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Sonst macht man das anders herum. Aber die Kreditanstalt für Wiederaufbau - zentrale Adresse für Finanzierungen von Energiespar-Massnahmen hat seit 1. April für Fördermassnahemen, die inhaltlich kaum verändert wurden neue Namen. Da die Umstrukturierung schon im vergangenen Jahr angekündigt wurde und obwohl man noch an genau diesem 1. April noch die alten Programme auf der KfW-homepage fand, scheint das kein Aprilscherz zu sein. Betroffen sind die bisherigen Förderprogramme "Ökologisch Bauen", das in "Energieeffizient Bauen" übergeführt wird und "CO₂-Gebäudesanierungsprogramm", das durch "Energieeffizient sanieren" abgelöst wird.

In das letzgenannte Programm werden auch die Förderkredite übernommen, die bisher als "Wohnraum modernisieren ÖKO-PLUS" zu haben waren. Damit wird endgültig die Förderung von Einzelmassnahmen wie z.B. dem Austausch der Fenster mit der Förderung der umfassenden Sanierungen ("Massnahmenpakete" bis hin zum "Effizienzhaus 70", was die neue Bezeichnung für den Standard "EnEV minus 30" ist) in einem Programm, wenn auch mit unterschiedlichen Zinssätzen, zusammengefasst. Ausserdem gibt es durchgängig Wahlfreiheit zwischen den Varianten Zins-verbilligtes Darlehen und Zuschuss. Für die ehrgeizigen Vorhaben ("Effizienzhaus 100" - Sanierung auf EnEV-Neubau-Niveau und "Effizienzhaus 70" auf Kennwerte, die sogar 70% der EnEV-Höchstwerte unterschreiten) gibt es in der Kreditvariante einen Tigungszuschuss zusätzlich und die Möglichkeit, eine Baubegleitung durch einen Sachverständigen mit bis zu 2.000 € bezuschusst zu bekommen. Dieser Maximalbetrag wurde auf das Doppelte erhöht. Auch die maximale Kreditsumme wurde angehoben: für Massnahmenpakete und "Effizienzhaus" auf 75.000 € je Wohneinheit, für Einzelmassnahmen auf 50.000 €. Ganz alt ist der abgefüllte Wein also doch nicht. Alle Kredite aus dem Programm sind mit 10, 20 oder 30 Jahren Laufzeit bei 2, 3 oder 5 Tilgungs-freien Anlaufjahren zu haben. Die Bindung an den Zinssatz zum Zeitpunkt der Kreditzusage gilt aber immer für 10 Jahre.

Die Neubauförderung - "Energieeffizient Bauen" ähnelt stark dem Vorgängerprogramm, definiert aber die Standards nun in direkter Abhängigkeit zu den EnEV-Kennwerten. Anders als beim bisherigen Energiesparhaus 60 (bzw. analog 40) wird nicht mehr der Primärenergiebedarf sondern mit dem Effizienzhaus 70 (bzw. analog 55) der Anteil (von 70%) an den Kennwerten der EnEV zum Mass der Dinge. Wie in den Anforderungen der Energieeinsparverordnung (es ist übrigens weiterhin die bis Herbst 2009 gültige EnEV 2007 gemeint) wird nun also die energetische Qualität von Gebäuden differenzierter in Abhängigkeit der "Kompaktheit" bewertet.

Die Energieeinsparverordnung 2009 wurde vom Bundeskabinett im März verabschiedet und soll im Herbst in Kraft treten. Die Neuauflage wird im Gegensatz zur letzten Änderung von 2007 nun tatsächlich  neue Grenzwerte für Transmissionswärmeverlust und Primärenergiebedarf bringen. Grob gesagt wird die Latte bei Neubau um etwa 30%, bei Sanierung um etwa 15% tiefer gelegt.

Im Detail ändert sich aber das komplette Berechnungsverfahren. Das Referenzgebäudeverfahren, das bisher für Nichtwohngebäude zu verwenden war, wird auch für Wohngebäude anzuwenden sein. Die Normenreihe DIN V 18599 kann alternativ zur Normenreihe DIN 4108 beim Nachweis des Energiebedarfs angewendet werden. Im Moment fehlt der Normenteil für Wohngebäude allerdings noch.

Eine der Änderungen, die der Bundesrat in die Novelle einbrachte, ist die Möglichkeit der Anrechnung von selbstgemachtem "erneuerbarem" Strom (z.B. Photovoltaik) auf den Primärenergiebedarf von Gebäuden.

Die wichtigen Details werde ich rechtzeitig zur Einführung der neuen EnEV erläutern. Man findet bei der Deutschen Energieagentur dena die

Zusammenfassung der Änderungen

Ein Rechenbeispiel mit pauschalen Randbedingungen nach EnEV:

Für Wohngebäude sind jährlich 12,5 kWh Nutzenergie je m² Nutzfläche für die Warmwasserbereitung anzusetzen. Bei 100 m² also 1.250 kWh. Wird diese Nutzenergie mit einem üblichen Ölkessel von 1995 über einen typischen Pufferspeicher des gleichen Baujahrs und einer Zirkulation bereitgestellt, so werden aber 4.064 kWh Endenergie in Form von 406 l Heizöl benötigt. Davon bleiben also etwa 70% auf der langen Strecke von Erzeugung der Wärme bis zur Nutzung, wobei der grösste Einzelposten auf die Verteilung des Wassers über das Leitungsnetz und davon weit über die Hälfte auf die Zirkulation entfällt. Dazu kommt der Bedarf an Pumpenstrom.

Aufgabe der Zirkulation ist es, beim Öffnen des Warmwasser-Hahns bei zentral versorgtem Leitungsnetz warmes Wasser ohne grosse Verzögerung und vor allem ohne unnötigen Verbrauch kalten und lauwarmen Wassers bereit zu stellen. Dies wird um so eher gewünscht, je länger und dicker die Warmwasser-Zuleitung zur Entnahmestelle ist. Dafür wird – ständig oder nach gewählten Schaltzeiten – warmes Wasser im Kreis gepumpt. Das sorgt nicht nur für permanente Wärmeverluste aus der Warmwasser- und der zusätzlich zurück zum Speicher führenden Zirkulations-Leitung, sondern auch zu Verbrauch von Pumpenstrom. Im Gegensatz zu Heizkreispumpen verfügen die Zirkulationspumpen meistens über eine einzige Leistungsstufe und sind so dimensioniert, dass am Abzweig zur Stichleitung eine Temperatur knapp unter der Speicher-Auslass-Temperatur herrscht. Würde man in Kauf nehmen, dass das „schnell verfügbare“ Warmwasser am Hahn z.B. 40°C statt 50° C hat, liesse sich die Pumpenleistung häufig auf einen Bruchteil reduzieren!

Ganz ohne Umbau lässt sich aber durch sinnvolles Einstellen der Schaltzeiten Wärme und Strom sparen: in vielen Wohnungen wird nur morgens zur ständig gleichen Zeit regelmässig warmes Wasser angefordert. Die Zirkulation lässt sich dazu zum Beispiel für 30 Minuten einstellen und kann den Rest des Tages ausgeschaltet bleiben. Belanglos ist die Zirkulation ohnehin, wenn eine grössere Menge „lauwarmes“ Wasser benötigt wird, das ohne Weiteres aus dem anfänglich ausfliessenden kalten und nachströmendem heissen Wasser gemischt werden kann (Badewannenfüllung).

Für unregelmässigen Bedarf an heissem Wasser ist ein einfacher Tastschalter mit einem „Treppenhausautomaten“ eine geniale Lösung. Der Tastendruck setzt die Zirkulation für beispielweise 5 Minuten in Gang. Nach dieser Zeit ist das heisse Wasser sofort verfügbar. Eine geregelte Zirkulationspumpe mit hoher Maximalleistung könnte die Wartezeit auch auf erheblich weniger als 5 Minuten verkürzen. Die Zeitschaltuhr mit beispielsweise 3 W Leistung während 24 Stunden täglich (72 Wh) könnte dann vielleicht entfallen und dadurch mehr Energie einsparen, als die geregelte Hochleistungs-Zirkulationspumpe für täglich 5 mal 2 Minuten bräuchte! Das System kann auch durch einen Leitungsdruck-Schalter an der Warmwasserleitung oder eine Pumpenregelung nach Temperatur an der Entnahmestelle perfektioniert werden.

Welches Zirkulations-System im Einzelfall im Vorteil ist, hängt tatsächlich vom individuellen „Bedarfsprofil“ und Anlageneigenschaften wie Leitungs- und Speicherdämmung und Dimensionierung der Pumpe ab. Bei allen Konstellationen schneidet allerdings die Tasterzirkulation und der Betrieb ohne Zirkulation relativ gut und die Dauerzirkulation relativ schlecht ab. Wenn kleine Einzelmengen benötigt werden und auch der tägliche Bedarf gering ist, kommt sogar ein elektrischer Durchlauferhitzer in Betracht, der den Speicher überflüssig und dessen Verluste hinfällig macht. Gas-Durchlauferhitzer ("Geyser") sind – wenn auch nicht gerade im Trend liegend – hinsichtlich des Primärenergiebedarfs natürlich besser als die elektrischen. Solarenergie lässt sich bei Durchlaufsystemen allerdings nicht einbinden. Was Solaranlagen bei der Trinkwassererwärmung leisten können, wird eins der nächsten Themen im energiedenkzettel sein.

Jetzt haben wir nebenbei den Zusammenhang von Energie (Arbeit) und Leistung erledigt: Leistung ist Arbeit (Energie) je Zeiteinheit. Daher gibt es neben der Energieeinheit „Wattsekunde“ (also Watt mal Sekunde bzw. „Kilowattstunde“, nämlich Kilowatt mal Stunde) die Leistungseinheit „Watt“ (bzw. Kilowatt, Megawatt etc.). Wenn Ihnen diese Unterscheidung zu kompliziert erscheint, befinden Sie sich in guter Gesellschaft mit zahllosen Fachjournalisten, die der Ansicht sind, auf der Stromrechnung würden „KaWe“ (so klingen die Kilowatt lässig abgekürzt) abgerechnet. Das wäre so sinnvoll, wie an der Tankstelle statt Liter PS zu bezahlen...

Bewegungsenergie lässt sich mit geringem Verlust in elektrische umwandeln, chemische Energie vollständig in Wärmeenergie, Wärmeenergie allerdings nur mit recht hohen Verlusten in elektrische. Verlust heisst dabei: nicht die gesamte Energie der Ausgangsform kann in die Form umgewandelt werden, die gewünscht ist. Der Rest wird zu Wärmeenergie bzw. bleibt Wärmeenergie. Insofern hat die Wärmeenergie eine Sonderfunktion. Sie stellt das „niedrigste Niveau“ dar, auf dem sich so zu sagen die Energieverluste sammeln. Weiter nutzbar ist die Wärmeenergie nur, wenn ein Temperaturgefälle verfügbar ist. Der Ausgleich aller Temperaturunterschiede – nach Ansicht der Physik ist das die grösste denkbare Unordnung – wäre das Ende der Nutzungsmöglichkeit von Wärmeenergie. Das Verhältnis von erfolgreich umgewandelter Energie zu den „Verlusten“ heisst Wirkungsgrad der Umwandlung.,

Energie in einer bestimmten Erscheinungsform lässt sich pinzipiell „lagern“, was man dann speichern nennt. Wärme wird z.B. im Trinkwassespeicher und Heizungs-Pufferspeicher gespeichert, damit nicht bei jeder Wärmeanforderung zeitgleich im Brenner Wärmeenergie „erzeugt“ werden muss. Mechanische Energie lässt sich im direkten Sinn des Wortes lagern: jede Masse, die auf einem hohem Niveau ( Hornberg) gelagert ist, enthält dadurch mehr Energie als sie weiter unten (Wehratal) hätte. Chemische Energie ist im Heizöltank und in Akkus gelagert. Die Speicher haben unterschiedliche Verluste: Wärmespeicher sind je nach Dämmung nicht sehr „stabil“, während Lageenergie (die gespeicherte mechanische Energie) praktisch Verlust-frei bleibt. Chemische Energie hat Verluste je nach System: der Heizöltank (hoffentlich) keine, der klassische Nickel-Metallhydrid-Akku recht hohe. Sonderfall: elektrische Energie. Sie lässt sich (unmittelbar) nicht speichern. Andererseits ist elektrische Energie in ihren Anwendungsmöglichkeiten extrem flexibel und verursacht bei der Umwandlung in andere Energieformen keine Emissionen, weshalb sie besonders edel und begehrenswert erscheint. In ihren feinen Ausprägungen in der Elektronik stellt sie natürlich auch die Basis fast aller entwickelten Automationsvorgänge und der meisten Steuer- und Regelprozesse dar. Ihre Bedeutung (und ihr „Verbrauch“ weltweit und in Deutschland!) nimmt bisher ständig zu.

Die Bereitstellung („Erzeugung“) elektrischer Energie in einem Netz entspricht immer dem gleichzeitigen „Verbrauch“ aus diesem Netz. Wollte man den Verbrauch erhöhen, so sänke in Folge des Versuchs die Spannung im Netz und die Leistung der übrigen Verbraucher. Steigert man die Erzeugung, dann erhöht sich die Spannung und damit Leistung und Verbrauch der Abnehmer (mit denkbaren Schäden). Tatsächglich spielt bei Wechselstrom auch die Frequenz eine Rolle, die Betrachtung hier gilt für in Reinform für Gleichstromnetze. Das Netz kann nur durch das Management der Erzeugung und des Verbrauchs stabil gehalten werden. Dabei kann prinzipiell auf beiden Seiten eingewirkt werden. Bei Überangebot kann elektrische Energie zur Speicherung in mechanische umgewandelt werden, bei Bedarfsüberhang kann die gespeicherte mechanische Energie wieder „verstromt“ werden. Das ist die Funktion von Pumpspeicher- (Wasser) -kraftwerken, die für beide Prozesse zusammen Wirkungsgrade von etwa 80% erreichen. Neben Pumpspeichern kommen für die reversible Umwandlung auch Druckluftspeicherkraftwerke in Frage. Eine andere Form der mechanischern Energie ist nämlich die Energie verdichteter Gase. Allerdings entsteht bei der Kompression von Gasen (praktisch geht es um die Verdichtung von Luft auf etwa ein Hundertstel des Volumens bei dann 100 bar Druck) viel Wärmeenergie, wie der Anwender der Fahrradluftpumpe weiss. Wenn diese Wärme beim Umwandlungsprozess nicht genutzt werden kann, erreichen Druckluftspeicher unter 50% Wirkungsgrad. Ich will hier nicht vorwegnehmen, wie sinnvoll welche Technologien sind. Um das zu beurteiilen, sind sehr differenzierte Betrachtungen im konkreten Fall erforderlich.

Um Bereitstellung ("Produktion") und Abnahme („Verbrauch“) in Übereinstimmung zu bringen, ist zu prüfen, in welchen Fällen diese Zeit-gebunden sind. Windkraftanlagen stellen nur Energie bereit, wenn der Wind weht, Sonnenkraftwerke nur dann, wenn die Anlage Sonnenlicht erhält. „Chemisch-Thermische“ Kraftwerke (Sowohl konventionelle Kohlekraftwerke als auch Biogas- und Hackschnitzel-Kraftwerke erzeugen elektrische Energie aus chemischer über thermische Energie) und Speicherkraftwerke machen dann Strom, wenn man sie einschaltet. Das prädestiniert sie für den Spitzenlast-Betrieb, also für die schnelle Anpassung der Bereitsstellung an momentan erhöhten Bedarrf.

Auf der Verbraucherseite („Last-seitig“) bestehen ebenfalls Anwendungen, die mehr oder weniger zeitkritisch sind. Produktionsmaschinen müssen dann laufen, wenn Arbeitskräfte die Maschiunen bedienen, also nicht in allen Fällen nachts. Leitungsgebundene Transportmittel wie ICE-Züge müssen dann Strom abnehmen, wenn Transportnachfrage besteht – wiederum bevorzugt tagsüber. Leider wird auch in vielen Gebäuden mangels optimiertem Tageslichteinsatz tagsüber viel Strom für Beleuchtung eingesetzt. Alles in allem besteht tagsüber die grössere Nachfrage nach elektrischem Strom, weshalb die Tages-Pumpspeicherwerke tagsüber geleert und nachts befüllt werden. Solarkraftwerke passen in ihre „Tagesganglinie“ sehr gut zu diesem Ungleichgewicht von Angebot und Nachfrage. Auf der Verbraucherseite stehen aber auch einige Prozesse zur Verfügung, die zeit-unkritisch sind und daher im Nachtbetrieb zum Ausgleich der Schwankungen eingesetzt werden können:

• Akku-Ladevorgänge, z.B. auch für den sicher an Bedeutung zunehmenden Einsatz im Personenverkehr

• Waschgänge in Wasch- und Spülmaschinen (abgesehen von Lärmbelästigung)

• Klassische Nachtspeicherheizungen (die genau dafür erfunden wurden) und Speicher- unterstützte Wärmepumpen-Heizungen

• Naturgemäss viele Beleuchtungsanwendungen in den Abend- und Morgenstunden

• Kühlvorgänge in gut gedämmten Anlagen

• Energieintensive industrielle Prozesse, die mit Nachtbesetzung der Werke durchgeführt werden können

• Schienen-Güterverkehr (abgesehen von der Lärmbelästigung)

Die Aufzählung ist sicher nicht abschliessend. Die Möglichkeit, den Energieverbrauch der genannten Prozesse an die Ganglinien der Kraftwerke anzupassen, besteht mangels Kenntnissen bisher nur grob. Das kann mit "intelligenten Stromzählern" und mit Zeit-abhängigen Stromtarifen spätestens ab 2011 einfacher werden (siehe dazu: STERN 43/2008). Noch weiter in die Zukunft greift ein Ansatz von "intelligenten Netzen", die zur Effizienzsteigerung einsatzbar sein könnten (siehe dazu: IBM).

Meine Absicht ist es, durch diese Darstellung das Verständnis für die Thematik zu verbessern und dadurch unter anderem der Diskussion um Lösungsmöglichkeiten wie das von den Schluchseewerken beabsichtigte zweite Hornberg-Pumpspeicherwerk mehr fachliche Qualität zu verleihen. Global denken heisst nämlich: abseits von persönlicher Betroffenheit ein gutes Konzept suchen. Lokal handeln heisst dann (nämlich nach dem globalen Denken), die örtlichen Verhältnisse auf sinnvolle Massnahmen prüfen, die dem Konzept zur Umsetzung verhelfen. Jetzt habe ich zu Hornberg II nicht ja und nicht nein gesagt. Weil das für mich viel zu früh wäre! Und weil eine Aufspaltung der Gesellschaft in rivalisierende Vereine verkennen liesse, dass wir (Hotzenwälder und Weltbevölkerung) in einem Boot sitzen, das heftig schaukelt. Einer der schwersten Unfälle, der diesem Boot droht, ist meines Erachtens, wenn nach der Bundestagswahl der Ausstieg aus der Atomenergie revidiert würde. Das gilt es zu verhindern. Nun also doch ein Ausrutscher in der Politik. Dabei wollte ich über Physik schreiben…

demnächst:

 - Solarenergie auf dem eigenen Dach nutzen