Erdgas ist grün - Ein perfekter Partner

Erdgas ist das Vorzeigekind in der Familie der fossilen Brennstoffe: Bei der Verbrennung entsteht deutlich weniger CO2 als bei Kohle und Öl. Aber Erdgas kann noch mehr: Durch seine Speicherfähigkeit kann es Schwankungen anderer Energieformen zuverlässig ausgleichen und macht somit erneuerbare Energien erst sicher.

Mit diesem Anruf hatte Martin Pieren nicht gerechnet: „Sie haben doch einen großen Keller und einen durchschnittlichen Erdgasverbrauch. Würden Sie uns Ihren Keller zum Testen einer neuen Technologie zur Verfügung stellen?“ Die Frage stellten die Aachener Stadtwerke (STAWAG) Anfang 2009 dem 28-Jährigen, und der war sofort begeistert. Vorsichtshalber wurde die neue Technologie aber mit seiner bestehenden Heizung verbunden – damit im Ernstfall niemand frieren muss. „Aber seit wir die Brennstoffzelle im Haus haben, können wir mit unserem Gas nicht nur heizen, sondern auch Strom erzeugen“, sagt Martin Pieren, „das neue System läuft von Beginn an reibungslos.“

Das neue System ist eine Brennstoffzelle der Firma HEXIS, die im Keller der Familie Pieren dafür sorgt, dass neben Wärme auch Strom entsteht. Solche Mikro- KWK-Anlagen (Kraft-Wärme-Kopplung) sind besonders effizient. Die Anlage im Keller von Martin Pieren wurde im Herbst 2009 eingebaut und verkabelt. Jetzt überträgt sie alle 15 Minuten Daten per DSL-Verbindung zu HEXIS nach Winterthur, die Mitarbeiter dann auswerten. Bei dem Pilotversuch in Aachen möchten die Partner WINGAS, STAWAG und HEXIS wertvolle Erfahrungen mit der Brennstoffzelle im Privathaushalt sammeln.

Im Gegensatz zu anderen Technologien wandelt die Brennstoffzelle das Erdgas nicht erst durch den Zwischenschritt der externen Verbrennung in elektrische Energie um, sondern direkt durch eine elektrochemische Reaktion: Das Erdgas wird durch einen vor die Brennstoffzelle geschalteten Reformer in wasserstoffreiches Gas umgewandelt, welches in der Brennstoffzelle mit Sauerstoff aus der Luft reagiert. Bei der Reaktion von Wasserstoff und Luftsauerstoff entstehen Gleichstrom und Wärmeenergie. Gegenüber der herkömmlichen Stromversorgung aus einer zentralen Großanlage und einer separaten Wärmeerzeugung werden dadurch bis zu 30 Prozent der CO2-Emissionen eingespart. Damit arbeitet die Brennstoffzelle umweltfreundlich und geräuscharm, bei einem hohen Wirkungsgrad.

Die durch die Mikro-KWK-Anlage erzeugte Wärme kann die Familie Pieren nutzen: „Sie erhitzt das Wasser, mit dem wir heizen und das wir aus dem Wasserhahn entnehmen“, sagt Martin Pieren. Seit 1958 wird das rote Backsteinhaus der Familie Pieren mit Erdgas beheizt. „Wir wohnen hier mit vier Generationen“, sagt Pieren. „Meine 81 Jahre alte Oma, meine Mutter, meine Schwester mit ihrer Tochter und ich. Eigentlich alles ganz normal.“ Aber wenn Herr Pieren heute durch Aachen geht, dann wird er schon mal auf der Straße angesprochen: „Sie sind doch der mit dieser neuen Gasheizung“. Martin Pieren genießt eine gewisse Prominenz in Aachen. Lokalzeitungen und Fernsehsender wollen von ihm wissen, wie das denn so ist, seinen eigenen Strom zu erzeugen. Der Feuerwehrmann zeigt echten Pioniergeist und beantwortet alle Fragen. In seinem Keller hängen Plakate und Schaubilder neben der Anlage. „Der Medienrummel gehört eben dazu“, sagt er und lacht. „Aber ich mache das ja gern. Deutschland ist doch das Land der Tüftler, da müssen wir dazu beitragen, dass neue Technologien getestet und bekannt werden können.“

Insgesamt bewegt sich die Energieversorgung in Deutschland weg von großen, zentralen Kraftwerken hin zu kleinen Anlagen. Der Energieverbraucher wird dank neuer Technologien zum Produzenten. So kann er seinen eigenen Strom erzeugen und diesen, wenn er ihn nicht selbst verbraucht, ins öffentliche Stromnetz einspeisen. Durch die Einspeisevergütung kann er so noch Geld verdienen. „Ein eigenes Kraftwerk im Keller, das ist doch eine tolle Idee“, sagt Martin Pieren. „Das könnte nicht nur günstiger werden für die Hausherren, es ist auch wegen der effektiveren Brennstoffausnutzung viel umweltschonender.“

Kälte und Wärme zugleich

Auch auf dem Dach des Verwaltungsgebäudes des Großhandelsunternehmens Gas-Union in Frankfurt am Main ist eine innovative Gasanwendungstechnologie installiert. Dort hat Gerhard Lorch, bei Gas-Union der Fachmann für neue Technologien, im Jahr 2006 die altgediente Kältemaschine ersetzt. Die Anlage war nach vielen Jahren zunehmend wartungsintensiv geworden. In heißen Sommertagen konnten die Räume des Verwaltungsgebäudes nicht mehr ausreichend gekühlt werden. „Unsere Leute haben schon geschwitzt“, erinnert sich Lorch, „dann kam die erste Gaswärmepumpe aufs Dach – und nach drei Tagen Umbau war das Arbeiten wieder angenehm.“ Mittlerweile sorgen drei Gaswärmepumpen auf dem Dach des Verwaltungsgebäudes für angenehme Temperaturen. Sie erinnern stark an Besenschränke: Rechteckig, 80 Zentimeter breit und 2,20 Meter hoch ragen sie in den Himmel. Von außen wirken sie unauffällig, doch die Anlagen haben es in sich.

Eine Gaswärmepumpe funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank: Durch ein thermodynamisches Verfahren wird die Wärme der Umgebungsluft entzogen. Ein Kühlschrank gibt die Wärme der gelagerten Lebensmittel über die Lamellen an seiner Rückseite an den Umgebungsraum ab. Die Gaswärmepumpe hingegen nutzt die entzogene Wärme weiter und pumpt sie auf ein höheres Temperaturniveau. Dann kann die Wärme für die Heizung sowie die Warmwasserbereitung genutzt werden. „Zwei unserer Gaswärmepumpen sind mit dem Wasserkreislauf des Gebäudes verbunden“, erklärt Gerhard Lorch. „Unser warmes Wasser ist also genau genommen ein Abfallprodukt.“

Die dritte Anlage geht nicht den Umweg über den Wasserkreislauf des Unternehmens, sondern gibt die Wärme direkt in das Gebäude ab. Das Besondere: Wenn es den Mitarbeitern im Sommer zu warm ist, erfolgt durch einen Wärmetauscher die notwendige Kühlung statt der Heizung. „Das ist optimal für alle, die beides brauchen – Kälte und Wärme. Also zum Beispiel für Krankenhäuser, Einkaufszentren, Büros und Hotels“, sagt Lorch.

Um rund 40 Prozent konnte die Effizienz mit der neuen Technologie gesteigert werden. Auch die CO2- Emissionen wurden deutlich reduziert. „Wir wollen mit gutem Beispiel vorangehen, und ich erkläre vielen unsere Anlage“, sagt Lorch und schmunzelt. „Ich zeige den Menschen gern, was das gute und zuverlässige Erdgas heute so alles kann.“

Auch die Entscheidung für einen Gasmotor, der die Pumpe antreibt, hatte das Unternehmen schnell getroffen. Denn so kann zusätzlich zur Energie aus der Luft. die die drei Gaswärmepumpen nutzen, die Wärme aus dem Kühlwasser sowie aus dem Abgas des Gasmotors in das Heizsystem eingekoppelt werden. Die Nutzung dieser „Motorabwärme“ trägt wesentlich zur hohen Primärenergieausnutzung und damit zum geringen CO2-Ausstoß bei.

Umweltschutz baut mit

Die Entwicklung immer neuer Technologien ist nicht allein der Tüftler-Mentalität der Deutschen zu verdanken. Der Klimawandel stellt die Menschen konkret vor die Frage, was der Einzelne tun kann, um die CO2-Emissionen zu reduzieren. Der Gesetzgeber hat deshalb eine Vielzahl von Vorschriften erlassen, um die Bürger zu sensibilisieren und zu einem umweltschonenden Energieverbrauch zu bringen. EUseitig wurde erst im November 2009 eine Vorschrift erlassen, die besagt, dass ab 2020 alle Neubauten in der Europäischen Union so gebaut werden müssen, dass sie ebenso viel Energie erzeugen wie sie verbrauchen. Und das Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich (EEWärmeG) ist längst Realität: Bei allen Bauvorhaben seit dem 1. Januar 2009 muss sichergestellt werden, dass entweder das Haus besser gedämmt oder zumindest ein gewisser Teil der Wärme für Heizung und Warmwasser mittels erneuerbarer Energien erzeugt werden muss, wobei als Ersatzmaßnahme auch der Einsatz von Mikro-KWK-Anlagen anerkannt wird. Und diese Regelung gilt nicht nur für Neubauten, sondern auch für größere Umbauvorhaben bei älteren Häusern.

Und so herrscht Aufbruchsstimmung unter Deutschlands Bauherren. Längst ist eine Trendwende hin zur Energieeffizienz zu beobachten. Ein Großteil der technischen Innovationen steckt im ausgeklügelten Innenleben der neuen Häuser. Wärmedämmungen nach neuesten Standards fallen beispielsweise nicht auf Anhieb ins Auge, zusammen mit neu entwickelten Brennwerttechnologien wirken sie jedoch der Ressourcenknappheit und der Klimaverschmutzung gleichermaßen entgegen.

In Wohnhäusern werden bereits seit einigen Jahren vermehrt Brennwertkessel installiert, die mit Erdgas laufen. Detlef Mirsch, Leiter technische Dienstleistungen bei WINGAS, erläutert: „Im Unterschied zu herkömmlichen Warmwasserheizungen können Brennwertkessel den Energiegehalt des Rohstoffs fast vollständig verwerten, indem sie auch die Kondensationswärme des Wasserdampfes nutzen. Auf diese Weise lassen sich die Energiekosten deutlich reduzieren.“ Die hervorragenden Eigenschaften in puncto Ökoeffizienz bestätigt aktuell auch eine TÜV-zertifizierte WINGAS-Studie. In einem Test mit zehn verschiedenen Heizsystemen schnitt der Erdgas-Brennwertkessel in Verbindung mit Solarkollektoren zur Trinkwassererwärmung am besten ab.

Schnell und flexibel

Die Gewinner-Kombination aus der WINGAS-Studie hat auch den Hospiz- und Palliativ-Verein in Gütersloh überzeugt. Noch vor wenigen Monaten war das Hospizgebäude eine einzige Baustelle. Ein großer Umbau war nötig, der auch die alte Ölheizungsanlage und die dazugehörigen Tanks betraf. Die Heizung des Hauses musste ersetzt werden.

Werner Bücker arbeitet als Energieberater für die Stadtwerke Gütersloh. Er wurde von den Verantwortlichen des Vereins um eine Erstberatung gebeten. Nach einer Besichtigung rechnete er, verglich Daten, wog das Für und Wider verschiedener Energiemodelle ab und riet schließlich zu einer Kombination aus Erdgas- Brennwertkessel und Solarthermie, die er dem Hospiz in einem Contracting-Modell der Stadtwerke anbot. „Denn dieser Energiemix ist ökologisch und wirtschaftlich zugleich“, sagt Bücker. Erdgas stoße bei der Verbrennung deutlich weniger CO2 aus als alle anderen fossilen Brennstoffe. „Außerdem kann die ausgereifte Technik des neuen Brennwertkessels schnell und flexibel reagieren – gerade das macht Erdgas zum idealen Partner für erneuerbare Energien wie Sonne und Wind, die natürlichen Schwankungen unterliegen.“

Während ein Einfamilienhaus mit sechs Quadratmeter Sonnenkollektorflächen auskommt, finden sich in Gütersloh auf dem Hospizdach 20 Quadratmeter. „Damit kann eine ganze Menge Energie erzeugt werden, aber sie kann den Bedarf nie vollständig decken“, sagt Bücker. „Der Erdgas-Brennwertkessel im Haus ist deswegen unverzichtbar, um eine lückenlose und zuverlässige Heizung und Warmwasserversorgung jederzeit zu garantieren. Die Sonne scheint nicht immer, aber die Energieversorgung muss stabil sein.“

Und bezahlbar sollte sie ebenfalls sein. Das Hospiz hat einen großen Energiebedarf, denn die Patienten werden täglich gewaschen oder gebadet. „Das Haus ist auf Spenden angewiesen“, erläutert Patricia Schmolke, verantwortlich für die Öffentlichkeitsarbeit des Gütersloher Hospizes. „Da dürfen die laufenden Kosten nicht unnötig in die Höhe getrieben werden.“ Aus diesem Grund sei das hier installierte System die optimale Lösung.

Preiswert, zuverlässig, umweltschonend: Das sind die wichtigsten Anforderungen an die künftige Energieversorgung. Erdgas erfüllt schon heute alle diese Kriterien.

Autor: Katharina Lotter

»Mit Erdgas erreichen wir Klimaziele«

Ulrich von Deessen, Klimaschutzbeauftragter der BASF, über Möglichkeiten der Industrie, mithilfe von Erdgas und effizienten Technologien erhebliche Mengen Energie einzusparen.weiter

Stichwort Energie

Brennstoffzelle - Das Kraftwerk im Keller: Eine mit Erdgas betriebene Brennstoffzelle versorgt das Haus der Familie Pieren mit Energie. Die Brennstoffzelle verwandelt chemische Energie, die bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff entsteht, direkt in Strom und Wärme – ohne Verbrennung. Die Stadtwerke Aachen und WINGAS sammeln mit dem Pilotprojekt Erfahrungen für die Zukunft.

Gaswärmepumpe - Energie aus der Luft: Auf dem Dach des Verwaltungsgebäudes der Gas-Union treibt ein Erdgasmotor drei Wärmepumpen an, die im Gebäude für warmes Wasser und ein angenehmes Klima sorgen. Die dafür nötige Energie stammt aus der Luft. Wie das geht, erklärt Gas-Union-Techniker Gerhard Lorch vor Ort.

ErdGAS und Sonne - Bei Wind und Wetter ein starkes Team: 1550 Stunden scheint die Sonne im Jahresdurchschnitt in Deutschland. Um diese natürliche Energiequelle zu nutzen, hat der Gütersloher Hospiz- und Palliativ-Verein zwanzig Quadratmeter Sonnenkollektoren auf dem Dach seines Gebäudes installiert. Und wenn die Sonne einmal nicht scheint, steht ihr der Erdgas- Brennwertkessel im Keller schnell und zuverlässig zur Seite.

Nur sauber ins Netz

Erdgas besteht bis zu 99 Prozent aus Methan, bei Biogas variiert der Anteil zwischen 50 und 70 Prozent. Unerwünschte Bestandteile wie zum Beispiel Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff müssen entfernt werden. weiter