Shell BDH Hauswärme-Studie - HWWI
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10<br />
HEIZTECHNIK<br />
<strong>Shell</strong> <strong>BDH</strong> <strong>Hauswärme</strong>-<strong>Studie</strong><br />
Heiztechnik<br />
11<br />
Wärmeabgabe<br />
Smart Home<br />
Solarthermie<br />
Brennwertkessel Wärmepumpe<br />
HYBRIDISIERUNG<br />
Systemoptimierung<br />
STROMMARKT<br />
2<br />
Wärmespeicherung<br />
und -verteilung<br />
Integration Wärme-<br />
und Strommarkt<br />
2/Schnittstellen und INtegration<br />
Heiztechnik<br />
Heizsysteme –<br />
Technik und Potenziale<br />
Unter Heiztechnik werden die zur Erzeugung<br />
von Wärme in Wohngebäuden<br />
eingesetzten Geräte und Technologien<br />
verstanden. Zentrale Funktion von Heiztechnik<br />
ist es, Brennstoffe bzw. Energieträger<br />
möglichst effizient in Nutzwärme<br />
für Heizung und Warmwasser umzuwandeln.<br />
Während Einzelheizungen als Zusatzheizungen<br />
eine eher untergeordnete Rolle spielen,<br />
dominieren heute zentrale Heizungsanlagen.<br />
Diese bestehen aus einem Wärmeerzeuger,<br />
der Wärme an zentraler Stelle erzeugt,<br />
welche in der Regel mittels Wasser durch ein<br />
(Zwei-)Rohrsystem zu den angeschlossenen<br />
Heizflächen in den Wohnraum geführt wird.<br />
Heizungsanlagen können nach verschiedenen<br />
Gesichtspunkten unterteilt werden. Nach<br />
der Art des verwendeten Energieträgers<br />
unterscheidet man zwischen Gas-, Öl- und<br />
Festbrennstoffheizungen, Fernwärme- und<br />
Stromheizungen sowie solarthermischen<br />
Anlagen. Festbrennstoffheizungen als<br />
Einzelfeuerstätten mit Holz und/oder Kohle<br />
dominierten lange Zeit im Wohnbereich.<br />
Diese wurden in der Zeit des „billigen Öls“<br />
in den sechziger Jahren zunehmend von<br />
Ölheizungen abgelöst. Mit dem Aufkommen<br />
von Erdgas als Energieträger setzten sich<br />
in den achtziger Jahren Gaskessel durch.<br />
Inzwischen sind ca. 80% aller zentralen<br />
Heizsysteme entweder Gas- oder Ölheizungen.<br />
Diese werden teilweise durch solarthermische<br />
Anlagen zur Warmwasserbereitung/<br />
Heizungsunterstützung ergänzt. Nachts von<br />
Grundlastkraftwerken erzeugter Strom wurde<br />
in Nachtspeicheröfen eingesetzt, Fernwärme<br />
aus Heizwerken bzw. Heizkraftwerken von<br />
Fernwärmeheizungen abgenommen.<br />
Doch nicht nur die verwendeten Brennstoffe,<br />
auch die Heiztechnik selbst hat sich in den<br />
vergangenen Jahrzehnten stark verändert.<br />
Der Standard- bzw. auch Konstanttemperaturkessel<br />
für Öl- und Gasheizungen wurde<br />
zunächst von der Niedertemperatur- und später<br />
von der Brennwerttechnik abgelöst. Seit<br />
1998 sind Standard- bzw. Konstanttemperaturkessel<br />
für Öl und Gas nicht mehr zulässig,<br />
heute ist der Einsatz von Niedertemparaturund<br />
Brennwertkesseln möglich. Während<br />
Nachtspeicheröfen auslaufen (sollen), etablieren<br />
sich zunehmend elektrische Wärmepumpen<br />
im Wohnungsneubaubereich. Holz erlebt<br />
mit dem Holzvergaserkessel, dem Pelletkessel,<br />
dem Hackschnitzelkessel oder auch mit<br />
Einzelfeuerungen (Kaminöfen) eine gewisse<br />
Renaissance. Weitere neue Heiztechniken<br />
wie brennstoffbetriebene Wärmepumpen<br />
oder auch die Brennstoffzelle befinden sich<br />
in der Markteinführung bzw. kurz davor. Der<br />
Ausbau einer netzgebundenen Wärmeversorgung<br />
erfolgt heute vorrangig im Nahwärmebereich.<br />
Die Erzeugung von Nah- und<br />
Fernwärme erfolgt bei modernen Anlagen oft<br />
auf Basis von Kraft-Wärme-Kopplung.<br />
Im Folgenden werden Stand und Perspektiven<br />
aktueller und künftiger Heiztechniken<br />
untersucht. Dabei werden Funktionsweise und<br />
technische Anforderungen, Einsatzgebiete<br />
bzw. -grenzen, jeweiliger Stand der Technik<br />
sowie Markttrends und Perspektiven dargestellt.<br />
Zu den wichtigsten Heiztechniken der<br />
Gegenwart gehören Gas- und Öl-Brennwerttechnik,<br />
solarthermische Anlagen, elektrische<br />
Wärmepumpen und Holzkessel. In der Markteinführung<br />
bzw. kurz davor befinden sich<br />
Mikro-KWK-Anlagen, brennstoffbetriebene<br />
Wärmepumpen und Brennstoffzellengeräte.<br />
Heiztechniken, die Wärme außerhalb des<br />
Gebäudes erzeugen (Nah- und Fernwärme),<br />
1/Heiztechnik im Wandel (Neugeräte)<br />
H 2<br />
Standardkessel<br />
Holzstandardkessel<br />
Niedertemperaturkessel<br />
Brennwertkessel<br />
Mikro-/Mini-KWK<br />
Brennstoff-Wärmepumpen<br />
Solarthermie<br />
Holzvergaserkessel/Pelletkessel<br />
Nachtspeicheröfen<br />
Elektrische Wärmepumpen<br />
werden nicht näher dargestellt, wohl aber im<br />
Szenario betrachtet.<br />
Den Stand moderner Heiztechnik bildet der<br />
Neugerätemarkt ab. Einen Überblick über<br />
die Präsenz verschiedener Heiztechniken im<br />
Neugerätemarkt gibt Abbildung 1. Für einen<br />
Technologiewechsel im Heizgerätebestand<br />
bedarf es erheblicher Zeiträume. Zunächst<br />
müssen sich neue Heiztechniken im Neugerätemarkt<br />
durchsetzen, anschließend dann<br />
Brennstoffzelle<br />
1980 1990 2000 2010 2020 2030<br />
im Gerätebestand. Heizungsanlagen weisen<br />
Lebensdauern von 20 Jahren und mehr auf.<br />
Heiztechniken, die vom Neugerätemarkt<br />
bereits verschwunden sind, sind im Bestand<br />
meist noch lange vorzufinden. So befinden<br />
sich heute noch rund 2,5 Mio. Gas- und Öl-<br />
Standardkessel im Heizungsbestand, obwohl<br />
sie seit etwa 15 Jahren nicht mehr eingebaut<br />
werden dürfen.<br />
Effiziente Heiztechnik ist zur Erzielung substanzieller<br />
Energie- und Treibhausgaseinsparpotenziale<br />
notwendig, reicht allein aber nicht<br />
aus. Hierfür müssen alle Komponenten des<br />
Heizungssystems aufeinander abgestimmt<br />
sein. Wärmeerzeugung, Wärmespeicherung,<br />
Wärmeverteilung und Wärmeübertragung<br />
sind als Gesamtsystem zu betrachten.<br />
Wichtige Fragestellungen hierzu, wie die<br />
Integration verschiedener Wärmeerzeuger<br />
in eine Heizungsanlage (Hybridisierung), die<br />
Systemoptimierung (Heizungsregelung, Hocheffizienzpumpe<br />
und hydraulischer Abgleich),<br />
die Warmwasserbereitung, deren Bedeutung<br />
bei effizienteren Gebäudestandards immer<br />
wichtiger wird, Lüftungsanlagen sowie die<br />
verstärkte Integration von <strong>Hauswärme</strong>- und<br />
Stromerzeugung (Smart-Grid/Smart-Home)<br />
werden im Anschluss an die Wärmeerzeuger<br />
diskutiert.