Glossar
Beim Arbeitspreis werden die Anschaffungs- und Betriebskosten eines BHKW auf die voraussichtlich produzierte Energiemenge umgerechnet. Somit ergibt sich der Preis in Cent/kWh, welchen der Eigentümer des BHKW für Strom- und Wärmeerzeugung bezahlen muss.
Siehe auch: Contracting
Asynchrongeneratoren werden häufig bei der mobilen Energieerzeugung in kleinen bis mittleren Leistungsbereichen eingesetzt. Hierbei wird der magnetisch erregte Rotor des Generators durch eine Kraftmaschine (z.B. Verbrennungsmotor) angetrieben, wodurch eine Spannung am Stator indiziert wird und dreiphasiger Wechselstrom (Drehstrom) abgegriffen werden kann.
Ausdehnungsgefäße sind in hydraulische Systeme (z.B. Heizsysteme) eingebunden und kompensieren Volumenschwankungen der Hydraulikflüssigkeit und verhindern somit die Beschädigung von Rohrleitungen und Druckbehältern.
Siehe auch: Membranausdehnungsgefäß
Bei der Verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen entsteht Kohlenstoffdioxid (CO2) bei der chemischen Verbindung von Kohlenstoff (C), welcher im Brennstoff enthalten ist und Sauerstoff (O2), welcher in der zugeführten Luft enthalten ist. CO2 ist ein Treibhausgas und nach wissenschaftlichen Erkenntnissen maßgeblich an der Klimaerwärmung beteiligt.
Contracting ist eine Dienstleistung, bei welcher die Investitionskosten für den Einbau von Energieversorgungsanlagen (z.B. Blockheizkraftwerke) an ein Unternehmen ausgelagert werden, um den Gebäudeeigentümer finanziell zu entlasten. Der Gebäudeeigentümer zahlt i.d.R. einen vorher festgelegten Betrag je Betriebsstunde der Anlage innerhalb einer vorher vereinbarten Vertragslaufzeit. Nach dieser Vertragslaufzeit hat der Gebäudeeigentümer die Möglichkeit, die Anlage für einen Restbetrag (ähnlich wie beim Leasing eines PKW) zu kaufen.
Drehstrom ist ein dreiphasiger Wechselstrom (Dreiphasenwechselstrom). Die einzelnen Wechselströme / Wechselspannungen besitzen die gleiche Frequenz und sind zueinander um 120 Grad phasenverschoben. In europäischen Niederspannungsnetzen beträgt die Frequenz 50 Hz bei einer Spannung von 400 V zwischen den Außenleitern.
Rund die Hälfte des Energieverbrauchs in Deutschland fällt bei der Wärmeerzeugung an. Das EEWärmeG stellt das gesetzliche Ziel auf, den Wärme- und Kältebedarf von Gebäuden bis zum Jahr 2020 mit mindestens 14 % Erneuerbaren Energien bzw. Energie aus Kraft-Wärme-Kopplung zu decken. Eigentümer von Neubauten sind dadurch verpflichtet, einen festgelegten Anteil ihres Wärme- und/oder Kälteenergiebedarfs durch Erneuerbare Energien oder Kraft-Wärme-Kopplung zu gewinnen. Durch ein zusätzliches Marktanreizprogramm werden neben Anlagen in Neubauten auch Anlagen in Altbauten staatlich gefördert.
Die elektrische Leistung ist das Produkt aus Strom und Spannung:
Pel = U * I
Bei sinusförmigen Größen wird die elektrisch nutzbare Leistung als Wirkleistung bezeichnet, deren Augenblickswert mit dem Phasenverschiebungswinkel cos(?) berechnet wird:
Pel = U * I * cos?
Erdgas ist ein brennbares Gasgemisch, welches zum größten Teil aus Methan besteht. Weitere Anteile sind in geringeren Mengen Ethan, Propan und Butan. Durch seine kurzkettigen Moleküle ist Erdgas im Gegensatz zu flüssigen Brennstoffen (z.B. Heizöl, Benzin oder Diesel) wesentlich klimafreundlicher bei der Verbrennung.
Emissionsbeispiele:
| Erdgas | ca. 0,2 kgCO2/kWh |
| Leichtöl | ca. 0,26 kgCO2/kWh |
| Schweröl | ca. 0,28 kgCO2/kWh |
| Braunkohle | ca. 0,4 kgCO2/kWh |
Die Frequenz des Wechselstroms errechnet sich aus dem Kehrwert der Periodendauer und wird in der Einheit Hertz [Hz] angegeben. In Deutschland beträgt die Netzfrequenz 50 Hz.
Gasmotoren sind spezielle Verbrennungsmotoren, welche meistens nach dem Otto-Prozess mit gasförmigen anstelle von flüssigen Brennstoffen arbeiten. Gasmotoren zeichnen sich im Gegensatz zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren vor allem durch einen höheren Wirkungsgrad und bessere Emissionswerte aus.
Generatoren dienen der Erzeugung von Strom. Dabei wird der magnetisch erregte Rotor des Generators durch eine Kraftmaschine (z.B. Verbrennungsmotor) angetrieben, wodurch eine Spannung am Stator indiziert wird und Strom an den Polen abgegriffen werden kann.
Als Grundlast wird die zeitlich unabhängige Produktionsmenge von Strom oder Wärme bezeichnet, welche während eines Tages nicht unterschritten wird.
1 GWh = 1000 MWh = 1.000.000 kWh
siehe: Kilowattstunde (kWh)
Ein (Heiz-)Kessel dient der Erhitzung von Wasser, welches in Heizsysteme eingespeist wird. Hierbei wird in einer Brennkammer, welche von wasserführenden Rohren umgeben ist, je nach Kesselbauart gasförmiger, flüssiger oder fester Brennstoff verbrannt. Zu den gängigen Kesseltypen gehören Gasheizkessel, Ölheizkessel und Pelletheizkessel.
Siehe: Brennwertkessel, Niedertemperaturkessel
Je nach Dämmzustand des Gebäudes und der Größe der Heizflächen wird eine bestimmte Vorlauftemperatur des Heizsystems benötigt, um die Raumtemperatur bei gegebener Außentemperatur auf ein gewünschtes Niveau einzustellen. Dazu wird eine Heizkurve in einen Regler des Heizsystems programmiert, welcher mit Hilfe eines Außentemperatursensors die Vorlauftemperatur regelt. Durch eine optimal angepasste Heizkurve können Heizkosten eingespart werden.
Die Heizlast gibt die erforderliche Heizleistung für ein Gebäude an, wonach die Heizungsanlage dimensioniert wird. Bei der Errechnung der Heizlast nach DIN EN 12831 fließen einerseits die Wärmeverluste der Bausubstanz ein und andererseits der Wärmeaufwand, welcher nötig ist, um bei Außenwitterung eine gleichmäßige Erwärmung aller Räume des Gebäudes zu gewährleisten.
Die Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) ist eine Bundesrechtsverordnung über die Honorare von Architekten- und Ingenieursleistungen in der Bundesrepublik Deutschland. Weitere Informationen erhalten Sie unter:
http://www.hoai.de/online/HOAI-Text/teil_9.php
Als Heizwert (unterer Heizwert) wird die bei der Verbrennung entstehende Wärmemenge bezeichnet, ohne dabei die im Abgas enthaltene Kondensationswärme zu berücksichtigen.
Siehe: Brennwert
Da einerseits der Druck im Heizungssystem mit zunehmender Distanz zur Umwälzpumpe abnimmt und andererseits verschiedene Wärmemengen in separaten Räumen benötigt werden, müssen die Strömungswiderstände der Heizkörper durch Variieren der Eintrittsquerschnitte angepasst werden, sodass eine optimale Verteilung der Heizenergie erfolgen kann. Der hydraulische Abgleich stellt somit sicher, dass das Heizsystem wirtschaftlich arbeitet und ist im Rahmen der EnEV für zu erstellende oder zu sanierende Anlagen Pflicht.
Wird eine stromerzeugende Anlage autark betrieben, d.h. ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz, so befindet sich diese im Inselbetrieb (Inselanlage).
Das Jahresdauerlinien-Diagramm trägt die benötigte Wärmeleistung eines Gebäudes in kW über die Anzahl der Jahresstunden auf. Dabei sinkt die Jahresdauerlinie häufig mit zunehmender Anzahl der Jahresstunden ab, da in den Sommermonaten weniger Wärmeleistung als in den Wintermonaten benötigt wird.
Ein (Heiz-)Kessel dient der Erhitzung von Wasser, welches in Heizsysteme eingespeist wird. Hierbei wird in einer Brennkammer, welche von wasserführenden Rohren umgeben ist, je nach Kesselbauart gasförmiger, flüssiger oder fester Brennstoff verbrannt. Zu den gängigen Kesseltypen gehören Gasheizkessel, Ölheizkessel und Pelletheizkessel.
Siehe: Brennwertkessel, Niedertemperaturkessel
Als Kondensation wird der Übergang vom gasförmigen zum flüssigen Aggregatzustand eines Stoffes bezeichnet. Wenn heiße Luft abgekühlt wird kann sie weniger Wasser speichern, was dazu führt, dass der in der Luft enthaltene Wasserdampf kondensiert.
Siehe: Brennwertkessel
Kilowattstunde ist die physikalische Einheit für Leistung bezogen auf eine Stunde. Kilo (k) ist ein Multiplikationsfaktor von 1.000, Watt (W) ist die Einheit für Leistung und Stunde (h) bezieht sich auf den Zeitraum (3.600 Sekunden), in dem die Leistung gemessen wird. Die Einheit kWh wird sowohl für thermische als auch für elektrische Leistung verwendet.
Beispiele:
Läuft ein Heizkessel mit 5 kW Leistung für 3 Stunden, so hat er (ohne die Verluste zu berücksichtigen) eine Wärmemenge von 15 kWh geliefert.
Ist ein Baustrahler mit 1.000 Watt Leistung 12 Stunden in Betrieb, so hat er in dieser Zeit 12 kWh Strom verbraucht.
Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird durch einen gekoppelten Verbrennungsprozess elektrischer Strom erzeugt und die dabei anfallende Prozesswärme für Heizzwecke verwendet. Durch diese Kombination treten sehr geringe Prozessverluste auf, wodurch die Kraft-Wärme-Kopplung sehr energieeffizient ist – im Gegensatz zur herkömmlichen, getrennten Strom- und Wärmeerzeugung. Blockheizkraftwerke nutzen das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung.
Siehe: Blockheizkraftwerk
Ziel des KWKG ist es, den Beitrag der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung in Deutschland auf 25 % auszubauen. Um dieses Ziel zu verwirklichen, hat die Bundesregierung mit der neuesten Fassung (ab 01. Januar 2009) Marktanreize in Form von Zuschüssen und Einspeisevergütungen für KWK-Anlagen geschaffen.
Bei der Verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen wird chemische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Wird ein Teil dieser Wärmeenergie mit dem Abgas ungenutzt an die Umwelt abgegeben, so handelt es sich um einen latenten Abgasverlust.
Geräte, die elektrischen Strom benötigen, nehmen Leistung auf, wenn sie an eine Strom- oder Spannungsquelle angeschlossen werden. Dabei hängt die Leistungsaufnahme von der benötigten Energiemenge des Gerätes ab.
LPG (Liquefied Petroleum Gas) ist durch Kühlung oder Kompression verflüssigtes Gas.
Membran-Ausdehnungsgefäße sind geschlossene Ausdehnungsbehälter, die in ihrem Inneren mit einer flexiblen Membran ausgestattet sind. Die Membran trennt die Hydraulikflüssigkeit von einer Gaskammer, welche in der Regel mit Stickstoff gefüllt ist. Beim Ausdehnen der Hydraulikflüssigkeit wird das Gasvolumen demnach komprimiert, was dazu führt, dass der Druck im hydraulischen System annähernd gleich bleibt.
Siehe: Ausdehnungsgefäß
Mikro-KWK-Anlagen in Form von Mikro-BHKW finden sich im untersten Leistungssegment der KWK-Anlagen wieder und werden vorwiegend in Ein- und Mehrfamilienhäusern eingesetzt. Sie besitzen eine elektrische Leistung < 10 kW.
Das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) klassifiziert KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung < 50 kW als Mini-KWK-Anlagen. Häufige Einsatzbereiche dieser Anlagen sind Hotels, Mehrfamilienhäuser, Schulen, Seniorenheime, Freizeit- und Erholungszentren, Gewerbehöfe usw. Mini-KWK wird bundesweit vom Staat gefördert.
Siehe: Einsatzgebiete Mini-BHKW
Ist eine Maschine in der Lage, ihre Leistungsabgabe einer veränderlichen Last anzupassen, so kann sie modulierend betrieben werden. Bezogen auf ein BHKW bedeutet dies, dass je nach benötigter Strom- oder Wärmemenge die Brennstoffzufuhr des Motors anpasst wird, wodurch eine effizientere Betriebsweise möglich ist. Hierbei kann ein BHKW entweder strom- oder wärmegeführt betrieben werden.
1 MWh = 1.000 kWh
siehe: Kilowattstunde (kWh)
Bei der Nachverstromung wird nicht benötigte Abwärme eines BHKW zur Stromerzeugung genutzt. Hierbei werden Fluide mit sehr niedrigen Verdampfungstemperaturen verdampft, um anschließend Dampfturbinen anzutreiben. Dieser sogenannte ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) ist jedoch erst bei sehr großen BHKW wirtschaftlich anwendbar.
Siehe: Ausdehnungsgefäß
Bei einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage ist die Nennleistung die vom Hersteller angegebene maximal erreichbare elektrische Leistung.
Die Nennwärmeleistung ist die während des Dauerbetriebes einer Heizung maximal erreichbare Wärmeleistung.
Bei der Netzeinspeisung wird elektrischer Strom in das Stromnetz eingespeist. Dies geschieht entweder zentral (z.B. Kohlekraftwerk) oder dezentral (z.B. Blockheizkraftwerk). Die dezentrale Stromeinspeisung wird staatlich gefördert und muss in jedem Fall vom jeweiligen Netzbetreiber genehmigt werden. Bei der Einspeisung kann das Netz in manchen Fällen durch Blindstrom “verschmutzt” werden, was jedoch durch zwischengeschaltete Blindstromkompensationsanlagen verhindert werden kann.
Siehe: Blindstrom, Blindstromkompensation, Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Ein Niedrigenergiehaus ist ein in der Energieeinsparverordnung (EnEV) festgelegtes Anforderungsniveau für Neubauten und sanierte Altbauten. Per Definition hat ein Niedrigenergiehaus einen Heizwärmebedarf von 40 – 70 kWh/m2 pro Jahr.
Siehe: Energieausweis
Ein Normkubikmeter ist die Menge eines Gases, welche unter Normbedingungen (15° C Temperatur, 1.024 mbar Umgebungsdruck und 0 % Luftfeuchtigkeit) ein Volumen von 1 m3 einnimmt.
NT-Kessel werden, wie der Name besagt, mit niedrigen Kesseltemperaturen betrieben. Dadurch ist die Temperaturdifferenz zwischen Kesselwasser und Vorlauf des Heizsystems sehr gering, wodurch die Wärmeverluste im Vergleich zu älteren Standardkesseln deutlich niedriger sind. Bei gleitender Betriebsweise eines NT-Kessels wird die Kesselwassertemperatur ständig der erforderlichen Vorlauftemperatur angepasst.
Der Nutzungsgrad eines Heizkessels ist das Verhältnis von nutzbar gewordener Wärmemenge (in kWh) zur eingesetzten Brennstoffmasse (in kg).
Siehe: Wirkungsgrad
Ökostrom ist aus erneuerbaren Energiequellen (z.B. Windkraft, Wasserkraft und Sonnenenergie) gewonnener Strom.
Siehe auch: Erneuerbare Energien
Um Hubkolbenmotoren möglichst verschleißarm zu betreiben, müssen bewegliche Teile durch Öl geschmiert werden. Während des Motorbetriebs unterliegt das Öl jedoch einem Alterungsprozess und verliert allmählich seine physikalischen und chemischen Eigenschaften, wodurch wiederum das Betriebsverhalten des Motors negativ beeinflusst wird. Aus diesem Grunde empfiehlt der Motorenhersteller einen Ölwechsel nach einer bestimmten Laufzeit des Motors. Beim Ölwechsel wird das “Altöl” gegen neues Öl ausgetauscht.
Bereits zur Urzeiten machte sich der Mensch das Feuer zunutze und verwendete als Brennmittel Holz. Weltweit betrachtet ist Holz immer noch einer der wichtigsten Energieträger und wird zum Betrieb von Kochstellen und zu Heizzwecken verwendet. In unseren Breiten möchten die Menschen den Komfort eines modernen Heizsystems nicht mehr missen, das ohne Holzhacken und Feuermachen einfach selbstständig die gewünschte Raumtemperatur hält. Hierfür wird seit einigen Jahren mit Pelletkesseln eine passende Lösung geboten. Bei Holzpellets handelt es sich um zerkleinerte Holzteilchen, die zu kleinen “Würmern” geformt wurden. Eine genormte Form ermöglichte den einfacheren Transport mit einem Silofahrzeug (ähnlich wie die Versorgung mit Heizöl) und den Kesselherstellern die Entwicklung von passenden Brennern, die mit diesem Brennstoff umgehen können. Holz als natürlicher Rohstoff hat eine sehr gute Ökobilanz, da bei dessen Verbrennung nur so viel CO2 entsteht, wie vorher beim Wachstum des Baumes gebunden wurde. Für die Trocknung und Pressung hingegen wird noch weitere Energie benötigt, die etwa 20 % von dem Energiegehalt der Pellets entspricht. Von der Anlagentechnik her ist die Einbindung problemlos, da diese Systeme hohe Vorlauftemperaturen gestatten und so auch in Bestandsobjekten ohne aufwändige Änderungen an der Wärmeverteilung einzusetzen sind. Für empfohlene Pufferspeicher, aber vor allem für die Lagerung (Pelletbunker), ist ein höherer Platzbedarf erforderlich. Für die Stromversorgung des Objektes stellt der Einsatz von Holzpellets aktuell keine Alternative dar. Die ersten Anbieter, die Blockheizkraftwerke auf Pelletbasis entwickelten, sind wieder verschwunden, jedoch stecken andere bereits in der Entwicklung.
Durch die Photovoltaik (PV) lässt sich die Lichtenergie (Sonne) direkt in elektrische Energie umwandeln. Zur Anwendung kommen hauptsächlich siliziumbasierte Halbleitertechnologien. Bei der Absorption eines Photons vom Sonnenlicht kommt es in der Materie zu Ladungsverschiebungen. Die gebildeten “Elektron-Loch-Paare” würden sich normalerweise schnell rekombinieren und die Energie in Form von Wärme wieder abgeben. Ein durch Dotierung erzeugtes inneres elektrisches Feld (pn-Übergang) verhindert dies. Die Ladungsträger bleiben getrennt, und es ist eine Spannung zwischen “oben” und “unten” der Zelle messbar. Eine Vielzahl solcher Zellen werden in Reihe geschalten und in einem Solarmodul zusammengefügt, was durch eine Glasschicht vor Umwelteinflüssen geschützt wird.
Der produzierte Gleichstrom mehrerer Solarmodule, den wir typischerweise nutzen, wird mittels eines Wechselrichters in “normale” Wechselspannung gewandelt.
Der produzierte Strom wurde in der Vergangenheit durch das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) großzügig gefördert, sodass eine Nutzung des Stromes im selben Objekt keine Vorteile brachte und eine Volleinspeisung ins Netz profitabel war. Egal ob auf dem Dach eines stromintensiven Unternehmens oder auf einer leerstehenden Scheune, für die Objektversorgung an sich war der Einsatz der Photovoltaik unerheblich.
Mit der Novellierung im EEG 2012 wird erstmals die Vergütung bei der Volleinspeisung unterhalb der typischen (Bezugs-)Stromkosten liegen. Die politisch gewollte weitere Absenkung und Stromkostensteigerungen werden diesen Effekt verstärken.
Der mögliche Eigenverbrauch des Objektes wird künftig an Bedeutung gewinnen und sowohl die Objekttypen (Stromabnahme vor Ort) als auch die Anlagengrößen (Tendenz zu kleineren Anlagen) beeinflussen.
Die mögliche Eigenerzeugung von Strom mittels Photovoltaik wird stark vom Nutzungsverhalten des jeweiligen Objektes abhängen. Da im Winter und in den Abendstunden meist der Strombedarf höher ist als in sonnenreichen Mittagsstunden, wird nur ein Teil des Strombedarfes hieraus erfolgen können, so geht man z.B. in Wohngebäuden von einem nutzbaren Anteil von ca. 30 % aus PV aus.
Der Strom aus einer PV-Anlage lässt sich nur indirekt für die Wärmeversorgung eines Objektes nutzen. Hierbei könnte z.B. eine Wärmepumpe in Frage kommen. Der mögliche Nutzungsanteil sollte nicht überbewertet werden, da genau wie bei der Solarthermie die maximalen Erträge aus der PV-Anlage selten mit dem maximalen Wärmebedarf des Objektes übereinstimmen werden. Es sind weiterhin die Einschränkungen hinsichtlich eines wirtschaftlichen Einsatzes einer Wärmepumpe (Anforderung an eine Niedertemperatur-Wärmeverteilung) zu beachten.
Als Primärenergie wird Energie bezeichnet, welche aus natürlich vorkommenden Energiequellen (Kohle, Gas, Wind- und Sonnenenergie, Wasserkraft) zur Verfügung steht, d.h. ohne dass die Energiequelle zuvor umgewandelt worden ist (wie es z.B. bei Heizöl der Fall ist).
Der (Jahres-)Primärenergiebedarf spielt eine maßgebende Rolle bei der Beurteilung des Heizenergiebedarfs von Gebäuden und ist das Hauptergebnis der Energiebedarfsrechnung nach DIN V 18599. Er gibt an, welche Energiemenge zur Deckung des Heizenergiebedarfs (einschl. Brauchwasser) eines Gebäudes nötig ist. Dabei werden Gebäudeverluste, Anlagenverluste und Prozesskettenverluste der Brennstoffbereitstellung berücksichtigt. Die Obergrenzen für den Primärenergiebedarf sind in der Energieeinsparverordnung (EnEV) festgelegt.
Bei der Erneuerung einer Heizungsanlage wird oft nur die direkte Verbrauchssenkung vor Ort sichtbar, wohingegen die Primärenergieeinsparung berücksichtigt, wie viel Energie in der gesamten Energieumwandlungskette eingespart wird. Hierdurch kann die Energieeinsparung im Gesamtbild besser beurteilt werden, denn in vielen Fällen ist die Brennstoffeinsparung vor Ort nicht so beträchtlich wie die Primärenergieeinsparung.
Der Primärenergiefaktor gibt das Verhältnis von eingesetzter Primärenergie zur nutzbaren Endenergie an. Dies geschieht unter Berücksichtigung der Umwandlungsverluste sowie des Energieaufwands des Transports und der Gewinnung des Brennstoffs. Je kleiner der Primärenergiefaktor, desto umweltfreundlicher und effizienter ist die verwendete Energieform.
Beispiel:
Der deutsche Strom-Mix hat einen Primärenergiefaktor von 2,6 (lt. EnEV). Das bedeutet für 1 kWh Strom müssen 2,6 kWh Primärenergie aufgewendet werden. Ein XRGI-15 BHKW besitzt einen Primärenergiefaktor von 0,5.
Prozesswärme wird bei Verbrennungsprozessen erzeugt und kann als Abwärme für verschiedene Zwecke (z.B. Heizwasser als Abwärme eines BHKW) genutzt werden. Wird Prozesswärme ungenutzt an die Umgebung abgegeben, so ist der Prozess verlustbehaftet.
In der Heizungstechnik werden Pufferspeicher zum Speichern von erwärmtem Heizwasser genutzt, um einerseits ein ständiges Takten des Wärmeerzeugers (z.B. Heizkessel) zu vermeiden und andererseits kurzfristig große Wärmemengen zur Verfügung stellen zu können. Pufferspeicher sorgen somit für ein effizienteres Betriebsverhalten der Heizungsanlage.
Als Rücklauftemperatur wird die Temperatur des aus dem Heizsystem zurückgeführten Heizwassers bezeichnet.
Der Seiliger-Kreisprozess ist ein thermodynamischer Vergleichsprozess für Verbrennungsmotoren, welcher sowohl den Gleichdruckprozess (Diesel-Prozess) als auch den (Otto-Prozess) berücksichtigt.
Als Smart Grid (engl.) wird ein intelligentes Stromnetz bezeichnet, welches alle zentralen und dezentralen Stromerzeuger sowie Speicher und Verbraucher kommunikativ verknüpft, um eine lastoptimierte Steuerung der Erzeuger zu ermöglichen. Dies ist bei einem stetig zunehmenden Anteil an dezentral erzeugtem Strom aus Kraft-Wärme-Kopplung und Erneuerbaren Energien zwingend notwendig, um Netzschwankungen und Lastspitzen zu kompensieren, damit die Stabilität des Stromnetzes weiterhin gewährleistet werden kann.
Siehe: Virtuelles Kraftwerk
Bei solarthermischen Anlagen handelt es sich um ein relativ einfaches Prinzip.
Jeder Gegenstand, welcher der Sonne ausgesetzt wird, erwärmt sich. Je dunkler ein Gegenstand ist, desto mehr wird von der Strahlungsenergie absorbiert, und so wird dieser Effekt auch “Absorption” genannt.
Dies kann man sich leicht zunutze machen, und so sieht man gelegentlich ein schwarz lackiertes Regenfass oder einen Plastiksack, welcher als Outdoor-Dusche genutzt wird.
Auch in professionellen Heizsystemen kann man die Sonnenenergie nutzbar machen. Hierzu verwendet man Solarkollektoren, die im Wesentlichen aus dünnen Rohren bestehen, die – zur Vergrößerung des Effektes – auf einem schwarz lackierten Blech befestigt sind. In diesem Rohr fließt ein Wärmeträgermedium (Wasser-Glykol-Gemisch), welches das erwärmte Wasser zum Heizsystem transportiert. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen sind die Kollektoren durch eine Glasplatte geschützt. Um Wärmeverluste (am Kollektor) zu verringern und den Ertrag zu steigern, kann man auch auf Röhrenkollektoren zurückgreifen. Hier befindet sich das Rohr in einer Glasröhre, die evakuiert wurde. Das nun im Rohr herrschende Vakuum ist ein sehr schlechter Wärmeleiter.
Im Bereich der Trinkwassererwärmung sind so “bis zu 60 %” der benötigten Energie durch solarthermische Anlagen zu decken. In Wohngebäuden macht die Trinkwassererwärmung jedoch nur etwa 12 % des gesamten Wärmebedarfs aus, sodass der Anteil der solaren Nutzung am gesamten Wärmebedarf mit ca. 5 % im Gebäudebestand relativ gering ausfällt.
Die solare Wärme lässt sich aber auch für die Gebäudeheizung nutzen, auch wenn der Wärmebedarf meist im Gegensatz zur Sonnenscheindauer steht.
Wesentlich für eine Heizungsunterstützung ist ein gut abgestimmtes Heizsystem, welches geringe Systemtemperaturen der Heizungsanlage erlaubt. Hierfür sind Flächenheizungen (wie Wand- oder Fußbodenheizung) für eine effektive Nutzung dringend empfohlen. Im energieeffizienten Neubau lassen sich dann auch erhebliche Anteile an solarer Deckung realisieren. In Bestandsgebäuden liegt dieser Wert meist im Bereich von 15-20 %.
Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel thermische Energie ein Stoff bezogen auf eine Temperaturänderung von einem Kelvin aufnehmen kann.
Die Stern-Dreieck-Transformation ist eine Schaltungsart in der Leistungselektronik. Sie wird häufig verwendet, um Maschinen mit großen Leistungen zu betreiben. Dabei wird die Sternschaltung zum Anfahren und die Dreieckschaltung zum kontinuierlichen Betreiben der Maschine genutzt.
Der Begriff “stromerzeugende Heizung” wird im Zusammenhang mit der Kraft-Wärme-Kopplung verwendet. Hierbei wird die Abwärme des Verbrennungsprozesses der Stromerzeugung zur Speisung des Heizsystems genutzt, wodurch die Anlagenverluste im Vergleich zur getrennten Strom- und Wärmeerzeugung deutlich geringer ausfallen.
Siehe: Kraft-Wärme-Kopplung
Die thermische Leistung ist die von einem Fluid (z.B. Heizwasser) abgegebene Wärmeenergie pro Zeiteinheit, welche in kW angegeben wird.
Thermische Kraftwerke nutzen Verbrennungswärme zur Erzeugung von elektrischem Strom. Zu den thermischen Kraftwerken gehören Dampfkraftwerke (z.B. Kohle- und Atomkraftwerke) sowie Gasturbinenkraftwerke als auch Blockheizkraftwerke. Wird die Abwärme des Verbrennungsprozesses nicht zum Heizen genutzt, so werden lediglich Wirkungsgrade von rund 40 % erreicht. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung, wie sie z.B. in Blockheizkraftwerken angewendet wird, können Wirkungsgrade von über 90 % erreicht werden, wodurch die Primärenergie optimal genutzt werden kann.
Umwälzpumpen gehören zu den Kreiselpumpen, welche das Strömungsmedium in ihrer Mitte ansaugen und durch Zentrifugalkräfte nach außen hin beschleunigen, wodurch ein Volumenstrom durch die Druckerhöhung zustande kommt. In Heizsystemen sorgen Umwälzpumpen für die Zirkulation des Heizwassers.
Verbrauchsspitzen sind tages- oder jahreszeitabhängige Lastspitzen, in welchen der Strom-, Gas- oder Wärmebedarf eines Objektes bzw. eines Energieversorgungsnetzes sein Maximum erreicht.
Ein Viertaktmotor ist ein nach dem Diesel- oder Otto-Kreisprozess arbeitender Hubkolbenmotor mit 4 Takten im Kreisprozess. Die vier Takte werden im Folgenden anhand eines Gasmotors auf einen Zylinder bezogen erklärt:
- Ansaugen: Der Kolben befindet sich nach dem oberen Totpunkt (OT) in einer Abwärtsbewegung, und durch das geöffnete Einlassventil wird das Verbrennungsgemisch (Luft + brennbares Gas) angesaugt.
- Verdichten: Ein- und Auslassventil sind geschlossen, und der Kolben befindet sich nach dem unteren Totpunkt (UT) in einer Aufwärtsbewegung, wodurch das zuvor angesaugte Gasgemisch verdichtet wird. Durch die Verdichtung erhöht sich die Temperatur des angesaugten Gasgemisches. Kurz vor dem Erreichen des OT wird das Gemisch durch einen Zündfunken der Zündkerze gezündet.
- Arbeit leisten: Die durch den Zündfunken initiierte Verbrennung des Gasgemisches erhöht den Druck im Zylinderraum, wodurch eine Kraft auf den Kolben ausgeübt wird, die wiederum auf die Kurbelwelle übertragen wird. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens nach dem OT wird somit Arbeit geleistet.
- Ausstoßen: Nach dem UT wird das Auslassventil geöffnet und das Abgas durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens aus dem Zylinderraum ausgestoßen.
Ein virtuelles Kraftwerk ist der kommunikative Zusammenschluss mehrerer dezentraler Energieerzeuger (z.B. Mini-BHKW). Die gekoppelte Leistung der einzelnen Stromerzeuger kann derjenigen eines Großkraftwerks entsprechen. Besonders in Hinsicht auf schwankenden Strom aus erneuerbaren Energien und dezentraler Kraft-Wärme-Kopplung sind virtuelle Kraftwerke mit einer intelligenten Steuerung eine Grundvoraussetzung für die Stromerzeugung der Zukunft.
In der Heizungstechnik ist die Vorlauftemperatur die Temperatur des den Wärmeerzeuger (z.B. Heizkessel) verlassenden Heizmediums, welches in das Heizsystem gespeist wird. Die Vorlauftemperatur ist abhängig von der Heizlast und der Größe der Heizflächen.
In der Heizungstechnik kann eine Vorrangschaltung in mehreren Fällen verwendet werden. Bei kleinen Wärmeerzeugern findet oft eine Vorrangschaltung statt, wenn Brauchwasser benötigt wird. Hierbei hat die Brauchwassererhitzung Vorrang vor der Heizwassererhitzung. Ein weiterer möglicher Anwendungsfall ist die Vorrangschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Wärmeerzeugern, beispielsweise BHKW und Brennwertkessel. Hier wird eine möglichst lange Laufzeit des BHKW angestrebt, wodurch dieses einen Vorrang bei der Wärmeeinspeisung gegenüber dem Brennwertkessel besitzt.
Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, welcher seine Polung in einer bestimmten Frequenz ändert. Die Verläufe von Strom und Spannung nehmen dabei einen sinusförmigen Verlauf über die Zeitachse ein. In Deutschland beträgt die Frequenz des Wechselstroms 50 Hz.
Der Wirkungsgrad ist durch das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand definiert. Als Nutzen gilt dabei die abgegebene Leistung (Nutzleistung) und als Aufwand die zugeführte Leistung. Der Wirkungsgrad ist eine dimensionslose Größe und kann zwischen 0 und 100 % liegen. Je höher der Wirkungsgrad einer Maschine ist, desto effizienter arbeitet diese.
Beispiele:
| BHKW | bis zu 96 % |
| Kohlekraftwerke | bis zu 40 % |
| Solarzelle | bis zu 27 % |
| Windkraftanlage | bis zu 50 % |
| herkömmliche Glühbirne | bis zu 5 % |
Der Wärmebedarf (bzw. die Heizlast) gibt die erforderliche Heizleistung für ein Gebäude an, wonach die Heizungsanlage dimensioniert wird. Bei der Errechnung des Wärmebedarfes nach DIN EN 12831 fließen einerseits die Wärmeverluste der Bausubstanz ein und andererseits der Wärmeaufwand, der nötig ist, um bei Außenwitterung eine gleichmäßige Erwärmung aller Räume des Gebäudes zu gewährleisten.
Wärmemengenzähler werden zur Messung von Wärmeenergie eingesetzt, die in einen Heizkreislauf eingespeist wird. Der Wärmemengenzähler misst dabei den Volumenstrom des Heizwassers und die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf des Heizsystems.
Unsere Umgebung steckt voller Energie, jedoch ist diese in der vorliegenden Form nicht immer für uns nutzbar zu machen. Wasser mit 10° C hat sicherlich mehr Energie gespeichert als Wasser mit 3° C, jedoch könnten wir beliebig viel Wasser mit 10° C in eine Wanne einlassen, ohne dass wir ein angenehm temperiertes Badewasser erhalten. Energie “fließt” immer vom höheren Energieniveau zum niederen. Möchte man diesen Prozess umkehren, ist zwingend physikalische Arbeit zu verrichten, für die man Antriebsenergie benötigt. Eine Wärmepumpe ist so ein Gerät, das es ermöglicht, Wärme von einem kälteren Temperaturniveau auf ein höheres Niveau zu pumpen. Vielleicht ist Ihnen dieser Effekt auch schon mal aufgefallen, zum Beispiel beim Luftaufpumpen Ihres Fahrradreifens. Mit Ihrer Antriebsenergie (Muskelkraft) haben Sie ein Gerät (Luftpumpe) bedient. Hierbei wurde Luft komprimiert, was im technischen Sinne eine Volumenarbeit darstellt. Durch die Kompression wurde die Luft erwärmt, und die Luftpumpe erwärmte sich im vorderen Bereich. Es gibt verschiedene Varianten von Wärmepumpen, die sich von der Art der Pumpe an sich, der Wahl der Antriebseinheit und auch von den genutzten Medien auf der Kalt- bzw. Warmseite unterscheiden. Die verbreitetste Form ist eine Kompressionswärmepumpe. Ein Kompressor verdichtet ein Kühlmittel (Begriff aus der Kältetechnik, da auch eine Klimaanlage eine Wärmepumpe ist), sodass im Bereich des höheren Druckes ein höheres Wärmeniveau nutzbar wird. Für den Antrieb des Kompressors wird meist ein Elektromotor verwendet, jedoch sind auch Verbrennungsmotoren denkbar und werden z.B. in Japan häufig als Klimaanlagen eingesetzt. Es gibt auch thermisch betriebene Wärmepumpen. Diese bestehen i.d.R. aus einem Zwei-Stoffsystem wie Ammoniak-Wasser. Sie werden gern bei geräuschlosen Kühlschränken (in Hotels) oder als gasbefeuerte Camping-Kühlschränke verwendet. Hier wird die Wärmepumpe mit Hitze betrieben und die Antriebseinheit ist ein einfacher Gasbrenner. Beim Betrieb einer Wärmepumpe kühlt sich die Kaltseite ab. Um eine Vereisung zu vermeiden, sollte hier ein großes Reservoir vorrätig sein. Einen sehr großen Vorrat bietet die Umwelt, z.B. in Form von Luft oder Wasser. So gibt es Luft-Wärmepumpen, welche die Außenluft als Trägermedium der Kaltseite nutzen, Wasser-Wärmepumpen, die Grund- oder auch Flusswasser nutzen, aber auch geschlossene Kreisläufe, die dem Erdreich über Erdkollektoren oder Solebohrungen Wärme entziehen. Für die Effizienz einer Wärmepumpe werden verschiedene Parameter angegeben. Der COP-Wert (Coeffizient of Performance) gibt das Verhältnis der Nutzenergie (abgegebene Wärmeleistung) zur aufgenommenen elektrischen Energie für einen bestimmten Betriebspunkt (!) an. Die Effizienz ist sehr abhängig vom jeweiligen Betriebspunkt, der sich je nach Witterung ändert. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist ein aussagekräftigerer Wert, da dieser eine Aussage zur mittleren Jahreseffizienz erlaubt. Dies ist auch stark vom Objekt abhängig. Wesentlich für die Effizienz einer Wärmepumpe sind die Betriebsbedingungen. Je größer der Unterschied zwischen der Kalt- und Warmseite ist, desto schlechter ist die Effizienz. Für einen wirtschaftlichen Betrieb sind niedrige Vorlauftemperaturen zwingend erforderlich und damit eine Flächenheizung (Wand- oder Fußbodenheizung) geboten. Bei der Effizienz sind Außenluft-WP im Nachteil, da gerade bei hohem Wärmebedarf die Außentemperaturen niedrig sind und die Anlagen in einem schlechten Betriebspunkt laufen. Die Jahresarbeitszahl von Luft-WP liegt somit häufig unter 3, währenddessen bei Sole-WP auch eine JAZ von 3,5 bis zu 4 erreichbar ist. Beim Installationsaufwand hingegen können die Luft-WP punkten, da die Investition in ein Außengebläse deutlich günstiger ist als die für mehrere 100m tiefe Bohrungen bei einer Sole-WP. Von den Unterhaltskosten fällt der Verzicht z.B. auf Schornsteinfeger positiv ins Gewicht. Bei den Energiekosten kommt es sehr auf die örtlichen Strompreise und ggf. vergünstigte Wärmepumpentarife an. Viele Anbieter haben überraschend die WP-Tarife in 2011 deutlich erhöht oder sogar ganz abgeschafft. Bei Haushaltsstrompreisen, die ca. um Faktor 3 oder gar 4 über denen von Erdgas liegen, fällt kaum noch ein Vorteil an. Bei der Ökobilanz zeigt sich ein ähnliches Bild. Eine Anlage, die das 3 bis 4-Fache der zugeführten Energie nutzbar macht, erscheint auf den ersten Blick großartig.
Zum Einsatz kommt mit Strom jedoch eine sehr hochwertige Energieform. Der deutsche Strommarkt ist immer noch dominiert von Kohle- und Atomkraftwerken, deren Effizienz leider sehr schlecht ist, da ca. zwei Drittel der eingesetzten Energie in Form von Abwärme ungenutzt in die Flüsse und Atmosphäre entlassen werden. Die Herstellung von 1 kWh Strom benötigt ca. 3 kWh Energieeinsatz, sodass eine WP mit einer Jahresarbeitszahl von 3 gerade einmal diese Verluste wettmacht. Perspektivisch wird sich der Strommarkt wandeln und mit steigenden Anteilen erneuerbarer Energien (u.a. Sonne, Wind) und hocheffizienter (KWK und GUD) Technologien die Ökobilanz des Strommarktes verbessern und damit auch die der Wärmepumpe.
Wärmetauscher dienen der Übertragung von thermischer Energie zwischen zwei Stoffen, ohne dass die Stoffe sich untereinander vermischen. Hierbei gibt der wärmere Stoff Wärmeenergie über die Wände des Wärmetauschers an den kälteren Stoff ab.
Wärmeverteiler verteilen das vom Wärmeerzeuger erhitzte Heizwasser auf die jeweiligen Komponenten des Heizsystems, wie zum Beispiel Heizkörper, Pufferspeicher und Duschen.
XRGI ist die hocheffiziente BHKW-Baureihe von EC-Power. XRGI-Blockheizkraftwerke besitzen einen Gasmotor von Toyota Industries und liefern je nach Modell 15 oder 20 kW elektrische Leistung und 17 – 40 kW thermische Leistung. Die XRGI Baureihe zeichnet sich durch eine besonders kompakte Bauweise aus, wodurch die BHKW-Module in nahezu jeden Heizungsraum integriert werden können. Unerreicht sind zudem die Laufruhe, die hohe Zuverlässigkeit und der geringe Wartungsaufwand. Durch Brennwertnutzung erreichen XRGI-Blockheizkraftwerke einen Wirkungsgrad von bis zu 96 %.
Um den Brennstoff bei Verbrennungsprozessen vollständig zu verbrennen, wird eine Mindestluftmenge bezogen auf die zu verbrennende Brennstoffmenge benötigt. Die Zuluft muss gewährleisten, dass der Mindestluftbedarf zur vollständigen Verbrennung bereitgestellt wird.