Ganz schön clever: Die Funktionsweise der Brennwerttechnik.

Die Brennwerttechnik ist eine besonders sparsame Art der Wärmeerzeugung, denn durch sie kann man aus einem Brennstoff bis zu 111 % Energie gewinnen. Wie das funktioniert? Ganz einfach:

Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht 100 % Wärme. Während des Verbrennungsvorgangs verbindet sich der im Brennstoff enthaltene Wasserstoff mit dem Sauerstoff aus der Verbrennungsluft zu Wasserdampf. Dieser entstandene Wasserdampf enthält Wärmeenergie, die bei herkömmlichen Heizungsanlagen nicht genutzt wird und durch das heiße Abgas über den Schornstein verloren geht.

Ein Brennwertgerät hingegen nutzt diese Wärmeenergie, indem der Wasserdampf so weit abgekühlt wird, dass er kondensiert und wieder zu flüssigem Wasser wird. Zur Kühlung des Wasserdampfes nutzt man üblicherweise die Rücklauftemperatur des Heizungssystems. Die Temperatur des Rücklaufwassers muss unter 47 °C liegen, denn erst unterhalb dieses Temperaturpunktes wird der Wasserdampf wieder zu Wasser. Diese Kondensation erreichen Brennwertgeräte über einen extra dafür ausgelegten Wärmetauscher. Das entstehende Kondenswasser kann bei Geräten bis zu einer Größe von 200 Kilowatt in die Abwasserleitung geführt werden.

Durch die Nutzung der Wärmeenergie des Wasserdampfes erzielen Brennwertgeräte Wirkungsgrade von 111 %. Auf diese Weise werden nicht nur die Energiekosten durch einen geringeren Verbrauch gesenkt – gleichzeitig werden auch die Emissionen verringert und somit die Umwelt geschont.

Wärmepumpen schonen das Klima, denn sie beziehen rund dreiviertel der Energie zum Heizen aus der Umwelt. Die gängigsten Wärmequellen sind Luft, Erdreich und Grundwasser. Um die kostenlose Umweltwärme nutzbar zu machen, benötigen Wärmepumpen lediglich einen kleinen Anteil Strom für Antrieb und Pumpe. Technik, rechtliche Vorgaben und Kosten unterscheiden sich danach, ob die Energie der Luft, Erde oder dem Wasser entzogen wird

Wenn es draußen richtig kalt wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis man auch drinnen friert. Denn Wärme bewegt sich immer entlang eines Temperaturgefälles, vom Wärmeren zum Kälteren. Diesem scheinbar unumgänglichen Naturgesetz schlägt die Wärmepumpe ein Schnippchen. Mit ihr ist es möglich, Wärme entgegen dem Temperaturgefälle zu verschieben, also vom Kalten ins Wärmere. Wie das geht? Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist im Prinzip identisch mit der eines Kühlschranks. Während der Kühlschrank allerdings seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach draußen abgibt, entzieht die Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab. Die Wärmepumpe macht sich dafür ein physikalisches Prinzip, den so genannten Joule-Thomson-Effekt zunutze.

Eine Wärmepumpen-Heizungsanlage besteht aus drei Teilen:

• der Wärmequellenanlage, die der Umgebung der benötigte Energie entzieht;
• der eigentlichen Wärmepumpe, die die gewonnene Umweltwärme nutzbar macht;
• sowie dem Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärmeenergie im Haus verteilt oder zwischenspeichert.

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Was sind Brennstoffzellen – und wie funktionieren sie?

Brennstoffzellen gelten als Effizienz-Technologie der Zukunft. Dabei ist die Idee dahinter schon rund 180 Jahre alt: Wasserstoff plus Sauerstoff erzeugen Strom und Wärme. In einer Brennstoffzelle reagiert ein kontinuierlich zugeführter Brennstoff (zum Beispiel Wasserstoff aus Erdgas) mit einem Oxidationsmittel (wie Sauerstoff aus Luft). Dabei entstehen Wasser, Strom und Wärme. Diese elektrochemische Reaktion wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet und ist besonders effizient.

Funktionsweise der Brennstoffzelle

Die Funktionsweise von Brennstoffzellen lässt sich mit der von Batterien vergleichen: Durch eine chemische Reaktion zwischen Anode und Kathode entsteht Energie. Chemische Reaktionspartner in der Brennstoffzelle sind Wasserstoff und Sauerstoff. Das Element Wasserstoff reagiert zusammen mit Sauerstoff wieder zu Wasser. Dieses einfache Prinzip machen sich Brennstoffzellen mit ihrer Funktionsweise zunutze: Ein sogenannter Reformer gewinnt Wasserstoff aus dem Erdgas. In der Brennstoffzelle reagiert dieser Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff aus der Luft. Dabei entstehen Wasser, Strom und Wärme. Diese elektrochemische Reaktion wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet – im Unterschied zur Verbrennung, durch die Motoren oder Turbinen Energie erzeugen.

Vorteile vom Brenstoffzellen:

• erzeugen elektrische Energie und Wärmeenergie
• hoher Wirkungsgrad
• verschleiß- und wartungsarm
• ausgereifte Gerätegeneration am Markt
• Wartungsvertrag und Contracting möglich, um Kostenrisiko zu senken

Blockheizkraftwerke (BHKW) stellen derzeit eine der wirtschaftlich effizientesten Klimaschutz-Technologien dar. Dabei reichen die Einsatzfelder abhängig von der Leistungsgröße von der Energieversorgung eines Einfamilienhauses mittels Mini-BHKW bis hin zu der Strom- und Wärmeversorgung ganzer Stadtteile oder Industrieareale mittels Heizkraftwerke.

Neue und konventionelle BHKW-Technologien

Unabhängig ob Verbrennungsmotoren, Stirlingmotoren, Gasturbinen oder Dampfmaschinen eingesetzt werden, arbeiten alle BHKW-Anlagen nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Dabei wird dezentral gleichzeitig Strom und Wärme bereitgestellt. Der KWK-Strom kann im Versorgungsobjekt (Wohngebäude, Hotel, Industriebetrieb, etc.) selbst genutzt oder z. B. innerhalb des Gebäudes (Kundenanlage) an die Mieter verkauft werden. Der Überschuss-Strom aus dem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird in das Netz der allgemeinen Versorgung (öffentliches Stromnetz) eingespeist.