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    Heizungssysteme im Vergleich

 

    Energieträger:

 

    Primärenergieträger sind Rohstoffe wie Kohle, Erdöl oder Uran, wobei zwischen fossilen, nuklearen und erneuerbaren Energieträger bzw. –quellen unterschieden wird. Für den Endenergieverbrauch  müssen die Primärenergieträger in Sekündärenergieträger umgewandelt werden – also in Strom, Heizöl, Benzin usw.

    Bei dieser Umwandlung und beim Transport gibt es teilweise enorme Verluste. Beim Heizöl und bei Erdgas halten sie sich mit 15% bzw. 18% noch relativ in Grenzen. Bei der Stromerzeugung in herkömmlichen Großkraftwerken gehen dagegen etwa 2/3 der eingesetzten Primärenergie verloren. Oder anders gesagt: Nur etwa 1/3 der in Kraftwerken eingesetzten Primärenergie kommt in der Steckdose an!

    Die fossilen Energieträger Kohle, Erdgas und Erdöl wurden innerhalb von Millionen von Jahren aus absterbenden Pflanzen und Tieren (Biomasse) gebildet und in der Erde gespeichert. Zurzeit verfeuert die ganze Menschheit in einem einzigen Jahr die Biomasse von 500.000 Jahren! Die kostbaren Rohstoffe werden also in atemberaubendem Tempo aufgebraucht.

 

    Tabelle 1: Reichweite der Energierohstoffe

    Die wichtigsten Brennstoffe:

    Heizöl: Zum Heizen zu schade

    Heizöl ist neben Erdgas der meist verwendete Brennstoff im privaten Haushalt. Heizöl ist nicht leistungsgebunden, gut speicherbar und vergleichsweise preisgünstig.

    Nachteil: Die Wartung der Brenner, sowie die Lagerhaltung sind relativ aufwändig. Es muss absolut sichergestellt sein, dass kein Tropfen ins Erdreich bzw. Grundwasser gelangen kann; dies gilt für Erd- bzw. Kellertanks. Bis zu 5.000 Liter Heizöl dürfen unter Beachtung bestimmter baulicher Voraussetzungen im Heizraum gelagert werden. Bei der Lagerung außerhalb des Gebäudes muss sichergestellt sein, dass der Tank und die Zuleitungen keinen Temperaturen unter +2°C ausgesetzt werden; denn sonst könnte Paraffin entstehen, dass zu Störungen der Heizungsanlagen führt und sich erst bei Temperaturen um 50°C wieder auflöst.

    Kunden können heute in der Regel zwischen verschiedenen Qualitäten wählen die alle mindestens die Anforderungen der DIN 51603-1 erfüllen müssen.

  • Standart-Heizöl EL (Extra Leicht)
  • Stabilitätsverbessertes Heizöl
  • Schwefelarmes Heizöl
  • Erdgas: Brennt sauber

    Erdgas hat erheblich an Bedeutung gewonnen und das Erdgasnetz wurde in den letzten Jahren stetig ausgebaut. Zu den Pluspunkten beim Umweltschutz zählen die relativ schadstoffarme Verbrennung, die geringen Wartungskosten sowie der geringe Platzbedarf der Wärmeerzeuger. Der Lagerraum entfällt. Als Minuspunkte gelten die im Vergleich zum Heizöl meist höheren Erdgastarife sowie die Höhe der Hausanschlusskosten, die vom Gasversorger abhängen.

    Erdgas enthält im Vergleich zum Heizöl keinen Schwefel. Der Ausstoß der Schadstoffe Kohlenmonoxid und Stickoxide wird wesentlich von der verwendeten Brennerkonstruktion bestimmt; dies gilt für öl- und gasbefeuerte Anlagen. Bei korrekter Installation der Gasanlage und Absicherung der Gasgeräte gibt es keine Sicherheitsbedenken. Zudem ist dem Erdgas ein starker Geruchsstoff beigemengt, der selbst beim Austreten geringster Mengen sofort wahrgenommen werden kann.

    Flüssiggas: Kommt teuer

    Flüssiggas fällt in Deutschland in erster Linie bei der Erdölraffinierung an. Es wird vor allem in Regionen ohne Erdgasversorgung eingesetzt, aber auch in machen Kurorten und Wasserschutzgebieten, wo z.B. die Energieträger Heizöl oder Kohle nur eingeschränkt zulässig sind. Bei der Umweltverträglichkeit ist Flüssiggas weitgehend mit Erdgas vergleichbar. Pluspunkt gegenüber Heizöl: Flüssiggas ist schwefelfrei und verbrennt schadstoffarm (außer Kohlendioxid). Negativ sind die hohen Brennstoffkosten sowie die Lager- und Wartungskosten des Gastanks.

    Flüssiggas darf im Gegensatz zu Heizöl nicht in größeren Mengen innerhalb von Gebäuden gelagert werden.

    Flüssiggas kostet meist 50 – 100% mehr als Heizöl und Erdgas und dient deshalb oft nur als Übergangslösung bis zum Erdgasanschluss zumal die Umstellung technisch sehr einfach ist. Doch Vorsicht: Juristisch kann es Ärger geben, sich auf einen langfristigen Knebelvertrag einzulassen, mit dem manche Flüssiggashändler ihre Kunden bis zu 10 Jahren an sich fesseln und eine vorzeitige Kündigung zu vertretbaren Kosten unterbinden.

    Kohle: nicht zeitgemäß

    Festbrennstoffe wie Kohle oder Koks als alleinige Energieträger finden meist nur noch in Großfeuerungsanlagen Verwendung. Durch den Übergang zur Zentralheizung haben sie in Privathäusern und –wohnungen an Bedeutung verloren. Und das ist auch gut so; denn Kohlefeuerungen sind bedienungsaufwändig und belasten die Umwelt erheblich mehr als andere Brennstoffe.

    Strom: hohe Verluste

    Elektrischer Strom ist der hochwertigste Energieträger, der sich nicht nur zur Wärmeerzeugung, sondern auch zum Antrieb von Maschinen, für elektronische Geräte und zur Beleuchtung einsetzen lässt. In Deutschland wird Strom überwiegend in Kohle-/ Atomkraftwerken mit hohen Verlusten produziert. Der Wirkungsgrad konventioneller Großkraftwerke liegt lediglich bei 30 bis 40%, während der Rest als Abwärme verloren geht. Effizienter arbeiten GuD-Kraftwerke (Gas- und Dampf-Kraftwerke) mit einem Wirkungsgrad von nahezu 50%.

    Nur etwa 10% des Stroms wird in “Kraft-Wärme-Kopplung” erzeugt: Hier wird die Abwärme weitgehend über Nah- und Fernwärmeleitung zu der Behizung von Gebäuden genutzt. Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung erreichen Wirkungsgrade von 80-90%. Auch kleine Blockheizkraftwerke (BHKW) fallen darunter, bei denen der Brennstoff (meist Erdgas oder Heizöl) einen Motor antreibt, der dafür sorgt dass über einen angeschlossenen Generator Strom in das häusliche Netz eingespeist werden kann. Die Motorabwärme wird auch für die Beheizung des Hauses genutzt.

    In Einfamilienhäusern ist der Einsatz von BHKW zur Zeit wirtschaftlich nicht sinnvoll, da der überschüssiger Strom zu niedrig vergütet wird und die BHKW zu geringe Laufzeiten haben, beispielsweise wegen des Stillstands in der Sommerzeit, in der gar keine oder fast gar keine Wärme benötigt wird. Zur Versorgung von Siedlungen oder Mehrfamilienhäusern sind Blockheizkraftwerke aber sinnvoll und wegen der hohen Primärenergieausnutzung auch sehr wünschenswert. Eine Kombination mit Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung bringt meist nichts, da die Solaranlagen die Laufzeiten der BHKW einschränken und den wirtschaftlichen Betrieb damit weitestgehend unmöglich machen.

    Etwa 9% des Stromes kommen gegenwärtig in Deutschland aus erneuerbaren Energiequellen (Tendenz steigend): Aus Wasser 5% und Wind 3% sowie Biomasse und Fotovoltaik 1%. Während das Wasserkraftpotential in Deutschland weitegehen erschöpft ist, gibt es bei Windkraft-, Biomasse- und Fotovoltaikanlagen rasante Wachstumsraten.

    Strom ist angesichts seiner vielseitigen Verwendbarkeit und seines meist schlechten Wirkungsgrades zum Heizen zu kostbar. Eine Ausnahme können elektrische Wärmepumpen bilden, die mit Hilfe Strom Umgebungswärme nutzbar machen. Optimale Wärmepumpen produzieren aus 1kWh Strom mehr als 3,5 kWh Wärme und kompensieren damit Kraftwerksverluste.

    Nah-/Fernwärme

    Fernwärme zur Gebäudeheizung ist häufig nur in städtischen Ballungsräumen vorhanden. Meist stammt die Wärme aus Kraft-Wärme-Kopplung oder industrielle Abwärme. Hierbei tragen die klassischen Energieträger Kohle, Gas und Öl im Heizkraftwerk nicht nur zur Stromerzeugung bei; die dabei entstehende Abwärme wird vielmehr zu Heizzwecken bzw. zur Warmwassererzeugung genutzt. Vorteilhaft sind die sehr günstige Primärenergieausnutzung und die geringen Wartungskosten für die Hausstation. Nachteilig sind oft höhere Energiekosten und die zum Teil hohen Anschlussgebühren.

    Nahwärme sollte nach unserer Meinung im Vergleich zu herkömmlichen großen Kraftwerkseinheiten beim Stromerzeugungskonzept und der Beheizung kleinerer Einheiten (Mehrfamilienhäuser, kleine Siedlungen) durch BHKW eine wichtigere Rolle spielen.

    Holz: Wächst nach

    Holz ist Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen (Kohle, Gas, Öl) ein nachwachsender Rohstoff und gespeicherte Sonnenenergie. Bei der Verbrennung entsteht nur so viel Co2 wie vorher von den Bäumen aufgenommen wurde. Diese Menge würde auch bei der Verrottung im Wald freigesetzt werden. Solange nicht mehr Holz geschlagen wird als nachwächst, gibt es einen geschlossenen Kreislauf. Von dem verfeuerten Holz bleiben bei guter Verbrennung nur etwas 3% als Asche übrig, sodass der Aschekasten – im Gegensatz zu Kohleheizung – nur selten entleert werden muss. Holzasche kann zudem als Dünger oder eingesetzt oder kompostiert werden.

    Nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz darf nur naturbelassenes und trockenes Holz (also ohne Lack oder Holzschutz) verfeuert werden. Es sollte nach dem Schlagen des Baumes möglichst bald verkleinert und mindestens zwei Jahre luftig gelagert werden. Der Umfang der Holzscheite sollte 25-30cm möglichst nicht überschreiten, da Holz sonst schlecht trocknet und die Verbrennung nicht mehr Schadstoffarm verläuft.

    In letzter Zeit haben sich Holzpellet-Feuerungen fast explosionsartig verbreitet. Die aus Holzabfällen hergestellten, zylinderförmigen Pellets sind etwa 8mm stark und 10 bis 30mm lang.  Sie werden in Säcken geliefert oder mit dem Tankwagen in kleine Silos gepumpt, aus denen die dann über eine Schnecke oder mit einem Gebläse direkt zum Kessel oder Ofen befördert werden. Die Fördermenge wird über den Wärmebedarf geregelt. Der Schadstoffausstoß ist relativ gering.

    Die vollautomatischen Holzfeuerungen lassen sich gut mit Solaranlagen kombinieren, die in den Sommermonaten die Warmwasserbereitung komplett übernehmen, sodass die Holzfeuerungen nur noch im Winter gebraucht werden. Für die Installation von Holzfeuerungs- und Solaranlagen gibt es Zuschüsse vom Bundesamt für Wirtschaft in Eschborn.

    Dies ist nur eine kleine Übersicht über verschiedene Energieträger. Die Möglichkeiten und auch die Kombinationsmöglichkeiten sind noch wesentlich umfangreicher. Verschiedene energetische Konzepte, evtl. in Verbindung mit einer Energiesparberatung vor Ort, kann man auch gerne in einem persönlichen Gespräch erarbeiten.

    In Tabelle 1 sind die Emissionen der “ klassischen” Schadstoffe dargestellt. Sie konnten bei den herkömmlichen Feuerungen durch technische Verbesserungen stark reduziert werden. Bei den Biomassenanlagen – das sind die letzten drei Zeilen in der Tabelle – sind die Emissionen der Luftschadstoffe (noch) relativ hoch; hier hat der technische Fortschritt gerade erst begonnen.

    Tabelle 2: Schadstoffemissionen verschiedener Heizsysteme (nach GEMIS 4.07)

    Zur Tabelle: CO2 = Kohlendioxid-Äquivalent; NOX = Stickoxid; SO2 = Schwefeldioxid-Äquivalent;
    CO = Kohlenmonoxid

    Wirkungsgrade und Preisvergleich

    Bei der Verbrennung von Kohle, Heizöl, Erdgas und Holz entstehen als wichtigste Verbrennungsprodukte Kohlendioxid und Wasser, wobei der Wasseranteil bei Erdgas und Holz im Vergleich zu den übrigen Brennstoffen besonders groß ist.

    Das Wasser existiert zunächst in Form von Wasserdampf in den Abgasen. Unterschreitet das Abgas die Taupunkttemperatur (53°C bei Erdgas- bzw. 47°C bei Heizölabgasen), kondensiert das Wasser.

    In den früheren Jahrzehnten bestanden die Heizkessel nur aus einfachem Stahl oder Guss und die Schornsteine waren gemauert. Wenn in solchen Systemen die Taupunkttemperatur unterschritten und damit Wasserdampf freigesetzt wurde, ging der Kessel kaputt oder der Schornstein durchfeuchtete und/oder versottete. Um solche Schäden zu vermeiden, wurden die Abgase mit weit mehr als 120°C in den Schornstein geschickt, damit sie auch in der Schornsteinspitze noch warm genug ankamen. Dadurch wurde natürlich sehr viel Energie verschenkt – aber die Energie war damals ja auch noch billiger.

    Heute ist Energie relativ teuer; doch dafür stehen uns Materialien wie Kunststoff und Edelstahl zur Verfügung. Moderne Kessel (Brennwertkessel) kühlen die Abgase von Heizöl und Erdgas soweit wie möglich ab, um möglichst viel Nutzwärme zu gewinnen, wobei auch der Taupunkt unterschritten werden darf und sollte. Das dabei entstehende Kondenswasser wird in Kanalisation abgeleitet. Beim Heizöl muss es allerdings vorher neutralisiert werden, da es Schwefelsäure enthält.

    Die beiden folgenden Begriffe stehen üblicherweise für die Menge an Wärme, die bei der Verbrennung entsteht.

  • Heizwert (oder Hu = unterer Heizwert) bezeichnet die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung ohne die im Wasserdampf enthaltene Wärmemenge entsteht – also wenn das Abgas bis auf den Taupunkt abgekühlt wird. Darunter beginnt Wasserdampf zu kondensieren.
  • Brennwert (oder Ho = oberer Heizwert) bezeichnet die Wärmemenge einschließlich der Verdampfungswärme des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes ( Brennwertkessel). Beim Erdgas entspricht dies der Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, wenn das Abgas bis auf die Raumtemperatur (20°C) abgekühlt wird. Beim Erdgas ist der Brennwert etwa 11% größer als der Heizwert.
  • Der Heizwert eines Stoffes ist also immer geringer als der Brennwert. Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht besonders viel Wasser durch die Abkühlung, nämlich rund 1 Liter pro m³ Gas. Der Heizwert entspricht der Wärmemenge, die man in kunststoff- und edelstahlfreien Zeiten dem Brennstoff maximal entziehen konnte. Der Wirkungsgrad von Heizkesseln bezog sich auf diesen Heizwert. Typisch für herkömmlich gute Heizkessel sind Wirkungsgrade von ca. 90% bezogen auf den Heizwert – im Vergleich von bis zu 108% von Brennwertkesseln.
  • Die Definition des Wirkungsgrades, die sich auf den Heizwert bezieht, ist sehr unglücklich und führt zu vielen Irritationen. Aus heutiger Sicht sollte dieser veraltete Begriff abgeschafft werden. Bezieht man den Wirkungsgrad allerdings auf den Brennwert, dann stimmt die Physik und Brennwertkessel erreichen Wirkungsgrade um 90-95%, während herkömmliche Kessel bei 80% liegen.

    Tabelle 3: Heizwerte, Brennwerte und Preise

    Zur Tabelle 3: Preise inkl. Mehrwertsteuer und Grundgebühr bei Abnahme von 20.000 kWh, ermittelt im Juni 2001 in Oldenburg. Die Preise beziehen sich auf den Brennwert. Bei (Stück-)Holz wird ein Preis von 60€ je Raummeter ofenfertiges Holz angesetzt.

    Bei Holzpellets sind die Preise stark von der Entfernung zum Pellethersteller abhängig. Pellets per Tankwagen kosten frei Haus zwischen 140 und 220€ pro Tonne oder zwischen 2,9 und 4,4 Cent pro kWh. Sackware wird für 250€ pro Tonne oder 5,2 Cent pro kWh geliefert.

    Es ist zu begrüßen, dass viele Gasversorger inzwischen für ihr Gas nur noch Brennwerte angeben; auch beim Heizöl dürfte sich allmählich der neuere Begriff durchsetzen.

    Bei Erdgas gibt es zwei Sorten – je nachdem wo das Erdgas gefördert wird. Beide Sorten sind gleichwertig. Ihr Gasversorger kann Ihnen sagen, welche Sorte er Ihnen liefert.

    Für Holz und Holzpellets gibt es derzeit noch keine Kessel, die den Brennwert nutzen, weil bei der Verbrennung Staub entsteht, der in Verbindung mit Wasser sehr schnell die Wärmetauscher verschmutzt; die neuen Kessel sind noch in der Entwicklung.

    Preisangaben sind bekanntlich meist schnell veraltet. Doch die Preise der meisten Energieträger passen sich erfahrungsgemäß rasch den Trends am Heizölmarkt an, so dass die Relationen gleich bleiben. Der Preisvergleich sollte natürlich nicht allein auf die Energieträger beschränkt bleiben, sondern auch die Anschlüsse bzw. Tankkosten mit einbeziehen.

    Tabelle 4: Anschluss bzw. Tankkosten

    Zur Tabelle 4: Die Preise sind regional und je nach Anbieter unterschiedlich

    Tabelle 5: Investitionskosten bei unterschiedlichen Heizsystemen

    Zur Tabelle 5: Investitionskosten verschiedener Heizsysteme für ein Einfamilienhaus mit ca. 130m² Wohnfläche, Neubau, 4-Personen-Haushalt, Wärmebedarf nach Energieeinsparverordnung. In den Preisen sind Heizflächen und Wärmeverteilung sowie Gasanschluss bzw. Öltank ebenso wenig berücksichtigt wie evtl. Zuschüsse: Für Solaranlagen gibt es die Ökozulage vom Bundsamt für Wirtschaft oder vom Finanzamt.
    Auch für Wärmepumpen gibt es die Ökozulage vom Finanzamt und/oder Gelder von einigen Elektrizitätsversorgern.