Nachhaltige Energiequellen

Kein Wunder, dass die Begriffe Energie- und Wärmewende zunehmend gleichrangig genannt werden. Gerade bei der der Wärmeversorgung in Wohnhäusern und Gewerbeimmobilien gibt es großes Potenzial für mehr Nachhaltigkeit und Effizienz. Zwei Technologien spielen dabei eine besonders wichtige Rolle: Wärmepumpen und Solarthermie.

Unter den Heiztechnologien hat vor allem die Wärmepumpe in den vergangenen Jahren einen enormen Bedeutungszuwachs erlangt. So wurden nach Angaben des Bundesverbands Wärmepumpe (bwp) 2023 in Deutschland rund 356.000 (2022: 236.000) Geräte verbaut. Nicht zuletzt aufgrund der Diskussionen um das Heizungsgesetz nahm der Boom im ersten Halbjahr 2024 ab und hat sich bei rund 90.000 stabilisiert. 

Nachhaltige Energiequellen: Wärmepumpen funktionieren einfach

Die Funktionsweise der Wärmepumpe ist vergleichsweise einfach: Sie entzieht der Umgebung – sei es der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser – Wärme und gibt diese in deutlich höherer Temperatur an das Heizsystem ab. Dies geschieht durch einen geschlossenen Kreislauf, in dem ein Kältemittel verdampft, komprimiert und wieder verflüssigt wird. Die dafür benötigte Strommenge ist dabei deutlich geringer als die gewonnene Wärmeenergie, was die Wärmepumpe zu einer äußerst effizienten Heizlösung macht. Sie kommt heute sowohl in Ein- oder Mehrfamilienhäusern als auch in Gewerbeimmobilien zum Einsatz. Zudem kann diese Technologie gleichermaßen zum Beheizen wie auch zur Kühlung genutzt werden und ist damit das ganze Jahr über einsetzbar. 
Unter ökologischen Gesichtspunkten gilt die Wärmepumpe als äußerst umweltfreundlich, werden doch keine fossilen Brennstoffe verbrannt. So bleibt der CO₂-Ausstoß niedrig. Da keinerlei Verbrennung stattfindet, ist diese Technologie auch allergikerfreundlich. Die Erzeugung von Schadstoffen oder Feinstaub findet schlicht nicht statt. Auch gelten Wärmepumpen als besonders robust und haben eine lange Lebensdauer.

Bestimmte Fragen müssen geklärt sein

Ist die Wärmepumpe also eine Investition ohne Risiko? Nicht unbedingt. Um das Gerät optimal nutzen zu können, sollten vor der Anschaffung einige Fragen geklärt werden: Wie viele Liter Heizwasser müssen pro Minute durch die Rohre fließen, um die Räume optimal zu beheizen? Oder: Wie hoch ist die ideale Differenz zwischen Heizwasser- und Raumtemperatur? Besonders effizient arbeiten Wärmepumpen dann, wenn sie viel Wasser durchs System schieben, das dafür dann nicht so stark erwärmt werden muss. Häufig ist die Kritik zu hören, dass oft unnötig komplizierte Lösungen von der Stange installiert werden. Denn jedes zusätzliche Bauteil kann Effizienz und Lebensdauer mindern. Laut Marek Miara, Wärmepumpenforscher vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), gilt deshalb: „Je einfacher das System, desto besser funktioniert die Anlage.“

Als ebenso innovatives wie nachhaltiges Modell erweist sich die Kombination aus Wärmepumpe und Solarthermie. So kann eine etwa auf dem Gebäudedach installierte Solarthermieanlage die Wärmepumpe im Sommer unterstützen und so den Stromverbrauch reduzieren. Im Winter wiederum kann die Wärmepumpe die Solarthermieanlage ergänzen, wenn die Sonneneinstrahlung geringer ist. Beim Einsatz einer solchen Anlage wandelt der Solarthermiekollektor die Sonnenstrahlung in Wärme um. Diese Wärme wird an einen Wärmeträger übertragen. Das erwärmte Wärmeträgermedium fließt dann zu einem Speicher, in dem die Wärme gespeichert wird. Von dort aus wird sie bei Bedarf zur Warmwasserbereitung oder Heizung genutzt. Die Vorteile der Solarthermie sind vielfältig. Ein Aspekt ist die Sonnenenergie selbst, die kostenlos ist und in nahezu unbegrenzter Menge zur Verfügung steht. Da Solarthermieanlagen keine direkten Emissionen erzeugen, tragen sie zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes bei und sind deshalb besonders umweltfreundlich. Hinzu kommt, dass man mit einer Solarthermieanlage weniger abhängig von fossilen Brennstoffen und steigenden Energiepreisen wird.

Speicher bringen Stabilität 

Trotz modernster Strom- und Wärmesysteme wird die Umsetzung der Energie- und Wärmewende nur möglich sein, wenn hocheffektive Speichertechnologien in großem Stil zum Einsatz kommen. Erst diese können eine tatsächlich stabile Energie- und Wärmeversorgung gewährleisten. So ermöglichen es Wärmespeichersysteme, überschüssige Wärme, die etwa in den bereits genannten solarthermischen Anlagen erzeugt wird, zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben. Hierbei kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, darunter thermische Salzspeicher sowie Wasser- oder Betonwärmespeicher. Diese Technologien können nicht nur in Haushalten, sondern auch in großen Industriebetrieben und Fernwärmesystemen integriert werden, um die Energiekosten zu senken und die Umweltbelastung zu reduzieren.

Stromspeichertechnologien, wie Batteriespeicher und Pumpspeicherkraftwerke, haben in den letzten Jahren ebenfalls an Bedeutung gewonnen. Besonders populär sind Lithium-
Ionen-Batterien, da sie eine hohe Energiedichte und kurze Ladezeiten bieten. Ihre Anwendung reicht von kleinen Haushaltslösungen bis hin zu groß angelegten Speicherlösungen für Stromnetze.