Interessante Begriffe über Energietechnik
Energie ist die Summe aus Anergie und Exergie. Energie gibt an, ob etwas Arbeit verrichten kann, ob etwas Wärme abgeben kann, oder ob etwas strahlen kann.
Anergie ist der Teil der Energie, der nur sehr schlecht Arbeit verrichten kann. Wärmeenergie besteht zum größten Teil aus Anergie und lässt sich daher schlecht in andere Energieformen überführen.
Exergie ist der Teil der Energie, der sehr gut Arbeit verrichten kann. Elektrischer Strom ist pure Exergie und lässt sich sehr gut in andere Energieformen überführen.
Maß für die Unordnung bzw. die Anzahl der möglichen Zustände eines Systems. Je höher die Entropie, desto größer die Unordnung und desto weniger nutzbare Energie steht zur Verfügung.
1. Hauptsatz der Thermodynamik
Der Erste Hauptsatz besagt, dass Energie nicht erzeugt werden kann, sondern nur in andere Energieformen umgewandelt werden kann.
2. Hauptsatz der Thermodynamik
Der Zweite Hauptsatz ist besonders interessant. Er konnte bislang nicht allgemein bewiesen werden, sondern stellt einen Erfahrungswert dar. Man konnte nie sehen, dass der Zweite Hauptsatz nicht gilt, aber man konnte ihn auch nie beweisen. Es gibt mehrere Formulierungen des Zweiten Haupsatzes:
– Alle Prozesse bei denen Reibung existiert sind irreversibel
Eine heiße Tasse Kaffee gibt die Wärme an den Raum ab und nicht umgekehrt. Eine kalte Tasse Kaffee wird nicht spontan vom Raum erhitzt.
– Mechanische Energie (Bewegung und Lage)
– Elektrische Energie (Strom)
– Strahlungsenergie (Licht, Gravitation, Atome)
– Thermische Energie (Wärme, Enthalpie)
– Chemische Energie (Reaktionsenthalpie, ATP-Moleküle)
Wichtige Konzepte
Die Primärenergie ist die Energie in unverarbeiteten Energieträgern. Hat ein Staat einen höheren Primärenergieverbrauch als seine eigene Primärenergiegewinnung, so muss dieser Staat Primärenergie importieren.
Die Endenergie ist die Energie, die in Ihrem Gebäude ankommt und für die Sie bezahlen. Zwischen Endenergie und Primärenergie besteht ein sogenannter Primärenergiefaktor der angibt, wie viel Primärenergie eingesetzt werden muss um eine bestimmte Menge an Endenergie zu erhalten.
Die Nutzenergie ist die Energie, die tatsächlich einen Nutzen in Ihrer Immobilie hat. Zwischen Endenergie und Nutzenergie existieren Umwandlungsverluste. Durch gute Energieeffizienz wird dieser Verlust gering gehalten. Das Ziel ist es also, dass Endenergie und Nutzenergie ungefähr gleichgroß sind.
Die Wärmebilanz eines Gebäudes gibt an, wo die Wärmegewinne und wo die Wärmeverluste des betrachteten Gebäudes auftreten.
Die Wärmeverluste/Energiesenken entstehen hauptsächlich über die Gebäudehülle. Also über die Außenwände, Fenster das Dach und den unteren Gebäudeabschluss (Keller). Weitere Verlustquellen sind über die Heizung (Ineffizienz, ungedämmte Rohre, …), Lüftungsverluste, Verluste über das Trinkwasser und Verluste über Wärmebrücken.
Den Verlusten gegenüber stehen die Wärmegewinne/Energiequellen. Diese sind vor allem die Gewinne über die Bereitstellung der Heizenergie über die Heizung, die Solaren Wärmegewinne sowie die Gewinne der inneren Wärme von Mensch und Maschine (zB. Trockner).
Wärmegewinne und Wärmeverluste sind stets im Gleichgewicht. Die einzige Möglichkeit die es gibt, die Heizungsgewinne (also das wofür wir zahlen) zu senken, ist es die Verluste gering zu halten.
Konventionell
– Ölheizung
– Gasheizung
– Elektroheizung
– Nachtspeicher-Elektroheizung
– Infrarotheizung
erneuerbar
– Wärmepumpe
– Solarkollektoren
– Holzheizungen
– Brennstoffzelle
– Blockheizkraftwerke
– Wärmenetz
Die Energiewende ist nicht zu machen ohne seltene Rohstoffe. Seltene Rohstoffe/Mineralien sind trotz ihrer Bezeichnung nicht selten. Sie kommen nur nicht in sehr konzentrierten Massen vor oder es ist mit hohem Aufwand verbunden, sie zu aus der Erde zu bekommen. Trotzdem, wird der Energiesystemwandel nicht ohne diese Rohstoffe zu stämmen sein. Die prominentesten seltenen Rohstoffe sind Lithium, Kobald und Neodym aber es gibt noch sehr viele weitere die wichtig sind. Nachfolgend ist eine Liste wichtiger Rohstoffe für den Energiewandel bereitgestellt.
Welche Normen gibt es
Die DIN V 18599 ist die Grundlage für die Bilanzierung Ihrer Immobilie. Sie befasst sich mit der Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung und Trinkwarmwasser sowie Beleuchtung von Gebäuden.
Die ISO 50001 ist eine internationale Norm. Sie unterstützt Unternehmen, Kommunen und Organisationen beim Aufbau eines Energiemanagementsystems. Das Hauptziel ist es, durch einen strukturierten und kontinuierlichen Verbesserungsprozess die Energieeffizienz und damit den Energieverbrauch zu verbessern.
Die VDI 4645 ist eine Richtlinie des Vereins Deutscher Ingenieure und behandelt die Planung von Wärmepumpenanlagen für Ein- und Mehrfamilienhäuser. Es werden Planungsschritte von der Voruntersuchung über die Konzepterstellung bis hin zur Detailplanung. Sie gibt zudem Hinweise für empfohlene hydraulische Schaltungen und zur Dimensionierung von Anlagenkomponenten sowie zur Dokumentation und Inbetriebnahme. Schließlich gibt sie auch Angaben zur Unterweisung in den Betrieb der Anlage und Kostenbetrachtungen.
Die DIN 12831 legt das Verfahren zur Berechnung der Heizlast für ein Gebäude vor. Sie hat das Ziel, dass jedes Gebäude die Norm-Innentemperatur erreicht und berechnet die Heizlast auf Basis von
1) Räumen oder Zonen in Gebäuden und
2) der gesamten Heizungsanlage.
Folgen einer nicht vorhandenen Heizlastberechnung sind, u.A.
1) Zu große Heizungen (Hohe Kosten für Brennstoff)
2) Zu große Umwälzpumpen (Stromkosten)