Wärmeerzeugung

Da Weingüter und Winzerbetriebe zum Großteil in ländlichen Strukturen vorhanden sind, bietet sich für die Wärmeerzeugung oftmals ein dezentrales, regeneratives Wärmeerzeugungssystem an. Weingüter und Winzerbetriebe sind unter Umständen daran interessiert, im Einklang mit der Natur und der Umwelt zu wirtschaften. Synergien von Weinbau sowie der Verwendung von regenerativen Energiequellen sind offensichtlich und werden zum Teil auch schon in der Praxis erfolgreich umgesetzt.

Fossile Energieträger wie Gas und Öl haben mit Ihrer scheinbar unbegrenzten Verfügbarkeit dazu geführt, dass zwischen den 1950 er Jahren bis heute ein Großteil der Wärmeerzeuger in der BRD auf fossilen Brennstoffen basiert. Gegenwärtige und zukünftige Generationen werden leider nicht das Glück haben, sich auf solch zuverlässige Energieträger verlassen zu können. In Zeiten des Klimawandels sowie knapper Reserven und Ressourcen ist es also umso wichtiger, sich Gedanken über die Wärmeerzeugung zukünftiger Generationen zu machen. Öl, Gas und auch die Kohle werden in den nächsten Jahren nur noch begrenzt oder zu einem sehr hohen Preis zur Verfügung stehen, was automatisch die Rentabilität von erneuerbaren Energieträgern zur Wärmeerzeugung erhöht. Machen Sie sich im Bedarfsfall über die Wahl des richtigen Energieträgers zur Wärmeerzeugung intensive Gedanken und denken Sie an ihre Kinder und Enkelkinder, die den gleichen Wohlstand wie heutige Generationen erfahren möchten.

Alternative Wärmeerzeugungsformen werden auf dieser Seite vorgestellt und sollen als Anregung dienen.

Es wird zwischen fester Biomasse (siehe auch Unterpunkt Holz), flüssiger Biomasse wie Biodiesel und Biogas unterschieden. Biomasse gilt als ein der vielseitigsten Formen der erneuerbaren Energien. Durch das reichhaltige Vorkommen an vielen Stellen ist die Nutzung Biomasse nahezu ohne Transportkosten realisierbar.

Je nach Ausgangsituation können die unterschiedlichen Formen der Biomasse direkt verbrannt oder anaerob vergoren werden um Biogas zu erzeugen, das dann zur Energieerzeugung mittels Blockheizkraftwerk genutzt wird. Die Nutzung von Biomasse ist Im Gegensatz zu PV und Windkraft unabhängig von Witterungsverhältnissen. Biogas kann gespeichert werden und zur Energieerzeugung genutzt werden, wenn beispielsweise gerade keine Sonne scheint.

Biogas besteht zu ca. 50 - 75 % aus brennbarem Methan und zu 25 - 50 % aus CO2

Ein weiterer, positiver Effekt ist die Stärkung der ländlichen Infrastruktur.

Eine der größten Schwachpunkte der Biomasse ist es, das landwirtschaftliche Flächen unter anderem zur Gewinnung von Treibstoffen genutzt werden, und somit auch die Kosten für Lebensmittel (global) steigen. Daher sollte möglichst viel Biomasse zur Energieerzeugung verwendet werden, die als Abfall vorliegt.

Eine Biogasanlage besteht im Normalfall aus Fermenter, Nachgärer und Endlager. Als Gasspeicher dient eine Plane (Dach der Biogasanlage). Der Methanertrag von Traubentrester ist ca. 125 m3 pro Tonne. Pro Hektar Weinberg fallen etwa 2-3 t Trester an. Der Heizwert von Methan beträgt etwa 10 kWh/m3.

In China werden einfache Biogasanlagen für einzelne Haushalte immer populärer, die alle anfallenden, biologischen Abfälle verwerten. Dadurch wird genug Biogas zum Kochen und Heizen für eine Familie erzeugt. Diese kleinen Biogasanlagen sind günstig, und leicht zu warten.

Mit Hilfe der Brennwerttechnik sind moderne Heizkessel dazu in der Lage, den Energiegehalt des eingesetzten Brennstoffes weitestgehend komplett nutzbar zu machen. Nach dem erstmaligen, konventionellen Brennvorgang folgt ein zweiter Vorgang. In diesem wird das Abgas abgekühlt und die daran enthaltene, latente Kondensationswärme genutzt.

Die wesentlich effizienteren Geräte mit der Brennwerttechnik sind bisher nur zu 10% am Markt vertreten.

89 % der derzeit verbauten Heizkessel sind Gas/Öl Heizwerttechnik Geräte.

Wir empfehlen von konventionellen Wärmeerzeugern Abstand zu nehmen, da die neue Technik effizienter ist und nur mit geringen Mehrkosten, welche sich rasch amortisieren, verbunden ist. Die Verbindung von Brennwerttechnik mit einem hocheffizienten, bivalenten Warmwasserspeicher, welcher zusätzlich bspw. eine solarthermische Anlage oder einen einzelbefeuerten Stückholzofen integriert, ist zu empfehlen.

Geothermische Anlagen unterscheiden sich grundsätzlich in zwei Produktionsarten. Zum einen ist es möglich oberflächennahe Geothermie zu betreiben. Eine andere Möglichkeit ist die Methodik der Tiefengeothermie. Oberflächennahe Systeme werden bis zu einer Bohrtiefe von 400 m als solche bezeichnet. In den meisten Fällen jedoch wird um Geothermie auch für Einfamilienhäuser gangbar zu gestalten, lediglich bis knapp unter die Frostgrenze gebohrt(ca. 1,5m).

Mit Hilfe einer Wärmepumpe ist es möglich, bereits bei einer geringen Temperaturdifferenz beachtliche Energiemengen gegenüber konventionellen Systemen einzusparen.

Bei der Tiefengeothermie ist die Nutzung recht anspruchsvoll in Bezug auf die Umsetzung. Es wird für diese Technik eine seismische Anomalie benötigt. In nördlichen Teilen Bayern existieren leider kaum derartige Anomalien. Je mehr man sich den Alpen nähert, desto verheißungsvoller wird diese Technologie. Dementsprechend hoch sind die Kosten für Bohrung und Betrieb solcher Anlagen. Die Tiefengeothermie ist somit nur unter gegebenen Voraussetzungen für Großbetriebe und Genossenschaften interessant.

Eine Wärmepumpe ist eine Anlage, welche thermische Energie zur Verfügung stellt. Mit Hilfe von bspw. Erdwärme (unter der Frostgrenze von 80cm herrschen 10° Celsius)  wird ein unter Druck gesetztes Fluid verdampft. Anschließend wird das Fluid komprimiert und auf einem höheren Temperaturniveau über einen Wärmetauscher an das Heizungssystem abgegeben. Somit besteht ein geschlossener Kreisprozess.

Bei dem Betrieb einer Wärmepumpe ist zu beachten, dass sie nicht ohne Hilfsstrom auskommt und bedarf zur effizienten Nutzung einer passgenauen Dimensionierung.

Es besteht die Möglichkeit eine Wärmepumpe in verschiedenen Formen je nach Beschaffenheit des Aufstellungsortes zu nutzen (Außenluft, Sole, Erdkollektoren, Grundwasser). Beim Grundwasser-Typ und Erdkollektoren sind die Investitionskosten sehr hoch. Außerdem kann eine Genehmigung für das Bauvorhaben vorgeschrieben sein.

Im Vergleich zu konventionellen Heizsystemen arbeitet die Wärmepumpe sehr effizient. Es kann grob von einem Drittel des Energiebedarfs eines konventionellen Systems ausgegangen werden.

Wärmepumpen lassen sich mit Hocheffizienten Speichern und Solarthermieanlagen kombinieren (siehe Eisspeicher).

Heizen mit Holz ist die ursprünglichste und traditionsreichste Art der Wärmeerzeugung. Auch heutzutage gilt dieser Energieträger als der vielseitigste seiner Art. Holz wird in den unterschiedlichsten Formen verheizt. Als nachwachsender, regenerativer Energieträger wird er zusätzlich in den meisten Fällen nah am Verbrauchsort hergestellt und vermeidet somit hohe Transport- oder Leitungskosten.

Durch verantwortungsbewusstes Aufforsten in Deutschland werden der Nachschub und der Erhalt des Waldes durch die Förster sichergestellt.

Auch die Nutzung von einzelbefeuerten Holzöfen für den Wohn- oder Verkostungsbereich sind mit der Verbindung an einen bivalenten Warmwasserspeicher eine effiziente Entlastung für die konventionelle Wärmeerzeugung mittels fossilen Brennstoffen.

Der Bezug zum Weinbau liegt nahe. Für mittelgroße und größere Weinbaubetriebe sowie Genossenschaften erweist sich die Verfeuerung von Rebholz  als probates Mittel zur Erzeugung von Wärme, falls die Rebholzbestände des Betreibers es zulassen (Drainagewirkung, Bodenbearbeitung im Weinberg).

Der Heizwert von Rebholz beträgt ca. 3 kWh/kg. Ein Hecktar liefert so etwa die Energie von 800 l Heizöl. Eine Rebholzballenpresse kostet ca. 12.000 €. Diese Kosten sind mit denen für einen Rebholzhäcksler vergleichbar. Um Kosten sparen zu können, macht eine Gemeinschaftsinvestition mehrer Winzer Sinn. Die gepressten Ballen kann man leicht aus dem Weinberg tragen, transportieren und weiterverarbeiten.

Auch in Steillagen ist über eine Nutzung als Brennstoff nachzudenken, da diese weder mit einem Rebholzhäcksler, noch einer Rebholzballenpresse befahrbar sind.

Es ist zu beachten, dass bei der energetischen Nutzung, das Rebholz als Dünger verloren geht. Pro ha können so etwa 90 € mehr Düngekosten pro Jahr entstehen.

Eine Heizung, die mit Hackschnitzel, oder Pellets befeuert wird, schließt auf außergewöhnliche Weise einen wirtschaftlichen wie natürlichen Kreislauf. Als Restprodukt der Holzverarbeitung finden Hackschnitzel und Pellets in Form von Brennstoff thermische Verwertung und damit wieder Verwendung.

Holzpellets sind der ideale Biomasse-Brennstoff, wenn Sie klimaneutral und wirtschaftlich heizen wollen, ohne auf gewohnten Heizkomfort zu verzichten. Denn Pellets eignen sich hervorragend für den Einsatz in automatischen Pellet-Heizungen. Pellets bestehen aus gepresstem Waldrestholz und unbehandelten Holzspänen und sind damit nahezu unbegrenzt verfügbar.

Dank dieser Verfügbarkeit ist der Preis für Pellets in den letzten Jahren nahezu konstant geblieben, während Öl- und Gaspreise im selben Zeitraum deutlich gestiegen sind. Zu beachten ist, ob die Verwendung von Pellets aufgrund höherer Transportkosten im Vergleich zu Hackschnitzeln (evtl. im benachbarten Wald verfügbar) eine gewisse Wirtschaftlichkeit nicht unterschreitet.

Hackschnitzel und Pellets sind im Vergleich der günstigste Brennstoff. Allerdings wird eine Pellet/Hackschnitzel Heizung erst bei größeren Heizwärmebedarfen rentabel, da die Investitionskosten sehr hoch sind. Hackschnitzel kosten ca. 1/3 der Pellets, brauchen jedoch ca. das Vierfache an Lagerkapazität. Für Winzer besteht zusätzlich die Möglichkeit Rebholz (siehe oben) zu verwenden.

Eine Fernwärmeanlage bezieht die Wärme durch erdverlegte Rohrleitungen, dem sogenannten Fernwärmenetz. Die Wärme fällt beispielsweise in einer Biogasanlage in der Nähe an und wird dann in Form von Wasser, zu den einzelnen Haushalten geleitet. Dort wird die Energie durch eine Fernwärmestation aufbereitet, und entsprechend den Kundenbedürfnissen angepasst. Vorteile sind die geringen Investitionskosten und ein geringer Platzbedarf. Jedoch sind nur an bestimmten Orten Fernwärmenetze verfügbar.

Mit einer solarthermischen Anlage lässt sich ein Großteil der benötigten Warmwassermenge im Haushalt regenerativ herstellen.

Es ist möglich mit einer verhältnismäßig geringen Aperturfläche (6m² bei einer Nutzfläche von 150 m²) ausreichend Wärme zu produzieren, um den Haushalt oder Betrieb mit ausreichend Warmwasser zu versorgen.

Für sonnenärmere Tage empfiehlt sich ein hocheffizienter, bivalenter Warmwasserspeicher welcher mit einer konventionellen Heizanlage oder einer modernen Wärmepumpe kombiniert ist.  

Heutzutage ist die Speicherung von Wasser mit hocheffizienten Warmwasserspeichern möglich. Sie verlieren über mehrere Monate nur wenige Grad Celsius.

Es besteht die Möglichkeit mit modernster Technik unterschiedliche Wärmeerzeugungsformen in einem Warmwasserspeicher zu kombinieren. Egal ob Holz, Solar oder Wärmepumpe. Mit mehreren Eingängen sind diese modernen Speicher vielseitig einsetzbar.

Wasser kann auf dem gerade benötigten Temperatur-Niveau entnommen werden, je nachdem, auf welcher Höhe es gezapft wird. Dank der physikalischen Eigenschaft der Wärme, immer von unten nach oben steigen lässt, ist dieses ausgefeilte Entnahmesystem möglich. Das ist nicht nur praktisch, sondern schont auch die Umwelt.

Das Prinzip der Wärmerückgewinnung basiert auf einem Platten- oder Rohrwärmetauscher.

Bei der Kühlung des Weins in der Gärphase, wird dem Wein, über das Kühlmedium, Wärme entzogen, und im Normalfall an die Außenluft abgegeben. In einem Wärmetauscher, kann diese Wärme, des Kühlmediums, auf Wasser im Brauchwasserkreislauf (z.B. für Dusche und Waschmaschine) übertragen werden. Dadurch können über das Jahr, bis zu 10 % der Heizkosten eingespart werden.

Wärmepumpen lassen sich mit einem sogenannten Eisspeicher kombinieren.

Mit Beginn der Heizperiode steht im Eisspeicher Wasser als zusätzlicher Energielieferant zur Verfügung. Im ersten Schritt bezieht die Wärmepumpe Energie aus dem solarthermischen Luftabsorber.

Falls die Außentemperatur sinkt, entscheidet das Wärmequellenmanagement*, ob auch dem Speicher Energie entzogen wird. Das Wasser im Eisspeicher beginnt zu frieren. Die Energie aus dem Speicher wird dann der Heizung zugeführt.

Das kontrollierte Einfrieren verhindert Spannungen im Eisspeicher. Man braucht keine Sorgen zu haben, dass der Speicher platzt. Durch einen Überlauf kann überschüssiges Wasser aus dem Eisspeicher entweichen.

Am Ende der Heizperiode steht nun Eis zu Kühlzwecken zur Verfügung. Die Kühlung ohne Energieverlust aus dem Speicher heraus kann beginnen. Dieser Kühlprozess findet ohne Betrieb der Wärmepumpe statt und spart somit den ständig benötigten Hilfsstrom der Wärmepumpe.

*als Wärmequellenmanagement bezeichnet man die intelligente Nutzung der am Objekt vorhandenen Ressourcen in Verbindung mit automatisierter Regelungstechnik zur optimalen Energieausnutzung.

Wohnflächenbezogene Anlagenverluste moderner Heizsysteme liegen zwischen 10 und 20 kWh/m²a. Entscheidend ist, den Jahresnutzungsgrad der gesamten Heizanlage inclusive Kessel, Verteilung, Regelung und Heizkörper zu optimieren und nicht allein den Kesselnutzungsgrad oder den feuertechnischen Wirkungsgrad zu betrachten.

Seit der EnEV 2009 ist das Verhältnis A/V nicht mehr zeitgemäß und wird durch das Referenzgebäudeverfahren ersetzt.

Der Vorteil besteht darin, dass der nicht existierende Zusammenhang zwischen dem Kompaktheitsgrad (A/V Verhältnis) des Gebäudes zu den Anlagenverlusten, den Lüftungswärmeverlusten und auch den internen und solaren Einträgen den zulässigen Primärenergiebedarf nicht mehr dominiert.

Eine Lüftungsanlage ist eine Maschine, welche umschlossenen Räumen frische Außenluft zuführt und gebrauchte Luft abführt. Je nach Anwendungsfall gibt es Anlagen mit kontrollierter Zuluft, kontrollierter Abluft oder kombinierte Zu- und Abluftanlagen. Eine Lüftungsanlage ist eine an den Baukörper angepasste technische Einrichtung, die notwendige Luftleistung wird bedarfsabhängig ermittelt. Außerdem ist Stand der Technik, das Lüftungsanlagen mittlerweile fast ausschließlich mit einer Lüftungswärmerückgewinnung arbeitet. Mit ihr besteht die Möglichkeit bis zu 80 % der Abwärme aus der Heiz- oder Lüftungsanlage sowie aus Produktionsprozessen zurückzugewinnen und für Heizzwecke einzusetzen.