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05.12.2018 | Energienutzung | Kommentar | Onlineartikel

Auf dem Weg zu Smart Energy Systems

Autor:
Prof. Dr. Hartmut Frey

Energie wird zur Gebäudeheizung, zur Warmwassererzeugung und als elektrische Energie für Haushaltsgeräte verwendet. Die Effizienz des Energieverbrauchs muss verbessert werden, fordert Hartmut Frey. 


Die Konzeption energieautarker Gebäude basiert auf intelligenten Dämmsystemen und nachhaltiger erzeugter Energie, die im Grunde genommen mit der Erdrotation und der Reaktion der Erde auf die Sonneneinstrahlung zu tun haben. So ist Windenergie nichts anderes, als der Ausgleich von Druckunterschieden, die dadurch entstehen, dass sich die eine Seite der Erde, die der Sonne zugewandt ist, erwärmt, während die andere Seite der Erde sich nachts abkühlt. Die Sonnenenergie wird auch durch Solarthermie und Photovoltaik genutzt. 

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Energieautarke Gebäude

Unsere Welt, in der wir leben, hat die unangenehme Eigenschaft, dass wir für fast alles was wir tun Energie benötigen. Die Energie muss irgendwo herkommen. Fossile Brennstoffe sind Jahrmillionen alt und auf unserem Planeten endlich. 


Wegen besserer Raumausleuchtung und besserer Sichtmöglichkeiten zur Außenumgebung hat der Anteil von Fensterflächen bei bewohnten Gebäuden im Verhältnis zu den Fassadenflächen stetig zugenommen. Ein vermehrter Einfluss der Fenster auf den Energiehaushalt des Gebäudes ist die Folge. Durch Sonneneinstrahlung steigt die Temperatur in den Räumen, was in sonnenreichen Gebieten Energie für die Raumklimatisierung erfordert, während sie bei der Raumheizung sinkt. Ein Fenster ist daher Wärmesenke oder Solarkollektor, und in die Energiebilanz gehen sowohl der Wärmedurchgangskoeffizient als auch der Gesamtenergiedurchfluss ein. 

Energieversorgung wird sich ändern

Um die Energieversorgung auch dann zu sichern, wenn kein Wind geht oder die Sonne nicht scheint, ist es erforderlich, viel stärker als bisher Energiespeichersysteme zu verwenden. Dies bedeutet letztlich Gebäude zu erstellen, die so viel Energie erzeugen und auch speichern, wie ihre Bewohner verbrauchen. Das öffentliche Netz hat damit nur die Aufgabe, beim Ausfall der internen Energieversorgung die Versorgung zu garantieren. 

Die Konsequenz ist eine Umstrukturierung des heute noch zentral ausgerichteten Versorgungssystems von Gebäuden hin zu einem kleinen, dezentralen Energieerzeugungs- und Energiespeichersystem. Erzeugung, Verteilung und Verbrauch werden zu dezentralen Energieversorgungseinheiten im Gebäude zusammengefasst und mit Hilfe geeigneter komponenten-übergreifender Leistungs- und Energiemanagementsysteme gesteuert.

Ein gezieltes Lastmanagement und kontrolliertes Verbraucherverhalten ist dafür ebenso notwendig, wie der Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien. Energieautark sind Gebäude, in denen sowohl im Winter als auch im Sommer behagliche Temperaturen in den Räumen ohne ein separates Heizungs- oder Klimatisierungssystem herrschen, und deren elektrischer Energiebedarf für Wärmepumpen, Computer, Waschmaschinen usw. weitestgehend intern erzeugt wird. Das Ergebnis ist eine positive Raumwahrnehmung, gekoppelt mit einem niedrigen Energieverbrauch. Dabei ist das Passivhaus keine neue Bauweise, sondern ein Baustandard, der besondere Anforderungen bezüglich Architektur, Technik und Ökologie festlegt und nicht auf einen bestimmten Gebäudetyp beschränkt ist. Es ist auch durch Umbauten und Sanierungen möglich, diesen Standard zu erreichen.

Gebäudevernetzung contra Energieversorgungsunternehmen

Für die Energieerzeugung und den Energieverbrauch ist eine genaue Analyse erforderlich, damit es zu keiner negativen Beeinflussung von Energieerzeugung und –verbrauch kommt. Das bedeutet, dass zukunftsweisendes Bauen, beginnend mit dem Planungsprozess, über den aktuellen Stand der technischen Gebäudeausrüstung, Materialwahl, Konstruktion und der Gesetzgebung hinausgehen muss.

Preiserosion und Dezentralisierung werden dazu führen, dass es zukünftig keine Energieversorger in der bisherigen Form mehr gibt. Künftig wird es zu einem unkomplizierten Austausch von Energie in der Nachbarschaft kommen und so zum Aufbau eines dezentralen Energiemarkts führen. Hinzu kommt, dass das Energiesystem der Zukunft verstärkt künstliche Intelligenz einsetzen wird. Die künstliche Intelligenz wird die Basis für ein nachhaltiges, dezentralisiertes und dekarbonisiertes Energiesystem sein.

Es gibt keinen anderen Weg, die Energie aus hunderttausenden Smart Energy Systems zu verteilen und dabei mit noch mehr "Prosumern" – also Konsumenten, die zugleich auch Produzenten sind – zu interagieren. Smarte Technologien werden nicht nur das Antlitz der Energieversorger verändern.

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