Nutzung erneuerbarer Energiequellen
Fotovoltaik und Solarthermie
In allen Regionen der EU ist die Nutzung der Solarenergie mit regional unterschiedlichen Wirkungsgraden möglich: Fotovoltaik für die Stromerzeugung, Fotothermie für Heizung und Brauchwasser. Mit Batterien und Wärmespeichern kann überschüssige Solarenergie gespeichert und bei Bedarf später genutzt werden. Überschüssiger Strom kann ins öffentliche Netz eingespeist werden. Bei Schrägdächern, die nach Süden, Südwesten oder Südosten ausgerichtet sind, ist der Aufwand für die Installation einer Fotovoltaikanlage am geringsten und der Energieertrag bei Südausrichtung am höchsten. Auch Flachdächer eignen sich für die Installation von Solaranlagen.
Die Speicherung und Nutzung der elektrischen Energie aus der Fotovoltaik in Verbindung mit der Möglichkeit, die Energie vor Ort in Batterien zu speichern oder ins öffentliche Netz einzuspeisen, ist im Vergleich zur solarthermischen Speicherung optimal. Das solarthermisch erzeugte Warmwasser steht für die Heizung und Brauchwasser zur Verfügung und kann zusätzlich in Heizkesseln zwischengespeichert werden.
Im Zuge des jüngsten Koalitionsstreits wurde die alte Idee, entlang von Autobahnen und Schienenwegen Fotovoltaikmodule aufzustellen, wiederbelebt. Laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg haben solche Anlagen das Potenzial, mehrere Kohlekraftwerke zu ersetzen. Geeignet seien Lärmschutzwände entlang von Straßen und Schienenwegen, insbesondere aber Lärmschutzwälle mit einem Neigungswinkel von typischerweise 30 Grad.
Sonne und Geothermie als unerschöpfliche Energiequellen
Die Nutzung von Erdwärme und Sonnenenergie ist eine Voraussetzung für das Erreichen der Klimaziele. Die in der Erde gespeicherte Energie, die so genannte Geothermie, ist ein Wärmepotenzial, das für eine Vielzahl industrieller Prozesse, für Wohnen und Gewerbe zur Verfügung steht. Als Wärmeträger und Energiequelle steht heißes Wasser, z. B. in Thermalquellen, mit Temperaturen bis über 100°C zur Verfügung.
In der Erdkruste nimmt die Temperatur pro 100 m Tiefe um 3 °C zu. In 2000 m tiefen Bergwerken beträgt die Temperatur ca. 40°C. In Deutschland können mit Wasser gefüllte Kohlegruben als große Wärmespeicher dienen. Aber auch feuchte bodennahe Schichten, Bäche und Flüsse sowie Abwässer eignen sich zur Wärmegewinnung für Heizung und Warmwasser.
Mithilfe einer Wärmepumpe (meist elektrisch betrieben) kann diesen Wärmequellen Wärmeenergie entzogen werden. Die Wärmepumpe besteht aus zwei Wasserkreisläufen: Kreislauf eins nimmt Wärme aus den oben genannten Wärmequellen auf, Kreislauf zwei gibt Wärme an das System für Heizung und warmes Brauchwasser ab. Dieser Wärmeaustauschprozess läuft in einem Wärmepumpensystem durch Verdampfung und Verdichtung ab, ähnlich der Funktionsweise eines Kühlschranks. Die Effizienz dieses Prozesses wird durch Leistungszahlen ausgedrückt. Es können Leistungszahlen von bis zu 5 COP (Coefficient of Performance) erreicht werden. Diese Zahl bedeutet, dass mit einer kWh elektrischer Energie 5 kWh thermische Energie erzeugt werden. Die Höhe der Leistungszahl hängt von der Temperatur des Kreislaufs eins ab, der mit der geothermischen Quelle verbunden ist. Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Kreislauf 1 und 2 ist, desto höher ist die Leistungszahl. Die Leistungszahl hängt auch von der erforderlichen Vorlauftemperatur des Heizsystems und der Temperatur des Brauchwassers ab. Je höher diese Temperaturen sein müssen, desto niedriger ist die Leistungszahl. Günstig sind Fußbodenheizungen. Aufgrund der relativ großen Heizflächen reichen im Vergleich zu Konvektoren niedrigere Vorlauftemperaturen aus.
Energieeffiziente Maßnahmen an der Außenhülle des Gebäudes reduzieren ebenfalls den Wärmebedarf und die erforderliche Temperatur im Heizsystem.
Der Einsatz der Wärmepumpe ist jedoch nur dann ökologisch sinnvoll, wenn die gewonnene Energie größer ist als die eingesetzte Primärenergie. Der eingesetzte Strom sollte aus erneuerbaren Energiequellen stammen.
