier noch einmal sehr schön aufgearbeitet von Gail Tverberg. 

2019/09/22

Deutsche Klimaträume (2)

Im vorigen Post ging es um das Energieeinsparpotential bei Einfamilienhäusern in Schweden, was uns als Richtmarke für die Verhältnisse in Deutschland dienen kann. Die dort genannte statistische Erhebung der Energimyndigheten geht aber noch deutlich weiter.

Auch der Gebäudesektor (also Objekte mit mehreren Wohneinheiten) wird einer entsprechenden Analyse unterzogen. Wieder wird der spezifische Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser in kWh/m2 für den Gebäudebestand in Schweden aufgeschlüsselt nach dem Alter der bestehenden Einheiten.

Hier ist das Ergebnis für 2016:



Nicht überraschend verbrauchen die jüngeren Gebäudetypen weniger Energie als die älteren. Die jüngsten liegen in ihrem Energieverbrauch rund 38 % unter den ältesten Einheiten.

Für den gesamten Gebäudebestand ergibt sich über die letzten elf Jahre folgendes Bild:


Da sieht die Verringerung der spezifischen Verbrauchszahlen mit rund 13 % zwischen 2005 und 2016 schon weitaus weniger spektakulär aus. Auch dieser Wert ist weit entfernt von den 40 % CO2-Reduktion, die laut "Experten" in den nächsten 10 Jahren in Deutschland angepeilt werden. Wir erinnern uns: Bei den Einfamilienhäusern gab es in den letzten zehn Jahren einen Rückgang des Energieverbrauchs um 17 %.

Zusammengefasst: Weder im Bereich der Einfamilienhäuser noch in jenem der Gebäude mit mehreren Wohneinheiten sieht es so aus, als ob die ambitionierten Klimapläne Deutschlands auch nur annähernd umgesetzt werden könnten.









2019/09/17

Deutsche Klimaträume

Auf Daniel Stelters Blog bto findet sich zum Thema Klimawandel folgendes Zitat (aus der WELT):
Schon bis 2030, also innerhalb von zehn Jahren, sollen die CO2-Emissionen im Gebäudesektor um rund 40 Prozent auf 72 Millionen Tonnen pro Jahr sinken. 
Stelter betrachtet die Sachlage von einer ökonomischen Perspektive aus. Im Übrigen sehr lesenswert.

Wir aber interessieren uns hier für die energetische Sicht der Dinge. Wie realistisch ist es, innerhalb von 10 Jahren die CO2-Emissionen, also in letzter Konsequenz den Energieverbrauch, um 40 % zu senken?

Da trifft es sich gut, dass die schwedische Energiebehörde Energimyndiheten eine jährliche statistische Untersuchung über den Energieverbrauch im Gebäudesektor durchführt. Aus der jüngsten dieser Untersuchungen entnehmen wir, dass die ältesten und die neuesten Häuser in Schweden folgende Energiekennzahlen aufweisen:

Häuser gebaut vor und bis 1940:                    127 kWh/m2

Häuser gebaut zwischen 2011 und 2015:        74 kWh/m2

Mit anderen Worten: die jüngsten Häuser in Schweden brauchen 41,7 % weniger Energie (für Heizung und Warmwasser) als die ältesten.

Hier die Resultate dieser Untersuchung bildlich dargestellt:




Die zwischen diesen beiden Alterskohorten errichteten Wohnstätten liegen in ihrem Energieverbrauch irgendwo zwischen den genannten Extremwerten.

Also angenommen, es gäbe in Schweden nur Häuser, die vor 1940 gebaut wurden, und man würde diese nun durch solche mit dem neuesten Technologiestandard ersetzen, dann könnte man eine Energieeinsparung von rund 40 % erwarten.

Das ist natürlich nur ein Idealwert, weil wir ja alle in der Zwischenzeit gebauten Häuser ausgeblendet haben. Wenn wir also alle Häuser in Schweden durch neu gebaute ersetzten, so wäre das Einsparpotential deutlich geringer als 40 %.

Mir liegen keine entsprechenden Zahlen für Deutschland vor, aber das Beispiel Schweden gibt eine gute Messlatte vor, an der wir uns orientieren können.

Um nochmals auf das oben angeführte Zitat zurückzukommen: Eine Energieeinsparung von rund 40 % innerhalb von 10 Jahren ist utopisch und kann getrost ins Reich der Träume verwiesen werden. Es sei denn, die Winter werden deutlich wärmer.

Nachtrag: 

Hier ist noch ein Bild das den durchschnittlichen Energieverbrauch in kWh/m2 gemittelt über alle Altersklassen zeigt (EFH steht für Einfamilienhaus):


Durch den Neubau besonders effizienter Häuser und den Abbruch älterer Einheiten konnte zwischen 2006 und 2016 eine mittlere Reduktion von rund 17 % erreicht werden.






2019/01/28

Energieverbrauch in der Praxis - Jahresbilanz 2018

Der Energieverbrauch eines Hauses in Luxemburg war bereits zweimal Thema dieses Blogs, nämlich hier und hier.

Heute wollen wir die Verbrauchswerte in den letzten beiden Jahren vergleichen. Wie bereits früher berichtet, ist das Haus voll elektrifiziert, d.h. auch die Heizung erfolgt elektrisch, und zwar mittels einer Luft-Luft-Wärmepumpe.

Der Gesamtenergieverbrauch fiel 2018 etwas geringer aus als 2017. Besonders interessant ist hier der Vergleich der ersten beiden Monate des Jahres. Der Januar 2018 zeichnete sich durch relativ milde Temperaturen aus, es gab nur wenige Tage mit Werten unter Null. Im Gegensatz dazu war der Februar 2018 wesentlich kälter als der vorgehende Monat. Entsprechend hoch fiel der Energieverbrauch aus. Da konnten auch die besseren Produktionszahlen der Sonnenkollektoren nicht wirklich gegensteuern. Auch der März 2018 war noch recht kühl, was sich an Fig. 1 ablesen lässt. Gleichzeitig war die Kollektorleistung in diesem Monat schwächer als im Jahr davor. Erst im April wurde es dann spürbar wärmer, was sich entsprechend im Verbrauch niederschlug.

Gesamtenergieverbrauch:

2017: 9750 kWh

2018: 9240 kWh

Fig. 1 Gesamtenergieverbrauch eines Einfamilienhauses 

Die Solarkollektoren lieferten 2018, aufgrund der besonders sonnigen Witterung, deutlich mehr als im Jahr zuvor. Bemerkenswert die überdurchschnittlich guten Produktionswerte von Juli bis Oktober.

Solarthermie:

2017:  3169 kWh

2018:  3776 kWh

Fig. 2 Energiebereitstellung durch Solarkollektoren

Das bedeutet, dass in der warmen Jahreszeit der gesamte Warmwasserbedarf von den Solarkollektoren abgedeckt werden konnte. Ja, mehr als das. Es ergab sich sogar ein Überschuss, der quasi ungenutzt verpuffte, weil in den warmen Monaten mehr produziert wurde als benötigt.

Solarkollektorüberschuss:

2017: 130 kWh

2018: 550 kWh

Es ist eben das alte, hier schon mehrfach angesprochene Dilemma, das sowohl für die Photovoltaik als auch für die Warmwasser produzierenden Solarkollektoren gilt: Im Sommer zuviel, im Winter zuwenig. Nur in der Übergangszeit (März, April, September, Oktober) kann die Solarthermie einigermaßen zur Heizleistung beitragen. In den Wintermonaten ist der Beitrag so gut wie vernachlässigbar.

Der Heizwärmebedarf des Hauses lag 2018 bei rund 18 kWh/m^2.







2018/12/15

Energie sparen - Wieviel ist möglich?

In früheren Beiträgen habe ich mich bereits mit Fragen des Energieverbrauchs in Wohngebäuden auseinandergesetzt, nämlich hier und hier.

Heute also am Beispiel Schweden. Und hier insbesondere der Bereich Heizung und Warmwasser in Häusern und Wohngebäuden.

Es gibt zwar eine einheitliche europäische Statistik - Eurostat, die einzelne Länder direkt vergleichbar macht. Andererseits hat jedes Land seine eigene spezifische Statistiktradition.

In Schweden beispielsweise gibt es eine jährliche Erhebung des Energieverbrauchs von Ein- und Mehrfamilienhäusern und Wohngebäuden. In dieser Datensammlung wird unter anderem der Verbrauch entsprechend dem Alter des Hauses oder Wohngebäudes aufgelistet. Die vor allem interessante (und damit vergleichbare) Größe ist der Energieverbrauch pro Quadratmeter (kWh/m^2). Die entsprechende Graphik sieht dann so aus wie in Fig. 1.

Fig. 1 Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser (Einfamilienhäuser) in Schweden

Die rote Linie zeigt an, um wieviel der spezifische Energieverbrauch über dem Verbrauch der modernsten, also energiesparendsten Häuser liegt.

Wenn man nun noch weiß, wie groß die beheizte Fläche in jeder Kategorie in Quadratmeter ist, dann lässt sich daraus leicht der Energieverbrauch pro Alterskategorie berechnen. Dankenswerter Weise beinhaltet die schwedische Statistik auch diese Daten. Die Summe über alle Kategorien liefert schließlich den gesamten Energiebedarf für Heizung und Warmwasser für Einfamilienhäuser in Schweden. Dieser Wert lag in den letzten Jahren im Mittel bei etwa 32 TWh (Terawattstunden).

Nun kann man sich folgende Frage stellen: Wieviel Energie könnte man einsparen, wenn man alle Häuser auf den modernsten Stand der Technik brächte? Es geht also bildlich gesprochen darum, alles was oberhalb der roten Linie liegt, abzuschneiden. Das lässt sich rechnerisch leicht durchführen. Wir schauen uns an, um wieviel der spezifische Energieverbrauch in kWh/m^2 über dem niedrigsten Wert liegt.

Das führen wir für jede Kategorie durch und multiplizieren wieder mit der beheizten Fläche in jeder Kategorie. Daraus erhalten wir ein Einsparpotential von ca. 11 TWh (Mittelwert der letzten Jahre) für alle Einfamilienhäuser. Mit anderen Worten: Würden wir jedes Haus technisch so aufrüsten, dass es nicht mehr als die Häuser der energiesparendsten Kategorie verbraucht, könnten wir bei schwedischen Wohnhäusern rund 11 TWh einsparen. Verglichen mit dem derzeitigen Energieverbrauch von 32 TWh wäre das also ungefähr ein Drittel.

Eine analoge Untersuchung gibt es auch für Wohngebäude, deren Ergebnisse in Fig. 2 dargestellt werden. Es gelten die gleichen Überlegungen wie oben für Einfamilienhäuser (und Doppelhaushälften).

Fig. 2 Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser (Wohngebäude) in Schweden

Der Energieverbrauch (Heizung und Warmwasser) für Wohngebäude in Schweden beträgt rund 26 TWh (Mittelwert der letzten Jahre).

Wie oben können wir auch hier das Einsparpotential ausrechnen, das sich ergibt, wenn man alle Gebäude energiemäßig auf den modernsten Stand der Technik bringt. Dieses Potential beträgt bei schwedischen Wohngebäuden rund 9 TWh, was wiederum einem Drittel des bisherigen Energieverbrauchs entspricht.

In beiden Fällen (Einfamilienhäuser und Wohngebäude) lässt sich somit rund ein Drittel der Energie für Heizung und Warmwasser einsparen. Ein Drittel ist nicht wenig. Aber es ist eben auch nicht so wahnsinnig viel, insbesondere wenn wir den gesamten Energieverbrauch eines Landes betrachten.

Wir haben in diesem Posting eine kleine Analyse durchgeführt für einen sehr speziellen Fall. Der Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser ist verglichen mit dem gesamten Verbrauch nicht gerade klein. Im Jahr 2016 lag der Endenergieverbrauch in Schweden bei 379 TWh gemäß Eurostat.
Vergleichen wir das mit dem oben berechneten Sparpotential von 20 TWh, so sehen wir, dass wir nur gut 5% des gesamten Endenergieverbrauchs einsparen können, wenn alle Wohneinheiten auf dem neuesten Stand der Technik sind.

Ob das genügt, um die Vorgaben der Klimarettung zu erfüllen?




2017/07/23

Wärmedämmung - Eine Investition in die Zukunft?

Zum Thema Wärmedämmung gibt es sehr kontroverse Meinungen. Die einen loben die Energieersparnis und den Beitrag zum sogenannten Klimaschutz. Die anderen verweisen auf hohe Kosten und geringe tatsächliche Einsparungen. Wer hat Recht? - Eine mehr als legitime Frage.

Aus persönlichen Erfahrungen kenne ich sowohl gedämmte als auch ungedämmte Behausungen. Ich habe vor etlichen Jahren in einer Wohnung gelebt, die nur einfach verglaste (und zudem recht alte) Fenster hatte. Im Winter hatte es dort ungeheizt etwa 16°C. Stellte ich abends die Heizung an, wurde es zwar schnell knuffig warm, nach dem Abschalten fiel die Temperatur allerdings fast ebenso schnell wieder auf den Ausgangswert zurück. Dieses Problem ließ sich durch den Einbau neuer doppelt verglaster Fenster beheben. Es blieb deutlich länger warm. Nur tauchte jetzt eben ein anderes Problem auf: Es musste regelmäßig gelüftet werden, weil sich sonst Schimmel bilden konnte. Schon hieraus sollte klar werden, dass es sich bei der Frage der Wärmedämmung keineswegs um eine simple Win-win-Situation handelt.

Der Brand des Grenfell-Towers in London und die Katastrophe, die sich daraus ergab, nicht zuletzt durch die Verwendung brennbarer Dämmmaterialien, hat wieder einmal die Frage aufgeworfen, wie sinnvoll es überhaupt ist, bestehende Objekte wärmemäßig zu isolieren.

Hier findet der interessierte Leser, was in den Medien nicht zu finden war,  nämlich eine Analyse des energetischen und finanziellen Nutzens der nachträglichen Isolation des Grenfell-Towers. Ein guter Ausgangspunkt ist ein Blogpost in Euran Mearns Energy Matters und die sich daran anschließende Diskussion. Darin kam ein Teilnehmer zu der Abschätzung, dass die Amortisationszeit für die Wärmedämmung des Hochhauses mit etwa 250 Jahre veranschlagt werden müsste. Eine beeindruckende Zahl, die es wert ist, genauer unter die Lupe genommen zu werden. Dazu schätzte der Diskutant die Außendämmfläche des Hochhauses ab, nahm dazu noch die Wärmeleitungswerte der verwendeten Materialien und die Jahresdurchschnittstemperatur in London zur Hand und konnte daraus die Energieeinsparung bestimmen. Zusammen mit den Gesamtkosten für die Renovierung des Grenfell-Towers und den aktuellen Energiekosten, lässt sich somit die Amortisationszeit abschätzen.

Wir werden hierzu eine ähnliche Berechnung anstellen, die jedoch von einem ganz anderen Modell ausgeht, und anschließend unsere Erkenntnisse mit der obigen Abschätzung vergleichen. Der Grenfell-Tower besitzt mit seinen 24 Stockwerken eine Gesamtfläche von etwa 9600 m^2. Um die Wohnfläche mit dem Energieverbrauch in Beziehung zu setzen, benutzen wir statistische Daten aus Schweden, die dort jährlich erhoben werden. Schweden ist tendenziell kälter als England, kann daher für unsere Abschätzung als Extremfall dienen. Das heißt, unsere Werte für die Energieersparnis werden höchstwahrscheinlich über jenen aus London liegen. Das bedeutet gleichzeitig aber auch, dass die Amortsationszeit aus unserer Berechnung noch am unteren Ende dessen liegt, was man für England erwarten sollte. Denn wenn man weniger Energie spart, dauert es eben auch länger, bis man die Kosten wieder eingespielt hat.

Zurück zu den schwedischen Daten. Dort betrug der durchschnittliche Energieverbrauch (Heizung und Warmwasser) für Gebäude, die zwischen 1971 und 1980 gebaut wurden, 135 kWh pro m^2 und Jahr (2015). Der entsprechende Wert für Gebäude aus den Jahren zwischen 2001 und 2010 lag bei 108 kWh pro m^2 und Jahr.

Der gesamte Energieverbrauch des ungedämmten Hochhauses betrug also etwa 1296 MWh pro Jahr. Nach der Dämmung sollte der Verbruach auf etwa 1037 MWh gefallen sein. Die Differenz beträgt somit 259 MWh, also grosso modo 20%.

Womit wurde geheizt? Bei Bauten aus jener Zeit wahrscheinlich mit Öl oder Gas. Rechnen wir das Ganze mal mit Öl durch. Eine MWh Heizöl kostet in Großbritannien ca. 46 GBP (Stand Juni 2017). Die Kostenersparnis pro Jahr beträgt also etwa 12 000 GBP. Setzen wir das ins Verhältnis zu den Gesamtkosten für die Wärmedämmung von 2,6 Mio. GBP, so erhalten wir eine Amortsationszeit von 218 Jahren.

Wie sieht es mit Gas aus? Hier stehen Kosten von 28 GBP pro MWh zu Buche. Die Amortisationszeit wäre dann mehr als 350 Jahre.

Welche Art der Heizung wir auch zugrunde legen, die Zeit zur Einspielung der Kosten für die Wärmedämmung dürfte deutlich über der Lebensdauer des Hochhauses liegen. Um es noch einmal zu betonen, unser Modell beruht auf Vergleichsdaten aus Schweden. Die entsprechenden Werte für England sollten etwas niedriger sein, was auch für die Einsparungswerte gilt. Damit dürfte unsere Abschätzung am unteren Ende der Amortisationszeit liegen. Wir sehen gleichzeitig, dass die Abschätzung des Kommentators aus Energy Matters durchaus in die richtige Richtung wies.

Fazit: Was sich auf den ersten Blick als ein gutes Investment präsentiert, wird bei genauerer Betrachtung eine finanzielle Bürde über Jahrhunderte.