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Fossile Brennstoffe wie Öl und Gas haben den deutschen Haushalten lange Zeit gute Dienste geleistet und waren auch 2018 mit 75% noch immer der dominante Energieträger. Die Heizungsbranche ist jedoch im Wandel begriffen. So strebt die Bundesregierung das Ziel an, Nutz- und Wohngebäude bis 2050 nahezu klimaneutral zu gestalten und nachhaltig zu heizen. Die beste Heizung der Zukunft muss demnach vor allem unter diesen Gesichtspunkten hervorstechen.
Wind of Change für die Zukunft
Was das in der Praxis bedeuten wird, lässt sich in der „Climate Change“-Studie des Bundesumweltamtes nachlesen. Sie wurde unter der Federführung des Öko-Instituts Freiburg und der Mitarbeit des Fraunhofer-Instituts im Juni 2016 fertiggestellt und zeigt Wege und Konzepte (sogenannte Transformationspfade) auf, mit deren Hilfe die bundesweit angestrebte Klimaneutralität erreicht werden soll. Die Ausarbeitung besitzt zwar keinen gesetzgebenden Charakter, wurde vom Ministerium allerdings als Strategiepapier eingestuft und liefert somit einen Ausblick auf unsere Zukunft. Hierbei wurden aktuelle und noch in der Entwicklung befindliche Heizsysteme auf ihre Nachhaltigkeit, finanzielle Belastung und Umweltverträglichkeit geprüft.
Kesseltechniken
Dabei ist zunächst die konventionelle Heizung unter die Lupe genommen worden. Mit den klassischen Brennkesseln lässt sich weder heute noch zukünftig nachhaltig heizen, sodass deren Anteil an der Primärenergieerzeugung bis 2050 um 85% abgesenkt werden wird. Das Heizungssystem verfügt über einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 90% und verursacht nur geringe Anschaffungskosten. Es ist allerdings auch schon sehr lange auf dem Markt präsent und weitgehend ausgereift. So wird der Wirkungsgrad der Brennkessel bis 2050 wohl nur auf 94% ansteigen und sich damit nicht nachhaltig verbessern. Bei größeren Anlagen ab 100 KW werden aber 98% erwartet. Daher wird das traditionelle Heizungssystem wohl auch in 30 Jahren noch vereinzelt in Mehrfamilienhäusern zum Einsatz kommen.
Darüber hinaus zählen Brennkessel, die feste Biomasse (Brennholz, Pellets und Hackschnitzel) verbrennen, zu dieser Kategorie. Im 20. Jahrhundert kamen hierfür zumeist freistehende Öfen zum Einsatz. Aufgrund steigender Komfortansprüche und sinkender Emissionsgrenzwerte setzten sich inzwischen aber Pelletkessel durch. Sie benötigen weniger Platz als herkömmliche Kamine und versorgen sowohl die Heizung als auch die Warmwasserversorgung mit Energie. Ihr Potential ist noch nicht vollkommen ausgereizt. So dürfte ihr durchschnittlicher Wirkungsgrad bis 2050 von derzeit 88 auf 98 Prozent ansteigen, während die Investitionskosten um etwa 20% fallen werden.
Das Holz- bzw. Pellet-Heizungssystem punktet zudem mit Nachhaltigkeit: Das Verbrennen des Materials belastet die Umwelt nicht mit zusätzlichem CO2, da dies während des Wachstums aus der Atmosphäre entnommen wurde. Fossile Brennstoffe setzen hingegen Treibhausgase frei, die über Jahrmillionen im Erdboden gebunden waren. Trotz allem ist der Holz-Brennkessel nur bedingt als Heizung der Zukunft einzustufen. Schließlich sind die Anbauflächen im dicht besiedelten Deutschland begrenzt. Daher wären Holzimporte vonnöten, wenn mehr als die Hälfte der Haushalte mit dieser Methode heizen. Und dies würde den CO2-Fußabdruck der Heizung dann wieder nachhaltig negativ beeinflussen.
Kraft-Wärme-Kopplung
Die KWK-Technik weist zurzeit einen Marktanteil von 15 Prozent auf und wird überwiegend im gewerblichen und industriellen Bereich verwendet. Es handelt sich hierbei um autarke Energiequellen, die die Stromversorgung und das Heizungssystem speisen. Sie werden zurzeit fast ausschließlich von Verbrennungsmotoren angetrieben und als Notstromsysteme verwendet. In der Zukunft sollen sie bis zu 25 Prozent der Haushalte heizen. Die dazu angedachte Bauform ist als Blockheizkraftwerk (BHKW) bekannt. Weil sie mit Erdgas angetrieben werden, eignen sie sich gegenwärtig noch nicht dafür, nachhaltig zu heizen. Mittelfristig werden sie aber wohl auf Brennstoffzellen umgerüstet, die neben Erdgas auch Wasserstoff in Wärme umwandeln können. Nicht zuletzt aus diesem Grund stuft das Bundesumweltministerium BHKWs als einen der zentralen Transformationspfade auf dem Weg zur besten Heizung der Zukunft ein.
Wärmepumpen
Die Wärmepumpe gilt gegenwärtig als Musterbeispiel für Nachhaltigkeit und saubere Energie. Sie gleicht die Temperatur in Innenräumen an, indem sie sich der Umwelt bedient. Dies kann durch die Umgebungsluft, das Grundwasser oder bis zu 100 Meter tief in der Erde platzierte Wärmekollektoren geschehen. Die Wärmepumpe macht sich hierbei den thermodynamischen Kreisprozess zunutze, durch den warme Luftmassen nach oben steigen, während kalte absinken. Sie kann daher gleichermaßen als Heizung und Klimaanlage eingesetzt werden. Ihre Energieeffizienz gilt als unübertroffen, da ihr Wirkungsgrad bis zu 600 Prozent betragen kann. Bei Wärmepumpen wird er als Jahresarbeitszahl (JAZ) angegeben und repräsentiert den wichtigsten Indikatoren für die Refinanzierung durch staatliche Zuschüsse.
Abhängig von der Bauform und Wärmequelle schwankt der Wert zurzeit noch zwischen 3 und 6. In der Zukunft werden die Systeme aneinander angeglichen werden, sodass sich die JAZ um den Wert 4 einpendeln wird. Hierbei sind noch keine technischen Fortschritte bei der Speicherung von Wärme und elektrischer Energie berücksichtigt. Sobald diese Schwierigkeiten gelöst sind, werden Wärmepumpe und Solaranlage als Einheit agieren. Das Gesamtsystem kann dann eine JAZ von 20 erreichen und ist damit der Topfavorit für die beste Heizung der Zukunft. In der Zwischenzeit werden Gas-Wärmepumpen zum Einsatz kommen, die als direkte Nachfolgetechnik klassischer Brennkessel gehandelt werden.
Solarthermie
Die Photovoltaik wird zurzeit selten als Heizungssystem verwendet und dient eher der Stromerzeugung und Warmwasserbereitstellung. Dies geschieht zwar recht kostenintensiv, jedoch auch sehr umweltbewusst und nachhaltig, sodass die Technik als Heizung der Zukunft gehandelt wird. Neben dem finanziellen Aspekt muss es hierfür vor allem inhaltliche Veränderungen geben: Die moderne Solaranlage besteht zu großen Teilen aus Aluminium und Kupfer. Beide Rohstoffe müssen in Zentralafrika und Asien unter immensen Anstrengungen im Tagebau gewonnen werden. Das erhöht zunächst die Produktionskosten und vergrößert den CO2-Fußabdruck. Die Branche erhofft sich, diesen Makel durch den Einsatz neuartiger Materialien (organische Stoffe, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Kunststoff) zu beheben.
Eine weitere Option sind Hausfassaden und Fenster mit solarthermischen Eigenschaften. So befinden sich zurzeit Fenster in der Entwicklung, zwischen deren reflektierenden Scheiben klares Wasser zirkuliert. Es absorbiert einen Teil der einfallenden Sonnenwärme und führt sie der Wasserversorgung und dem Heizungssystem zu. Auf der anderen Seite wird die Oberflächentemperatur der Verglasung reduziert, was einen kühlenden Effekt in den Sommermonaten bewirkt.
Worte wie Donnerhall
„Vom heutigen Tage an müssen alle Politiker in Umweltfragen so schnell denken und handeln, als würden sie ein brennendes Haus löschen. Weil es brennt!“ Ende September 2019 fand sich Greta Thunberg beim Klimagipfel in New York wieder und hielt unter anderem Kanzlerin Merkel den Spiegel vor. Spätestens mit diesem Auftritt haben sich die schwedische Umweltaktivistin und die Fridays-for-Future-Bewegung als dominante Stimme unserer Tage etabliert.
Bei Diskussionen um den Klimawandel spielt die beste Heizung der Zukunft oft nur eine untergeordnete Rolle. Sie müsste aber im Zentrum stehen: Bis heute werden 70% des Energieverbrauchs in Privathaushalten zum Heizen verwendet. Und schnelle Besserung ist nicht in Sicht, da die Lebensdauer von Heizungsanlagen durchschnittlich 30 Jahre beträgt. Die Climate-Change-Studie lässt aber einen klaren Trend erkennen: Klassische Brennkessel haben ihre Zukunft längst hinter sich und werden schrittweise ersetzt. Wie nachhaltig Wärmepumpe, Solaranlage und Co. dabei agieren können, hängt vom technischen Fortschritt, der staatlichen Unterstützung und natürlich dem Willen der Bürger ab. Die hier angesprochenen Systeme stellen demnach nicht zwangsläufig die Heizung der Zukunft dar, sondern repräsentieren nur den aktuellen Stand der Forschung. Sie bieten aber fraglos Anlass dazu, hoffnungsvoll nach vorn zu blicken und werden vielleicht sogar dazu dienen, Brände zu löschen.