Es ist allen klar – wir müssen etwas für unsere Umwelt tun. Selbst wenn Deutschland nur für 2% der weltweiten Umweltverschmutzung verantwortlich ist, müssen wir, wie alle anderen Nationen auch, unseren Energiebedarf zukünftig aus regenerativen Energieträgern, also aus Sonne, Wind und Wasserkraft decken.
Auch Holz für Pelletheizungen muss ausgeschlossen werden; denn eine 100-jährige Nachwuchszeit ist nicht nachhaltig, weil unsere kurzfristigen Probleme damit nicht lösbar sind.
Atomtechnik, Kohle, Öl und Gas haben als Heiztechniken ausgedient.
Grundsätzlich ist alte Konvektionsheiztechnik mit Rohren in den Wänden in Frage zu stellen. Die Energieeffizienz ist schlecht und insbesondere ist auf Grund der verwendeten mechanischen Komponenten die Lebensdauer sehr begrenzt. Eine Wartung ist ständig erforderlich. Die TU Dresden hat bei einem Forschungsprojekt mit dem Vergleich zwischen einer Wärmepumpen- und einer Infrarotheizung die Investitionskosten der Wärmepumpe bei einem Lebenszyklus von 40 Jahren 2 x angesetzt. Die unzähligen mechanischen Komponenten der Wärmepumpe haben eine entsprechend kurze Lebensdauer.
Desweiteren kann der Energieverbrauch bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe astronomische Höhen bei niedrigen Aussentemperaturen erreichen. Die benötigte Wärme muss dann mit einem uneffizienten elektrischen Boiler mittels eines Heizstabes zusätzlich erzeugt werden.
Viel effektiver geschieht das Aufheizen morgens bei einer Infrarotheizung, bei der nur die vom Vortag vorhandene Raumwärme auf die gewünschte Wohlfühl-Temperatur gebracht wird. Wir haben festgestellt, dass bei einem nächtlichen Abschalten der IR-Heizung die Raumtemperatur am Morgen auch bei sehr kalten Nächten immer noch ca. 14-17°C beträgt, je nach Wärmedämmung des Gebäudes.
Die Wärmepumpenheizung ist zur Zeit im Trend. Deswegen ist sie hier als erste Technik genannt. Eine Wärmepumpenheizung ist grundsätzlich schon wegen ihrer uneffizienten Art als Konvektionsheizung gegenüber einer Strahlungsheizung veraltet.
Funktion: sie gewinnt thermische Energie aus Wasser, Erde oder Luft und überträgt diese auf ein Kältemittel. Das Medium verdampft und strömt dann in einen mit Strom betriebenen Verdichter. Dieser erhöht den Druck und damit auch die Temperatur. Im Anschluss gibt das Kältemittel die aufgenommene Energie an das Heizsystem ab. Seine Temperatur sinkt und es nimmt seinen Ausgangszustand wieder ein. Der Kreislauf beginnt dann erneut.
Die so hoch gelobte Effizienz der Wärmepumpenheizung ist logisch allerdings schwer nachzuvollziehen. – Da wird kalte Luft oder Wasser aus dem Erdboden mit einer elektrischen Pumpe in das Gebäude geholt, um dort nach mehreren Umwandlungen des Aggregatzustandes (ein Kältemittel wird verdampft, verdichtet, kondensiert und verflüssigt) erwärmt zu werden.
Für das Erwärmen braucht man elektrische Energie. Die Erdwärme ist immer ca. 9-11°C, die Luft oftmals viel kälter. Diese Temperaturen müssen bei einer Konvektionsheizung auf 55-65°C und bei einer sinnvolleren Fußbodenheizung auf ca. 28 – 32° C gebracht werden. Bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe wird bei niedrigen Temperaturen mit einem gewaltig ineffizienten elektrischen Heizstab die benötigte Wärme zusätzlich erzeugt. Die Heizkosten können dabei astronomische Höhen erreichen!
Da es, im Gegensatz zu der Infrarotheizung, kein festgelegtes Verfahren gibt, den Wirkungsgrad einer WP-Heizanlage zu bestimmen, ist der Kauf einer solchen Anlage ein Blindflug in die Kosten dieser Technik. Maßstab kann nur eine nach DIN festgelegte Wirkungsgradmessung der Technik sein.
Bei der Berechnung der sog. Jahresarbeitszahl JAZ wird mit einem Durchfluss-Wärmemengenzähler die Menge (Volumen) der Wärme gemessen, die in das Heizsystem hineingegeben wird und durch den Stromverbrauch eines Jahres geteilt. Das ergibt dann Werte, die zwischen 4 und 5 liegen und von Laien oder interessierten Lobbyisten so interpretiert werden, dass das entsprechend Vielfache der eingegebenen Energie als Wärme gewonnen wurde.
Die bisher genannten JAZ-Werte (3-5) werden inzwischen jedoch von allen lobbyfernen Experten als irreführend bezeichnet, wenn daraus der Wirkungsgrad der Gesamtanlage abgeleitet wird.
Verantwortungsbewusste Energieberater raten bei der Sanierung eines Gebäudes von dem Einsatz einer Wärmepumpenheizung komplett ab, wenn nicht wenigstens die Konvektionsheizkörper vergrößert oder durch eine Fußbodenheizung ersetzt werden können. Dieses treibt allerdings die Sanierungskosten in schwindelnde Höhen.
Eine Infrarotheizung ist eine Strahlungs-Direktheizung. Direkt, weil ihre Wärmestrahlen ohne aufwendige Technik und ohne Verteilungsleitungen direkt den Raum erwärmen.
Die Photonen der Infrarotstrahlung bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit und ohne Übertragungsverluste durch den Raum und werden von allen Gegenständen so lange reflektiert und absorbiert bis die Energie sich komplett auf Personen und Gegenstände übertragen hat. – Danach sorgt die von Gegenständen und Wänden absorbierte Wärme für eine gleichmäßige Durchdringung des Raumes mit Wärme durch Konvektion.
Die Strahlen können eine Person, die frei im Raum steht, sitzt oder liegt, mehrmals treffen und erwärmen. Wohlgemerkt – es ist die gleiche Strahlung, die wir bereits bezahlt haben. Versuche haben gezeigt, dass beim zweiten Auftreffen die Temperatur des Körpers oder Gegenstands tatsächlich nochmals erhöht wird. – Das ist einmalig und passiert nur bei einer Strahlungsheizung!
Die Luft wird durch Infrarotstrahlen nicht erwärmt. Man sagt, Luft ist für Infrarotstrahlung diatherm, d. h., die Strahlung geht durch Luft verlustfrei hindurch. Bei unseren Sonnenstrahlen ist das auch so. Sie bewegen sich Milliarden von Lichtjahren durch den Weltraum und treffen auf die Atmosphäre unserer Erde verlustfrei auf. Der Wirkungsgrad beträgt fast 100%.
Anmerkung: dieses ist der Wirkungsgrad des Entstehens der Wärme (Primärenergie). Er hat nichts mit dem Wirkungsgrad der abgehenden Wärme (Nutzenergie) einer Raumheizung zu tun. Die Verarbeitung bei der Abgabe erzeugt immer Verluste. Wissenschaftler sagen, dass der physikalisch maximal zu erreichende Wirkungsgrad bei Infrarotheizungen bei ca. 70% (±2,8%) liegt.
Wir haben es dem Wissenschaftler Prof. Dr. Kosack von der TU Kaiserslautern zu verdanken, dass es seit Januar 2023 eine Methode gibt, den Wirkungsgrad eines Infrarot-Heizelementes zu messen. Die Messmethode ist in der DIN EN IEC 60675-3 festgelegt. Sie ermöglicht es endlich, die Effizienz von Infrarot-Heizkörpern zu beurteilen und als eines der Entscheidungskriterien bei der Auswahl der eigenen Heizelemente zu benutzen. Die TU Dresden führt diese Messungen durch. Es wird aber noch eine Weile dauern, bis für alle Hersteller diese Berechnungen durchgeführt worden sind.
Das Jülicher- und auch das Max-Plank-Institut können im Augenblich mit Wasserstoff keine wirtschaftlich machbare Anwendung für das Heizen in Wohn- und Gewerbegebäuden erkennen. Selbst wenn Wasserstoff in Sonnengebieten regenerativ erzeugt wird, ist der Transport nach Europa wirtschaftlich nicht machbar.
Bereits 2014 sind die Überlegungen im Rahmen des Projektes „Desertec“, mit Hilfe von Solarstrom, Wasserstoff zu erzeugen und von Afrika nach Europa zu transportieren, ad acta gelegt worden. Für den Transport mit Tankern brauchten wir zusätzlich zu den vielleicht umbaubaren Öl-Tankern mindestens 1000 weitere für den Transport.
Die Herstellung von Wasserstoff erfordert mehrere Umwandlungen der Aggregatzustände. Dieses geschieht mit Strom. Die Kosten sind für eine privatwirtschaftliche Anwendung völlig inakzeptabel.
Inakzeptabel ist nach den jüngsten Erfahrungen mit Russland auch die Abhängigkeit von ausländischen Lieferanten. Hier allerdings werden wir alle wieder umdenken müssen. Ohne eine globalisierte Wirtschaft werden wir alle nicht mehr überleben können.
Die Globalisierungsgegner, die es in den vergangenen Jahren immer wieder geschafft haben, Freihandelsabkommen durch Meinungsmache zu verhindern, haben uns in einseitige Abhängigkeiten getrieben, die uns heute auf die Füße fallen. Sie verursachen gewaltige wirtschaftliche Schäden dadurch, dass wir uns woanders Energie teuer kaufen müssen, um aus Abhängigkeiten herauszukommen. Besser wäre es gewesen, sich rechtzeitig durch breit gefächerte bilaterale Verträge preisgünstige Energie zu sichern.
Wir benötigen allein in Deutschland jährlich ca. 500 Terrawattstunden (eine halbe Billiarde Watt) an elektrischer Energie. Diese können niemals im eigenen Land produziert werden. Ein europäisches Verbundnetz ist jedoch schon vereinbart. Das gibt Sicherheit für das elektrische Heizen mit Infrarot-Direktheizungen.
Heißes Plasma wie das der Sonne aus einer Kernfusion in einem Magnet-Fusionsreaktor als Energiequelle zu nutzen hätte den Vorteil, dass kein Kohlendioxyd ausgestoßen wird. Aus einem Gramm Wasserstoff ließe sich dabei soviel Energie wie aus 11 Tonnen Steinkohle gewinnen.
Radioaktiver Abfall würde nur in geringen Mengen mit kurzen Halbwertzeiten entstehen. Das Durchschmelzen eines solchen Reaktors ist ausgeschlossen, weil sich die erzeugten Fusionsreaktionen innerhalb von Millisekunden abschalten lassen und Brennstoff auch immer nur für Sekunden in der Reaktorkammer vorhanden ist.
Die Brennstoffe, die zum Betrieb nötig sind, sind preisgünstig für rund 1000 Jahre Weltstromerzeugung vorhanden. In Frankreich haben sich die großen Industrienationen der Welt zu dem Forschungsprojekt ITER zusammengeschlossen, um diese Technik weiter zu entwickeln.
Ein anderes Projekt: in den USA wird an der Verschmelzung von Wasserstoff-Atomkernen mit Hilfe von Laserlicht gearbeitet. Hierbei hat man mit 192 Lasern in dem Bruchteil einer Sekunde 500 Terrawatt erzeugen können. 2,7 Terrawatt benötigt die ganze Welt zur Zeit rund um die Uhr. Wenn dieser Erfolg verstetigt werden könnte, wären alle Energieprobleme der Welt mit einem Schlag gelöst.
Bis damit zu rechnen ist, muss noch viel Forschung betrieben werden und leider brauchen wir die Dekarbonisierung unserer Erde praktisch bereits in den nächsten 2 Jahren.
– Wir können sicher sein – die Energie der Zukunft wird die elektrische Energie sein.
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Links siehst Du eine der weltweit ersten käuflichen Gaphen-Batterien. Es sind bereits für 2024 von dem australischen Unternehmen Graphene Manufacturing Group (GMG) Batterien mit 3-facher Energiedichte und extrem kurzen Ladezeiten angekündigt worden. Sie ermöglichen für Elektroautos eine Kilometerleistung von ca. 1000 km mit einer Batterieladung.
Knopfbatterien wird es bereits am Ende des nächsten Jahres geben. Sie haben eine Aufladezeit von 3 Sekunden.
Wenn es mit solch effizienten Batterien möglich sein wird, Strom aus Photovoltaikanlagen in größeren Mengen zu speichern, steht einer energieautarken Heizung mit Infrarotheizelementen nichts mehr im Weg.
Für den Stromheizer bedeutet diese Entwicklung in Verbindung mit einer Photovoltaik-Anlage den möglichen Entfall der Abhängigkeit von monopolisierten Stromlieferanten – bei NULL- Emissionsausstoß.
Fachleute erwarten in den nächsten Jahren eine ständige Verbesserung des Wirkungsgrads der Photovoltaikmodule – bis zu 70% sind prognostiziert. Die Kosten für die Module sind ständig gesunken.
Solche und ähnliche Entwicklungen werden das elektrische Heizen konkurrenzlos machen. Wird der Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage gewonnen, gespeichert und auch im Winter genutzt, ist eine fast ausgeglichene Energiebilanz in jedem Gebäude möglich.
Rund 25% aller Heizungen in Deutschland basieren noch auf Öl und Gas. Ein Umdenken ist also dringend erforderlich und wird von der Regierung unterstützt. Das zukunftsträchtige und bei grünem Strom klimafreundliche Heizen wird das Heizen mit Infrarot-Technik sein.
Hierbei spielt die Effizienz der Heizelemente eine herausragende Rolle, da die elektrische Energie in Deutschland weltweit die teuerste ist. Energieberater kommen immer häufiger als Ergebnis ihrer Beratung zu dem Schluss, dass die so hoch gelobten Wärmepumpenheizungen insbesondere bei Sanierungen von Gebäuden nicht zu empfehlen sind. Dieses trifft jedoch auf jede Konvektionsheizung zu: die sich unter der Decke bildende Wärme ist oft 8-12°C wärmer als auf dem Fußboden. Wir müssen die Heizung hochregeln, um unsere Wohlfühltemperatur auch am Boden zu erreichen.
Die Verluste unter der Decke werden dadurch noch größer. Wir verschleudern auf diese Weise seit Jahrzehnten Unmengen an Energie! Bei einer Strahlungsheizung geschieht dieses nicht. Sie ist eine Stromdirektheizung, die energiesparend nicht die Luft, sondern direkt den Körper erwärmt.
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