Die Berechnungen erfolgten mit dem dynamischen Gebäudesimulationstool IDA ICE. Es wurden zwei Einfamilienhaustypen (Gebäudehülle mit „schlechtem U-Wert“ und mit „besserem U-Wert“) an drei unterschiedlichen Klimastationen (Zürich, Davos und Lugano) untersucht. Die Gesamtbewertung erfolgt auf der Stufe der nicht erneuerbaren Primärenergien für Heizung und Warmwasser und den Treibhausgasemissionen.
Je kleiner der Heizwärmebedarf, desto grösser die Energieeinsparung
Die Ergebnisse des Gebäudetyps „schlechter U-Wert“ zeigen, dass sich bei einem Einsatz einer WP-Wassererwärmung die nicht erneuerbaren Primärenergien für Heizung und Warmwasser reduzieren lassen. Je kleiner der Heizwärmebedarf [Qh] ist, desto grösser ist die Energieeinsparung. Die grösste Energieeinsparung ist in Lugano (Alpensüdseite) möglich, dicht gefolgt von Zürich (Mittelland) und Davos (Bergregion). Die Treibhausgasemissionen verringern sich in einem kleineren Ausmass. Bezieht die Wärmepumpe die notwendige Verdampfungsenergie aus der Raumluft, wird Wärme vor allem aus den beheizten Räumen abgezogen. Dabei steigt der Heizwärmebedarf [Qh] an und führt zu einem Mehraufwand für den Öl-Heizkessel. Dieser Effekt kann mit einer durchgehend gedämmten Kellerdecke jedoch massiv gesenkt werden.
7-20% Einsparung
Wird nur der Elektro-Wassererwärmer mit einem WP-Wassererwärmer ersetzt, können die jährlichen nicht erneuerbaren Primärenergien für Heizung und Warmwasser zwischen 7 und 20% verringert werden. Wie oben bereits erwähnt, herrscht das grösste Energieeinsparpotential in Lugano (Alpensüdseite) und das geringste in Davos (Bergregion). Die grösste Energiereduktion erreicht man mit einer WP-Wassererwärmung, welche die Verdampfungsenergie aus der Aussenluft bezieht (z.B. Split-Anlage). Diese sollte bis zu einer Aussenlufttemperatur von mindestens -5 °C das Wasser erwärmen. Wird dieser Bivalenzpunkt unterschritten, erwärmt ein Elektroheizeinsatz das Wasser direkt-elektrisch. Mit der Aussenluft als Energiequelle beeinflusst die Wassererwärmungsanlage die Raumlufttemperatur im Aufstellungsraum nicht, womit kein Wärmediebstahl und der Heizwärmebedarf [Qh] nicht ansteigt.
Achtung bei Raumluft!
Kommt eine Wärmepumpe zum Einsatz, welche die notwendige Verdampfungsenergie aus einem unbeheizten Raum bezieht, darf ein minimales Raumvolumen von 20 m3 nicht unterschritten werden. Während dem Wärmepumpenbetrieb senkt sich die Raumlufttemperatur um 6 Kelvin. Mit der Temperaturreduktion fällt im Wärmpumpenverdampfer Kondenswasser an. Die Raumlufttemperatur steigt nach dem WP-Betrieb wieder an. Diese bleibt bei kalten Aussenlufttemperaturen jedoch zwischen 2 und 3 Kelvin unter der Raumlufttemperatur der Basisvariante.
Offen ist, ob durch die Raumlufttemperaturabsenkung eine zu hohe relative Luftfeuchte im Raum festzustellen ist. Dies könnte zu Kondensatbildung an Innenwänden führen. Um präzisere Aussagen über die Wirkung dieser Wärmequelle „Raumluft in unbeheizten Räumen“ auf mögliche bauphysikalische Schäden machen zu können, wären weitere Untersuchungen empfehlenswert.
Kellerdecke dämmen!
Die grösste Energieeinsparung lässt sich mit dem Dämmen der gesamten Kellerdecke erreichen. Dämmt man die Kellerdecke mit einer 10 cm dicken Dämmplatte (U = 0.035 W/m2K), können die Transmissionswärmeverluste (QT) um 17% reduziert werden. Weiter lassen sich die jährlichen Treibhausgasemissionen bis zu 3000 kg CO2-eq senken. Diese Reduktion entspricht einer jährlich gefahrenen Autostrecke von 23‘000 km.
Bei einer Kombination „Kellerdecke dämmen“ und „WP-Wassererwärmung“ ist eine Wärmepumpe mit einer Wärmequelle „Aussenluft“ vorzusehen. Da durch die Kellerdeckendämmung der Wärmediebstahl unterbunden wird, sinkt das Energiepotenzial in der Raumluft. Dies führt bei einer WP-Wassererwärmung mit Wärmequelle „Raumluft“ zu einer Reduktion der Leistungszahl (COP) und der Jahresarbeitszahl (JAZ). Vergleicht man die beiden Gebäudetypen „schlechter U-Wert“ mit dem „besseren U-Wert“, stellt man fest, dass das Energieeinsparpotential aller berechneten Varianten gleichmässig um 2% voneinander abweicht. Insgesamt schneidet das besser gedämmte Gebäude besser ab. Die Einsparungen bei den jährlichen Treibhausgasemissionen sind hingegen bei beiden Gebäudetypen identisch.
Zur von der Hochschule Luzern – Technik & Architektur verfassten Studie >>
Text: Hochschule Luzern – Technik & Architektur
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Noch ein paar Fakten zur Realität:
Im vergangenen Jahr stammten 11 Prozent aller weltweit erzeugten Kilowattstunden aus Kernreaktoren – Mitte der neunziger Jahre waren es noch 17 Prozent. Das geht aus dem neuen World Nuclear Industry Status Report hervor.
Auch in absoluten Zahlen sinkt die Erzeugung von Nuklearstrom: 2.359 Terawattstunden wurden im vergangenen Jahr weltweit mittels Kernspaltung erzeugt. Der historische Maximalwert von 2.660 Terawattstunden aus dem Jahr 2006 wurde damit um mehr als 11 Prozent unterschritten. Und das ist nicht nur eine Folge von Fukushima: Schon in den Jahren zuvor war ein rückläufiger Trend erkennbar.
Vorreiter dieser Entwicklung war Europa, wobei nicht nur die Deutschen einige Meiler vom Netz nahmen: In den 28 EU-Ländern sind aktuell noch 131 Atomreaktoren in Betrieb, im Spitzenjahr 1988 waren es 46 mehr.
Eine Ursache ist die weltweit zunehmende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Nach Daten der Internationalen Energieagentur flossen seit der Jahrtausendwende 57 Prozent aller Kraftwerksinvestitionen in die Erneuerbaren, 40 Prozent in die Fossilen und lediglich 3 Prozent in die Atomkraft. Ausnahmslos auf allen Kontinenten wurde in den letzten zehn Jahren mehr Geld in Erneuerbare investiert als in die Kernspaltung. So hat auch in China die Gesamtleistung aller bestehenden Photovoltaikanlagen jene der Atomkraftwerke überflügelt.
Zukunftsweisenden Thorium-Energie? Wo sind die Fakten?
Wenn die Thorium Technologie so toll ist, warum baut sie denn keiner?