Vom Schutzdach zum Energie-Nutzdach

Mini-Blockheizkraftwerk: Es ist eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme, die nach Möglichkeit am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird. Das BHKW funktioniert nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt zwischen 25 bis 50 Prozent. Durch die ortsnahe Nutzung der Abwärme wird ein Wirkungsgrad der Stromerzeugung von 80 bis 90 Prozent realisiert. Im Vergleich: Ein „modernes“ Großkraftwerk auf Steinkohlebasis hat einen Wirkungsgrad von lediglich 45 Prozent. BHKWs gibt es heute mit einer Leistung von 5 Kilowatt bis 5 Megawatt.

In naher Zukunft werden eine Vielzahl kleiner dezentraler Anlagen entstehen, die sich jedoch als virtuelles Kraftwerk zentral steuern lassen. Die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage hängt stark von den jährlichen Betriebsstunden ab: Mehr als 4.000 Volllaststunden pro Jahr sollten realisiert werden. Wirtschaftlich ist ein Mini-BKHW für einzelne Häuser bislang nur, wenn mehrere Parteien darin wohnen. Die Entwicklung neuer BHKWs fürs Einfamilienhaus läuft auf Hochtouren.

Brennstoffzellen-Heizgeräte mit einer ähnlichen Infrastruktur wie Gasheizungen könnten in Zukunft neben Wärme auch Strom im Einfamilienhauskeller produzieren. Erste Tests sind gelaufen, serientaugliche Geräte frühestens 2010 zu erwarten. Generell gilt die Brennstoffzelle als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts.

Photovoltaik-Anlagen: Die Entwicklung geht dahin, die Solarmodule mehr und mehr in die Fassade zu integrieren, direkt an der Wand oder als Balkonelemente. So steigt die nutzbare Fläche für Solaranlagen enorm – und mit ihr die Chancen für die Ästhetik am Bau. Ein Gebäude kann damit so viel Strom erzeugen, dass es vom Energieverbraucher zum Energieproduzent wird („Plusenergiehaus“). In Zukunft werden Solarzellen immer dünner, ihre Anwendungsmöglichkeiten immer besser. Die sogenannten Dünnschichtzellen sind nur wenige Tausendstel Millimeter dick und nahezu unsichtbar. Denkbar wäre, mit ihnen die Fensterscheiben zur Stromerzeugung zu nutzen. Die Ingenieure arbeiten gegenwärtig auch daran, Farbstoffe nach Vorbild der Photosynthese für die Stromgewinnung nutzbar zu machen. Eine Idee, die vielfältige Anwendung verspricht.

Vakuumisolationspaneele (VIP): Auch auf dem Gebiet der Wärmedämmung gibt es hocheffiziente Neuigkeiten. Die VIP (siehe Infokasten rechts) gelten als Dämmsystem der Zukunft. Die Vakuumdämmung ist seit Langem bekannt, dieses physikalische Prinzip wird zum Beispiel in Thermoskannen genutzt. Im Bauwesen kann es mittels Paneelen angewendet werden, bei denen anstelle eines starren Behälters ein evakuierbares Füllmaterial den Druck aufnimmt.
• Vakuumisolationspaneele (VIP) arbeiten gleichsam nach der Thermoskannen-Methode. Sie werden wachsende Bedeutung beim Bauen gewinnen.
• Der Einsatz von VIP wird künftig vor allem deswegen stark wachsen, weil sie die 8- bis 10-fache Dämmwirkung im Vergleich zu herkömmlichen Dämmstoffen wie Styropor oder Mineralwolle aufweisen. Bereits ein Paneel von 2 Zentimeter Dicke reicht aus, um die Energiesparvorschriften zu erfüllen. Die Möglichkeit, platzsparend zu bauen, ist bei hohen Grundstückspreisen ein wichtiger Aspekt.
• Die ersten VIP-Produkte erhielten 2007 die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. Das Problem bei VIP: Sie müssen millimetergenau vorgefertigt werden, können nicht wie Styropor oder Mineralwolle auf der Baustelle zugeschnitten werden. Das setzt exakte Planung voraus.
• Zurzeit wird an schaltbaren VIP geforscht: Je nach Bedarf könnten sie in einen hoch dämmenden oder wärmeleitenden Zustand versetzt werden.

Transparente Wärmedämmung (TWD) ist ein lichtdurchlässiger Dämmstoff, der die Sonnenenergie als Wärmequelle direkt an der Außenwand von Gebäuden nutzbar macht. Diese Art der Fassadendämmung reduziert einerseits den Wärmeverlust über die Außenwände und erzeugt im Winter gleichzeitig Heizenergie durch die Absorption von einfallendem Sonnenlicht, die im Mauerwerk gespeichert wird. Im Sommer verhindert die transparente Wärmedämmung das Aufheizen der Wände, da die Sonnenstrahlen auf dem Glasputz reflektiert werden, der über den Kapillaren liegt. Der Energiegewinn an Südfassaden liege laut Angabe der Hersteller bei immerhin 120 Kilowattstunden pro Quadratmeter TWD je Heizsaison, ist derzeit aber um ein Vielfaches teurer als herkömmliche Dämmung.

Fenster: Auch hier ist das Ende der Entwicklung nicht erreicht. Neu ist das Vakuumisolierglas, eine Doppelverglasung, in deren Scheibenzwischenraum ein Vakuum besteht. Dadurch lassen sich Wärmedurchgangskoeffizienten von U 0,5 W/(m²K) bei einem sehr schlanken Systemaufbau von weniger als 10 Millimetern realisieren. Eine Dreischeibenverglasung, wie sie in Passivhäusern eingesetzt wird, erreicht bei einer Dicke von 28 bis 44 Millimetern einen U-Wert von üblicherweise 0,6 bis 0,7 W/m²K, dies jedoch bei 50 Prozent mehr Gewicht. Das Vakuumisolierglas mit U 0,5 W/m²K ist noch nicht erhältlich. Im Rahmen eines von der Bundesregierung geförderten Projektes wird momentan die Produktionstechnik für solche Systeme entwickelt. Sie soll voraussichtlich 2010 zur Verfügung stehen.

Gebäudeautomatisation beschreibt die Überwachungs-, Steuer-, und Regeleinrichtungen in Gebäuden. Ziel ist es, die Funktionsabläufe automatisch nach vorgegebenen Parametern durchzuführen und deren Bedienung zu vereinfachen. Die größten Schwierigkeiten liegen momentan darin, dass die Anlagen verschiedener Hersteller nicht kompatibel sind. Daran wird sich in naher Zukunft nichts ändern, da der Umsatz stark von diesem Faktor abhängig ist. Die Anwendungen für die Automatisation sind dennoch vielfältig: zentrale automatische Steuerung der Beleuchtung, bedarfsgerechte Steuerung der Heizung, der Lüftungs- und Klimaanlage, Steuerung von Gardinen, Rollos und Markisen, Überwachung von Fenster- und Türkontakten. Die Vorteile liegen auf der Hand: Automatisierung spart Energie, bietet mehr Wohnkomfort und Sicherheit. Die Anschaffungskosten sind leider noch sehr hoch, sie amortisieren sich erst nach einigen Jahren.

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