Biogas

Biogas gehört zu den Regenerativen Energiequellen. Biogas ist ein mit Wasserdampf gesättigtes Gasgemisch, das bei der Fermentation unter Luftabschluß (anaerob) von organischen Stoffen entsteht.

Natürlicherweise kommt es z.B. in Mooren oder Sümpfen (Sumpfgas) vor. Desweiteren entsteht Biogas in Hausmülldeponien (Deponiegas) und in Biogasanlagen sowie in Faultürmen von Kläranlagen. Biogas entsteht bei der sogenannten Methangärung. Hierbei wird organisches Material (z.B. pflanzliche und tierische Abfälle) (anaerob) in Anwesenheit von Wasser innerhalb eines Temperaturbereiches von 20 bis 55 Grad C abgebaut.

Hauptbestandteil von Biogas ist, wie beim Erdgas, Methan (55 - 75%), Kohlendioxid und Wasserstoff. Der in Spuren enthaltene Schwefelwasserstoff (ca. 0,35%) kann durch Eisenfilter oder dosierte Sauerstoffzufuhr beim Biogas-Prozeß entfernt werden. Biogas kann zum Kochen, Heizen, Antrieb von Motoren und zur Stromerzeugung genutzt werden. 1 m³ Biogas hat einen Heizwert von etwa 0,6 l Heizöl. Eine ausgewachsene Kuh produziert täglich Mist zur Erzeugung von 1,7 m³ Biogas Aus einem 1 m³Biogas können ca. 1,5 kWh elektrischer Strom und ca. 3,0 kWh Wärme erzeugt werden. Das bei der Erzeugung von Biogas anfallende Gärgut stellt einen hochwertigen Dünger für die Landwirtschaft dar.

Durch die Erzeugung von Biogasaus organischen Abfällen (Lebensmittelindustrie: Schlachtabfälle, Altfette, Reststoffe; Landwirtschaft: Gülle, Mist, Nachwachsende Rohstoffe und biogene Reststoffe; Kommunen: Bioabfall, Grün- und Grasschnitt,) wird ein Teil der Beseitigung organischer Abfälle übernommen, die nach der Technischen Anleitung Siedlungsabfall (TASI) zukünftig nicht mehr deponiert werden dürfen. Zunehmend werden in Deutschland auch kommunale Anlagen zur Gewinnung von Biogas aus Biomüll in Betrieb genommen. Ein vergleichbares Biogas entsteht auch in den Faultürmen der Kläranlagen (Abwasserreinigung) und auf den rund 2.000 Deponien in Deutschland. Das Potential der kommunalen und landwirtschaftlichen Erzeugung wird auf rund 17,5 Mrd. m³ Biogas geschätzt.

Biogas-Anlagen leisten einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung. In Deutschland existieren mehr als 2.500 landwirtschaftliche Biogas-Anlagen (2005) mit einer Gesamtleitung von über 450 Megawatt. Im Jahr 2004 waren rund 157.000 Beschäftigte in der Biogasbranche zu verzeichnen. Aufgrund verbesserter Rahmenbedingungen (höherer Einspeisevergütung für die Stromerzeugung, Investitionsförderung, Nutzung der Kofermentation) wird für die nächsten Jahre mit einem starken Ausbau der Biogas-Nutzung in der deutschen Landwirtschaft gerechnet. Die Einspeisevergütung von Strom aus Biogas beträgt 10,23 Cent/kWh bis 500 kWh (bis 5 MWh 9,21 Cent/kWh) und ist auf zwanzig Jahre bis 2020 festgeschrieben. Als wirtschaftlich werden Biogas-Anlagen in der Landwirtschaft ab 60 bis 100 Großvieheinheiten (GV) angesehen.

In China sind einige Mio. und in Indien einige hunderttausend Biogas-Anlagen in Betrieb; neben der Klein-Wasserkraft gilt Biogas daher als der weltweit am meisten genutzte erneuerbare Energieträger. Der Betrieb von einfachen Biogas-Anlagen ist problemlos und schont die Ressourcen und spart die Sammlung von Brennholz, dass in vielen armen Regionen zunehmend Mangelware wird. Zusätzlich wird das erzeugte Biogas für Gaslampen genutzt, das erstmals überhaupt Licht in nicht elektrifizierte Häuser bringt. Biogas ist ein umweltfreundlicher Brennstoff; seine Emissionen bei der Verbrennung sind denen von Erdgas (Heizung, Kraftwerk) vergleichbar.

Lit.: Schulz: Biogas-Praxis ;Grundlagen, Planung, Anlagenbau, Beispiele; 2. Auflage Ökobuch Verlag Staufen 2000
Wellinger: Biogas-Handbuch ; Grundlagen, Planung, Betrieb landwirtschaftlicher Biogasanlagen; 2. Auflage, Verlag Wirz Aarau 1991

Regenerative Energiequellen

Regenerative Energiequellen sind Energiequellen, die durch natürliche Energiespender ständig erneuert werden und somit unerschöpflich sind.

Außer der geothermischen Energie und der Gezeitenenergie (Gezeitenkraftwerk) werden alle regenerativen Energiequellen von der Sonne gespeist (Solarenergie). Bei diesen Energiequellen unterscheidet man zwischen der direkten Solarenergie (Solarwärme und Photovoltaik) und der indirekten Sonnenenergie, die in Biomasse, Wind- und Wasserkraft vorhanden ist. Auch die fossilen Energieträger sind letztendlich nichts anderes als gespeicherte Sonnenenergie, die allerdings auf einen engen Zeitraum begrenzt (nach menschlichen Zeitmaßstäben gemessen) endlich sind.

Vorteile von erneuerbaren Energien:

unerschöpfliche Energiequelle
weitestgehend kohlendioxidneutral
Umweltbelastungen geringer (allerdings gibt es auch z.B. bei der Herstellung einen großen Bedarf an Materialien und auch Eingriffe in die Natur sind unvermeidbar)
kaum wirtschaftliche Abhängigkeit (von z.B. Rohstoff-Importen)

Nachteile von erneuerbaren Energien:

Leistungsdichte geringer
Witterungs- und tageszeitenabhängig
Speicherung nötig, um witterungs- und tageszeitenabhängige Stromversorgung auszugleichen

In vielen Ländern wird der Ausbau, die Entwicklung und Einführung erneuerbarer Energien staatlich gefördert. Dadurch soll auf eine von fossilen Brennstoffen unabhängige Energieversorgung hingearbeitet werden, um z.B. die Emission von Treibhausgasen angesichts des globalen Klimawandels zu verringern, die Abhängigkeit von Rohstoff-Importen zu vermeiden und die endlichen Ressourcen zu schonen.
Seit 2000 wird in Deutschland vor allem durch das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) Wasser- und Windenergie, Geothermie und Bioenergie gefördert. Dies geschieht z.B. durch Einspeisevergütung oder durch die Verpflichtung der Netzbetreiber zur vorrangigen Strom-Einspeisung von erneuerbaren Energien. In Deutschland werden auch durch direkte Zuschüsse Solaranlagen und Anlagen zur Nutzung von Biomasse gefördert. Durch diese und weitere Maßnahmen (EEWärmeG, MAP, FuE) soll 2020 der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch (setzt sich aus den Energieprodukten, die in Industrie, Verkehr, Haushalten, im Dienstleistungssektor, in der Landwirtschaft sowie in der Energiewirtschaft benötigt werden, zusammen) 18 Prozent betragen. 2011 lag dieser Anteil der erneuerbaren Energien bei 12,5%. (vgl. BMU 2012 a,b). 2010 wurde 17,1 Prozent der Netto-Stromerzeugung durch erneuerbaren Energien produziert (vgl. Weltenergierat – Deutschland e.V. 2011, S. 109).

siehe auch: Bioenergie, EEG, dezentrale Energieversorgung, Photovoltaik, Windenergie, Strom, Kraft-Wärme-Kopplung, Geothermische Energie
Lit.:

Ziegeldorf, H. (2005): Erneuerbare Energien / Regenerative Energien. [Stand: 02.10.2012]
Paschotta, R.: Erneuerbare Energien. [Stand: 02.10.2012]
BMU (2012a): Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2011. [Stand: 08.01.2013]
BUM (2012b): Erneuerbare Energien in Zahlen - Nationale und internationale Entwicklung. [Stand: 04.10.2012]
Weltenergierat – Deutschland e.V. (2011): Energie für Deutschland 2011 Fakten, Perspektiven und Positionen im globalen Kontext. [Stand: 24.10.2012]

Bioenergie

Als Bioenergie bezeichnet man die Energieformen, die direkt aus Biomasse gewonnen werden.

Bei der Bioenergie wird zur Strom- und Wärmeerzeugung und zur Herstellung von Kraftstoff Biomasse verwendet. Da die Verbrennung von Biomasse CO₂-neutral ist (es wird nur so viel CO₂ freigesetzt, wie beim Wachstum der Pflanzen gebunden wurde) und Biomasse immer wieder nachwächst, zählt diese Energieform zu den erneuerbaren Energien. Darunter fällt die Herstellung von Biogas, Biodiesel und Bioethanol aus Biomasse (Holz, Raps, Mais, Zuckerrüben und anderen „Energiepflanzen“).
Raps wird vor allem für die Erzeugung von Biodidesel und
Mais für die Erzeugung von Bioethanol und Biogas genutzt. Der wichtigste Bioenergieträger in Deutschland ist

Holz. Desweiteren werden auf fast 2 Mio. ha in Deutschland (17% der Ackerfläche) Energiepflanzen angebaut (Vgl. BMU o.J.). Auch Reststoffe und Bioabfälle (Alt- und Gebrauchtholz, Klärschlamm/Klärgas/Deponiegas, Gülle, Gestreidestroh, Schnittgut) werden für die Energiebereitstellung genutzt.

In Deutschland betrug 2011 der Anteil von Bioenergie an der Brutto-Stromerzeugung ca. 6 Prozent (vgl. FNR 2012) und am Endenergieverbrauch (Strom, Wärme und Kraftstoffe) 8,4 Prozent (vgl. Vaillant 2013). Der Anteil der Bioenergie an der Energiebereitstellung (Strom, Kraftstoffe, etc.) aus erneuerbaren Energien im Jahr 2011 belief sich auf ca. 67 Prozent. Damit ist der Beitrag der Biomasse an den Erneuerbaren Energien besonders hoch. Zum Vergleich: Windenergie, die den zweitgrößten Anteil der erneuerbaren Energien an der Energiebereitstellung nach der Bioenergie hat, lag im selben Jahr 'nur' bei 15,8%. 2011 gab es in Deutschland 7.100 Biogasanlagen (installierte Leistung insgesamt: 2.780 MW), über 1.200 Biomasseheizwerke (über 500 kWth) und 45 Biodieselanlagen (vgl. BBE o.J.).

Die Vorteile der Bioenergie besteht vor allem in der Erneuerbarkeit dieser Energieträger. Dadurch werden fossile Energieträger geschohnt und es ist theoretisch möglich, die Importabhängigkeit von Energieträgern zu verringern. Die Bioenergie zeichnet sich durch eine lange Lagerfähigkeit aus. Dies macht sie flexibel einsetzbar, speicherbar und somit kann sie als optimale Ergänzung zu Wind- und Solarenergie eingesetzt werden. Biogasanlagen können zudem die Grundlast des Stromnetzes sicherstellen. Besonders effizient nutzbar ist Bioenergie bei KWK (Abwärme geht durch Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen nicht verloren).

Die Nutzung der sogenannten Energiepflanzen (Raps, Mais, etc.) für die Stromerzeugung steht in Konkurrenz zur Nahrungs-/ Futtermittelproduktion, dem Anbau für stoffliche Nutzung und mit Naturschutzflächen. Die ethische Frage, ob man angesichts des Hungers in der Welt Anbauflächen für die Nutzung der Bioenergie gebrauchen darf, bleibt bestehen. Eine größere Nutzung der Reststoffe und Bioabfälle könnte den Flächenkonflikt vermindern.
Ein weiteres Problem besteht beim Anbau der Energiepflanzen, der zumeist in Monokulturen erfolgt. Diese bewirken Bodendegradationen, benötigen große Mengen an Düngemittel und Pestiziden und stellen eine Gefahr für die Biodiversität (Stichwort: „Vermaisung“) dar. Der hohe Einsatz von Stickstoffdünger z.B. beim Anbau von
Mais, Raps und Zuckerrüben ist nicht nur für die Umwelt bedenklich, sondern auch klimaschädlich. Bei der Herstellung des Düngers wird viel Energie benötigt (dementsprechend viel CO₂ ausgestoßen) und beim Düngen wird das klimaschädliche Distickstoffmonoxid (N₂O/Lachgas) freigesetzt. Ein weiteres Problem stellt die Energiebilanz (Bilanz zwischen Energieinput bei Anbau, Transport und Verarbeitung und gewonnener Energie) dar. Diese ist bei Energiepflanzen, wie z.B. Zuckerrüben oder Raps, aufgrund des besonders hohen Energieinputs negativ oder nur in geringem Maße positiv. Zudem geht bei der Umwandlung von Bioethanol zu Biokraftstoff viel Energie verloren. Im Klartext heißt dies, dass durch einen zu hohen Energieinput die Nutzung der Bioenergie nicht mehr CO₂-neutral bleibt. Deswegen wird gefordert, dass die Treibhausgase, die durch Transport, Düngereinsatz oder Verarbeitung entstehen, in die CO₂-Bilanz der Bioenergie mit eingerechnet werden, damit man den Nutzen bzw. den Schaden für das Klima besser identifizieren kann.
Außerdem muss man die Emissionen von Treibhausgasen beim Betrieb der Biogasaanlagen im Blick haben. Diese Treibhausgase (Methan, Lachgas und das indirekte Treibhausgas Ammoniak) können bei undichten Tanks (durch z.B. Planungs-/Konstruktionsfehler, Betriebsmängel oder Verschleiß) in die Atmosphäre entweichen.

Das hohe Potential der Bioenergie wird durch Förderungen (z.B. durch das EEG) weiter ausgebaut.
Dass viele Staaten auf die angeblich CO₂ neutrale Bioenergie setzen und den Anbau von Energiepflanzen fördern, ohne auf wichtige Umweltschutzbedingungen (z.B. Düngervermeidung oder einen geringeren Energieinput, um den Ausstoß von CO₂ zu vermeiden) oder auf die Auswirkungen für Umwelt, Klima und soziale Aspekte zu achten, wird als unkritische/naive oder absichtlich überzogene Unterstützung der Bioenergie-Industrie, die besonders von dieser Förderung profitiert, kritisiert (vgl. Altemeier & Hornung Filmproduktion 2013). Man wirft der Politik vor, dass diese nur die ökonomischen Interessen der Bioenergie-Industrie im Blick haben und nicht auf eine klima- und umweltreundliche Energieversorgung achten.
Auch in Deutschland steht die EEG Förderung von Bioenergie und Biogasanlagen in der Kritik. Durch diese Förderung ist es für Landwirte profitabler geworden z.B.
Mais und Raps für die energetische Biomassennutzung auf ihren Anbauflächen anzubauen, anstatt Nahrungsmittel oder Tierfutter zu produzieren. Die hohen Pachtpreise, die durch den wachsenden Wettbewerb um Ackerflächen entstehen, sorgen für einen teuren, sich für die Bauern nicht mehr lohnenden Getreide-Anbau und fördern ferner den
Mais-Anbau für Energiezwecke. Daher muss inzwischen Mais (häufig auch umstrittener Genmais) für Tierfutter, Nahrungsmittel oder für die Energieversorgung importiert werden, z.B. aus den Tropen, wo der Regenwald für diesen Anbau abgeholzt wird, oder aus Ländern mit geringeren Umweltstandards als in Deutschland. Dies wirkt sich in sozialer und ökologischer Hinsicht negativ auf Länder, wie Brasilien oder Indonesien, aus, aber auch der Klimawandel wird durch das Abholzen des Regenwaldes verstärkt. Auch Deutschland ist durch diese Praktiken direkt betroffen. So sorgte Anfang 2013 der Import von mit Schimmelpilzen belasteten Mais aus Serbien, der in Deutschland zu Tierfutter weiterverarbeitet wurde, für Aufsehen, während die Bauern hier vor Ort
Mais zur Energiegewinnung anbauten. Desweiteren gefährden die vielen Mais-Monokulturen die Biodiversität und sind teilweise für steigende Lebensmittelpreise mitverantwortlich. Umweltschutzorganisationen fordern daher eine Änderung in der Biogasförderung, so soll z.B. die Biogaserzeugung vor allem aus Reststoffen (Gülle, Schnittgut) gewonnen werden und ein Biomassen-Anbau für die energetische Nutzung auf Mischkulturen (vielfältige Bioenergie, d.h. Nutzung verschiedener Planzen) beruhen. In der EEG Novelle 2012 wurde teilweise schon auf diese Forderungen eingegangen. Es gibt nun zwei Rohstoffvergütungsklassen (nachwachsenden Rohstoffe sowie ökologisch vorteilhafte Einsatzstoffe (z.B. Gülle oder Landschaftspflegematerial)). Weiterhin wurden bei der Grundvergütung eine Wärmenutzungverpflichtung eingeschlossen und die Begrenzung des Einsatzes von Mais und Getreidekorn geregelt. Inwieweit diese Regelungen die Probleme der Bioenergie lösen, bleibt abzuwarten.
Auf internationaler Ebene sind Änderungen der Bioenergieförderungen noch nicht in Sicht.

In Zukunft wird auch die Bioenergie eine zunehmend wichtiger werdende Rolle in der Energieversorgung spielen. Um die Nachhaltigkeit der Bioenergie zu gewährleisten, müssen einerseits die Energie- und CO₂-Bilanz der Bioenergie Einfluss erhalten und andererseits soziale und ökologische Aspekte beim Anbau, bei der Verarbeitung und bei der Nutzung der Bioenergie bedacht werden. Deswegen sollte man u.a. Energiepflanzen in Mischkulturen anpflanzen und diese für Kraft-Wärme-Kopplung anstatt für Kraftstoffe verwenden.

Siehe auch: Biomasse, Biogas, Biodiesel, Kurzumtriebsplantagen, EEG

Lit.

Altemeier & Hornung Filmproduktion (2013): Saubere Energie. [Reportage]. Hamburg: NDR.
BBE (o.J.): Der Bioenergiemarkt in Zahlen 2011. [Stand: 12.03.2013]
BMU (o.J.): Kurzinfo Bioenergie. [Stand: 11.03.2013]
BMU (2012): Erneuerbare Energien in Zahlen. [Stand: 24.05.2013].
BUND (o.J.): Biogas fördern – aber mit Augenmaß. [Stand: 11.03.2013].
BUND (o.J.): Biomasse – Energie der Zukunft. [Stand: 11.03.2013]
Cuhls, Carsten / Mähl, Birte / Clemens, Joachim (2011): Treibhausgas-Emissionen aus Biogasanlagen. In: UmweltMagazin, 2011, Nr. 1/2, S. 44-45. [Stand:15.05.2013].
Deggerich, Markus/Fröhlingsdorf, Michael: Die gelbe Plage. In DER SPIEGEL, 2010, Nr. 50. [Stand: 11.03.2013]
FNR (o.J.): Gesetze und Verordnungen - Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). [Stand: 11.03.2013].
FNR (2012): BASISDATEN BIOENERGIE DEUTSCHLAND [Stand:11.03.2013]
Morris, Craig (2005): Die Energie-Bilanz der Biomasse. [Stand:24.05.2013]
NABU (o.J): Biomasse. [Stand: 11.03.2013]
NABU (2011): Fördersystem für Biomasse-Strom korrigieren . [Stand: 11.03.2013]
Vaillant GmbH (2013): Energie Kompakt 03 – Daten und Fakten. Remscheid: Vaillant Gmbh.

REA-Gips

R. ist das Abfallprodukt aus Rauchgasentschwefelungsanlagen von Kraftwerken und Industriefeuerungen.

R. aus Steinkohlekraftwerken ist, sowohl was Dioxingehalt (Dioxine und Furane), Schwermetallgehalt und Radioaktivität (Radioaktive Baustoffe) angeht, ohne gesundheitliche Bedenken als Baustoff wie Natur-Gips einsetzbar und wird bereits zu 97% als Baugips verwertet. R. aus Braunkohlefeuerungsanlagen ist dagegen verfahrensbedingt derzeit für den Einsatz in Baumaterialien nicht geeignet und wird zusammen mit den Flugaschen in den ausgekohlten Tagebauen deponiert (Braunkohle).

siehe auch: Rauchgasentschwefelungsanlagen, Kraftwerken, Braunkohle

Beleuchtung

Autogas

Kraftstoff für Ottomotoren, auch Flüssiggas oder LPG (Liquified Petroleum Gas) genannt, der aus Propan oder einer Propan/Butan-Mischung besteht (Kohlenwasserstoffe).

Diese bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmigen Kohlenwasserstoffe kann man unter Druck verflüssigen. Sie haben bei 20 Grad C einen Dampfdruck von etwa 9 bzw. 25 bar und werden in Drucktanks aufbewahrt. A. tritt bei der Erdöl- und Erdgasförderung in Erscheinung und wird auch in Erdöl-Raffinerien gewonnen.
Es ist wegen seiner hohen Oktanzahl und seiner einfachen Zusammensetzung für Ottomotoren sehr gut geeignet.
Autogas (LPG) sollte nicht mit Erdgas (CNG oder LNG) verwechselt werden. An den Zapfsäulen wird dies durch unterschiedliche Füllstutzten ausgeschlossen.
Zur Umrüstung müssen in ein Fahrzeug ein Drucktank, ein Verdampfer-Druckregler und ein anderer Vergaser eingebaut werden. Auch die Benzinanlage im Fahrzeug beibehalten und man kann zwischen A. und Benzinbetrieb auch während der Fahrt umschalten.
Für über 400 Fahrzeugtypen gibt es Abgasgutachten, die für den Ein- bzw. Umbau notwendig sind. Neuwagen mit Autogas-Anlage ab Werk: europaweit im Angebot. Ähnlich wie bei den Erdgas-Fahrzeugen werden inzwischen auch Fahrzeuge mit Autogasanlage ab Werk (sog. OEM-Fahrzeuge) angeboten, beispielsweise Volvo S/V40, S60, V70, S80; Renault Twingo, Kangoo, Scenic; Ford Focus, Mondeo, Transit; Mercedes Sprinter u.v.a.
In Deutschland fahren rund 14.000 PKW mit Autogas, wesentlich größer ist die Verbreitung z.B. in Italien, Belgien oder Frankreich.
Die Tankstellen-Dichte nimmt seit 3 Jahren stetig zu. Aktueller Stand Mitte 2002: 345 Tankstellen mit Autogas/
LPG; gegen Ende des Jahres 2002 wird mit mehr als 400 Autogas/LPG-Tankstellen gerechnet.
Seit der sehr starken Senkung des Mineralöl-Steuersatzes Ende 1996 und der Verlängerung im Jahr 1999 bis Ende 2009 ist das Autofahren mit Gas in Deutschland attraktiv.
Neben günstigeren Kraftstoffkosten ergeben sich vor allem Umweltvorteile des A.-Betriebes: Wegen der höheren Klopffestigkeit ist eine höhere Verdichtung mit höherem Wirkungsgrad möglich mit weniger Ölverbrauch sowie geringere Kohlenmonoxid-Emissionen; geringere Kohlenwasserstoff-Emissionen und geringere Stickoxide.
A. ist ungiftig und belastet das Grundwasser nicht. Die Stickoxid-Emissionen sind zwar etwa gleich hoch wie bei Benzinbetrieb, sie lassen sich aber ebenfalls mit der Katalysatortechnik (Drei-Wege-Katalysator) reduzieren.
Die Nachteile sind gering oder durch Entwicklung entsprechender Techniken beherrschbar: größeres Volumen und Gewicht des Drucktanks, etwas niedrigere Höchstleistung; Sicherheitsprobleme: Der Tank steht unter Druck, das Gas ist schwerer als Luft und kann sich in Kellern und Schächten ansammeln.

Siehe auch: Kraftstoff, Ottomotoren

Raumwärmebedarf

Der R. gibt den Energiebedarf (Energie) an, der notwendig ist, um eine Wohnung oder ein Haus zu beheizen.

Der R. hängt neben der Wohnfläche v.a. von der bauphysikalischen Beschaffenheit des Gebäudes ab: Bauform, Wärmedämmung (Niedrigenergiehaus, k-Wert), Fensterfläche und Fensterart (Fenster) und von den Benutzungsgewohnheiten (Raumklima, Lüften, Stoßlüften). Mit Hilfe einer Energiebedarfsanalyse kann der R. eines Gebäudes ermittelt und im Energiepaß offenkundig gemacht werden.
Wieviel Primärenergie für die Raumheizung letztendlich verbraucht wird hängt neben dem R. davon ab, wie die Energie bereitgestellt wird, (Heizung, Brennwertkessel, Niedertemperatur-Heizsysteme). Der R. stellt mit ca. 75% in den Haushalten den wichtigsten Energiesektor dar (Energie).

Aufwindkraftwerk

A. sind Solarkraftwerke, die den Kamineffekt warmer Luftströmungen nutzen und damit eine Windturbine zur Energieerzeugung antreiben.

Unter einem Glasdach wird durch die Sonneneinstrahlung Luft erwärmt und steigt in einem Kamin nach oben. Von den Rändern des Glasdachs strömt Umgebungsluft nach, die ebenfalls erwärmt wird. So wird die Sonneneinstrahlung zum "Motor" eines gleichbleibenden Aufwindes im Kamin. Eine im Kamin eingebaute Turbine wandelt die Windenergie mittels eines Generator in elektrische Energie um.

Entwickelt hat diesen einfachen Aufbau Jörg Schlaich, Professor am Institut für Konstruktion und Entwurf der Universität Stuttgart. Eine Pilotanlage in Manzanares, südlich von Madrid, lief von Mitte 1986 bis Anfang 1989 fast ohne Unterbrechung mit einer Spitzenleistung von 50 KW. Ihr Kollektor hat einen Durchmesser von 240 Metern, der Kamin mit einem Durchmesser von 10 Metern ist 195 Meter hoch.

Obwohl viele Länder wie der Sudan, Indien und Ghana konkretes Interesse an der Technologie gezeigt haben, sind jedoch alle Bauvorhaben in der dritten Welt an den hohen Kosten gescheitert. Eine Anlage mit einer Leistung von 100 MW war in Ghana geplant. Das ehemals geplante Kraftwerk warf inngenieurstechnische Probleme auf, denn der Kamin, sollte eine Höhe von 950 Meter und einen Durchmesser von 115 Meter haben, wodurch eine hohe Standfestigkeit bei Wind benötigt wurde.

Wirtschaftlich arbeitende Anlagen mit einem Kilowattstunden-Preis von 5 - 25 Pfennig sind jedoch nur im großem Maßstab möglich.

Quellen: Der Solarserver: www.solarserver.de
Informationen zum Themenkreis Energie: www.energieinfo.de

Atomkraftwerk

Atomgesetz

Das A. von 1959 (in der Fassung von 1985) regelt in Deutschland den rechtlichen Rahmen für die Erforschung, Entwicklung und großtechnische Nutzung der Kernenergie (Kernkraftwerk, Wiederaufarbeitung) zu friedlichen Zwecken.

Es erfüllt die internationalen Verpflichtungen Deutschlands auf dem Gebiet der Kernenergie und des Strahlenschutzes (Euratom). Als Ziel formuliert das A., Risiken und Schäden für Mensch und Umwelt durch die Nutzung der Kernenergie zu mindern. Das A. enthält die Überwachungsvorschriften über die Handhabung von Kernbrennstoffen, radioaktiven Restbrennstoffen und radioaktiven Abfällen (Brennstoffkreislauf, Atommüll) sowie die Voraussetzungen für die Genehmigung kerntechnischer Anlagen.

Es ist Grundlage von Rechtsverordnungen (z.B. Strahlenschutzverordnung) und Richtlinien für den Bau und Betrieb kerntechnischer Anlagen.
Kritiker bemängeln, daß mit dem A. keine umfassende Vorsorge gegen mögliche Schäden für Mensch und Umwelt durchzusetzen ist. Die im A. vorgesehene Bürgerbeteiligung am Genehmigungsverfahren wird durch Fristsetzungen, Zurückhalten von Informationen und die Behinderung von Verbandsklagen erheblich eingeschränkt.
Eine Novellierung des A. ist für 1993 vorgesehen.

Ziele sind dabei u.a. die Privatisierung der Endlagerung (Atommüll) und die Streichung der Forschungsförderung für Kernenergie. Geplant ist aber v.a. eine Änderung der Genehmigungsverfahren dahingehend, daß die Betreiber von Atomanlagen einen grundsätzlichen Anspruch darauf haben, sich den Bau und Betrieb genehmigen zu lassen.

Bisher haben die Länder einen Ermessensspielraum im Atomrecht, der in der Vergangenheit wiederholt zu Streitigkeiten zwischen einzelnen Ländern (z.B. Hessen, Niedersachsen) und dem Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit führte. Im neuen A. soll die Zuständigkeit für die Bereiche Bau-, Immissions- und Wasserrecht, die für die Genehmigung wesentlich sind, von den Ländern auf den Bund übergehen.

Siehe auch: Klagebefugnis

Atomenergie

Aquiferspeicher

Als A. werden große, im Erdreich befindliche Speicher bezeichnet.

A. werden sowohl für die Speicherung von Gas in ausgespülten Salzkavernen oder anderen Hohlräumen genutzt, als auch für die Langzeitspeicherung von Niedertemperaturwärme in Wasser, Gestein und Erdreich. Kleinere Aquiferwärmespeicher (z.B. 1000 m3 Kies/Wasser) befinden sich z.Z. noch in der Erprobungsphase. Wirtschaftlich wird der Einsatz jedoch erst bei sehr großen Speichern (>50.000 m3), da bei steigendem Speichervolumen sowohl die spezifischen Wärmeverluste, als auch die spezifischen Kosten sinken. Der Einsatz von A. in Verbindung mit solarer Nahwärme (Sonnenkollektor) scheint recht vielversprechend zu sein und wurde in Schweden erfolgreich erprobt.

Alternative Energiequellen

Raumordnung

Rechts- und Verfahrensinstrument zur Steuerung der räumlichen Entwicklung und der planmäßigen Ordnung, Entwicklung und Sicherung von größeren Gebietseinheiten sowie zur Gewährleistung der bestmöglichen Nutzung des Lebensraumes zu verstehen.

R. soll Gestaltungsmöglichkeiten der Raumnutzung langfristig offenhalten sowie gleichwertige Lebensbedingungen der Menschen in allen Teilräumen bieten bzw. auf solche hinführen. Der Fassung des Bundes-Raumordnunggesetzes (ROG) von 1989 soll dabei ausdrücklich der Schutz, die Pflege und Entwicklung der natürlichen Lebensgrundlagen gesichert werden. Dabei sind die natürlichen Gegebenheiten sowie die wirtschaftlichen, infrastrukturellen, sozialen und kulturellen Erfordernisse zu beachten. Inzwischen ist die Zielstellung einer nachhaltigen Raumentwicklung hinzu gekommen, die die sozialen und wirtschaftlichen Ansprüche und seine ökologischen Funktionen in Einklang bringen soll. Die Ergebnisse der Raumordnung werden in raumordnungspolitischen Orientierungsrahmen sowie dem Raumordnungsbericht für Deutschland nieder gelegt.

Albedo

Das Verhältnis der von einem Körper reflektierten zur einfallenden Strahlung. Änderungen der A. der Erde wirken sich auf die Strahlungsbilanz der Erde, und damit auf das Klima und Stadtklima aus.

A.-Erhöhung führt zu Temperaturerniedrigung und entsteht durch Entwaldung, Verringerung der Vegetationsdichte und Wüstenbildung. A.-Erniedrigung entsteht durch künstliche Seen, Stadt- und Industriegebiete und die Verminderung von Schnee- und Eisflächen. A.-Änderungen in der Atmosphäre werden durch den Treibhauseffekt erwartet.

Siehe auch: Globalstrahlung

Akkumulator

Ein A. ist ein auf elektrochemischer Basis arbeitender Energiespeicher (Speicherung). Energieaufnahme und -abgabe erfolgt in Form von elektrischer Energie.

Häufig verwendete A.-typen:
- Blei-Akkumulatoren (Verwendung als Starter-A. in Autos, als Energiespeicher in Solaranlagen; Leistungsdichte 100 Wh/l bzw. 35 Wh/kg).
- Nickel-Cadmium-Akkumulatoren (Verwendung zum Betrieb elektrischer Kleingeräte; Leistungsdichte 120 Wh/l bzw. 40 Wh/kg).
Trotz hoher Schwermetallgehalte sind A. oft sinnvolle Alternativen zu Batterien, da sie bei optimalen Lade/Entlade-Zyklen rund 1000mal wiederaufgeladen werden können und somit alleine schon das Abfallvolumen eheblich reduzieren. Gerade wegen der hohen Metallgehalte (Blei, Cadmium usw.) ist ein Recycling von A. sehr lohnenswert (Batterie-Entsorgung).
Neue A.-Typen, die zum Teil schon auf dem Markt sind:
- Nickel-Hybrid-A.. Er hat fast den gleichen Spannungsverlauf eines Nickel-Cadmium-A., aber eine höhere Leistungsdichte und enthält kein giftiges Cadmium. Leistungsdichte 175 Wh/l bzw. 60 Wh/kg.
- Lithium-A.. Der Vorteil dieses A. ist im Gegensatz zu dem Nickel-Cadmium-A. eine hohe Leistungsdichte und eine sehr geringe Selbstentladung. Nachteil ist die geringe lieferbare Stromstärke (rund 0,2 mA). Leistungsdichte 200 Wh/l bzw. 100 Wh/kg.
- Natrium Schwefel-A.. Bei diesem Typ handelt es sich um einen Hochleistungstyp, der zum Einsatz in Elektroautos in Frage kommt. Der Nachteil liegt in der hohen Betriebstemperatur dieses A. (rund 300 Grad C) und der auftretenden Gefahr bei Leckagen oder Crashs z.B. durch flüssiges Natrium. Leistungsdichte 110 Wh/l bzw. 90 Wh/kg.
- Zink-Brom-A.. Noch ist das Verhalten des Elektrolyten bei Leckagen und Crashs weitgehend unbekannt. Aus diesem Grunde ist dieser Typ noch kritisch zu bewerten. Leistungsdichte 60 Wh/l bzw. 65 Wh/l.
Batterie-Entsorgung

Abwärmenutzungsgebot

Abwärme

Abwärme ist der bei der Kraft- oder Wärmeerzeugung oder bei chemischen Prozessen anfallende Anteil an Wärmeenergie, der ungenutzt in die Umwelt entweicht. In Ballungsgebieten führt Abwärme zu einem mittleren jährlichen Temperaturanstieg von 1GradC.

Bei Kraftwerken und industrieller Produktion treten räumlich konzentriert große Mengen Abwärme auf (Kühlturm). Die Aufwärmung der Umgebungsluft sowie der Feuchtigkeitseintrag in die Luft über Kühltürme verursachen Nebelbildung und Niederschlagsneigung. Die Verwendung von Flußwasser zur Kühlung von Kraftwerken führt zur Aufheizung der Flüsse.

Hierdurch sinken Sauerstoffgehalt und Selbstreinigungskraft der ohnehin schon stark belasteten Flüsse im Sommer (Sauerstoffzehrung, Gewässerbelastung). So liegt im Rhein stellenweise der Sauerstoffgehalt unter der für Fische lebensnotwendigen Grenze von 3 mg/l (Gewässererwärmung). Bei Erreichen einer Temperatur von 28 Grad C dürfen Flüsse im Sommer daher nicht mehr zur Kühlung benutzt werden.

Durch Nutzung von Abwärme zu Heizzwecken könnte ein wesentlicher Beitrag zur Energieversorgung geleistet und die Emission von Schadstoffen reduziert werden (Fernwärme, Nahwärme, Kraft-Wärme-Kopplung). Hierzu ist allerdings eine Dezentralisierung der Energieversorgung (dezentrale Energieversorgung) notwendig, da bei zentralen Großkraftwerken, wie z.B. bei Kernkraftwerken, eine Abwärme-Nutzung aufgrund der Wärmeverluste bei der Verteilung nicht möglich ist.

Siehe auch: Abwärme, Umwelt

Raumklima

Als Raumklima bezeichnet man das Mikroklima (Klima) in einem Raum in eines Gebäudes. Das Raumklima wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflußt:

Temperatur: Wichtig für das Wohlbefinden ist nicht nur die eigentliche Lufttemperatur, sondern insb. Der Anteil der Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung). Mit einem hohen Anteil von Wärmestrahlung wird ein Raum angenehmer empfunden, selbst bei niedrigerer Temperatur. Ein hoher Wärmestrahlungsanteil resultiert aus einer hohen Oberflächentemperatur und kann erzielt werden durch: gute Außenwärmedämmung, Wärmeschutzverglasung, Verwendung von Kachelöfen (Ofenheizung), Niedertemperaturheizsystemen mit großflächigen Heizkörpern, Wandheizung und Fußbodenheizung. Eine Absenkung der Raumtemperatur von z.B. 21 auf 20 °C bringt bereits eine Energieersparnis von 6 Prozent (Raumwärmebedarf, Heizung).
Luftfeuchtigkeit Als angenehm empfunden wird eine Luftfeuchtigkeit zwischen 35 und 65 Prozent. Je höher die Luftfeuchte, desto niedriger die Temperatur, die noch als angenehm empfunden wird. Eine zu geringe Luftfeuchte in der Heizperiode führt zu Reizungen der Schleimhäute. Zu hohe Luftfeuchtigkeit kann bei konstruktiven Baufehlern zu Feuchtigkeitsausfällen an kühleren Bauteilen führen, wodurch die Gefahr der Schimmelbildung entsteht.
Luftbewegung: Insbesondere in Räumen mit Klimaanlagen, großen, kalten Fensterflächen oder undichten Fensterrahmen kann es zu Klagen über kalten Luftzug kommen.
Gehalt der Innenraumluft an Schadstoffen Durch die Verwendung vieler Chemikalien im Haushalt (Lacke, Sprays, usw.) bzw. durch Baumaterialien ist der Gehalt an Schadstoffen in der Raumluft oft um ein mehrfaches höher als im Freien. Auch bei energiesparendem Heizen sollte daher gelegentlich gelüftet werden (Lüften, Stoßlüften). Weitere Schadstoffquellen sind Möbel aus Spanplatten (Formaldehyd), mit Holzschutzmitteln behandeltes
Holz und Ausdünstungen von Elektrogeräten, Polstermöbeln, Teppichen und Tapeten. Richtwerte für zulässige Höchstkonzentrationen von Schadstoffen in Innenräumen existieren nur in Ausnahmefällen. Um Anhaltspunkte zu gewinnen, kann man sich an Größenordnungen von 1/500 des MAK-Wertes als Mindestqualität in Innenräumen orientieren (Innenraumluftbelastung, Maximale Raumluftkonzentration).
Dachausbau Im Dachbereich können zusätzliche Schadstoffquellen durch die verwendeten Wärmedämmstoffe auftreten. Vorsicht ist v.a. bei Mineralwolle geboten, deren Fasern bei Winddruck auch durch kleinste Ritzen in den Innenraum gelangen. Die inzwischen vielfach angebotenen natürlichen Dämmstoffe sind im Dachbereich unbedingt zu bevorzugen (Wärmedämmstoffe).
Atmungsvermögen der Baustoffe: Die Ofenporigkeit der verwendeten Baustoffe hat Einfluss auf das Raumklima. Zwar geht auch bei atmungsaktiven Baustoffen nur ca. 1 Prozent des Luftaustauschs über die Wände (99 Prozent Lüften und Fugen), doch ist die Pufferwirkung der Baustoffe z.B. bzgl. Der Raumfeuchte wichtig für ein gesundes Raumklima (Diffusionswiderstand).
Radioaktivität: Das Raumklima kann aufgrund radioaktiver Baustoffe sowie Radon emittierender Untergrunds in Räumen gegenüber dem Freien stark erhöht sein. Ein großer Teil der Lungenkrebserkrankungen wird hierauf zurückgeführt (Radon).
Licht: Eine nicht zu unterschätzende Wirkung auf das Raumklima hat das Licht, wobei noch so gutes Kunstlicht nie das natürliche Tageslicht ersetzen kann. Da wir i.d.R. aber nicht auf Kunstlicht verzichten können, kommt es auf die Wahl des geeigneten Lichts an (Glühbirnen, Energiespar- und Halogenlampen, Leuchtstoffröhren).
Elektrosmog: Stromleitungen, elektrische Geräte und Metallteile (z.B. metallbewährtes Beton oder Federkernmatratzen) können gerade bei sog. elektrosensiblen Menschen erhebliche Auswirkungen haben (siehe auch Hochspannungsleitung).
Weitere Raumklima: Schalldämpfung, Hausstaub, Geruch und Behaglichkeit (Olf, Dezipol).

Radioaktive Baustoffe

Radioaktive Belastung aus Baustoffen erfolgt zum einen durch Gammastrahlung (hauptsächlich durch die Radionuklide Kalium-40, Thorium-232, Radium-226), zum anderen durch Abgabe des radioaktiven Edelgases Radon in die Innenraumluft.

Radon und seine Zerfallsprodukte werden bei der Atmung aufgenommen und stellen nach dem Rauchen (Tabakrauch) die wichtigste Ursache für Lungenkrebs dar (Krebs). Wie hoch die Radon-Konzentration in Wohnräumen ist, hängt neben den verwandten Baustoffen vor allem von der Beschaffenheit des Untergrunds und der Fugendichte des Kellers ab (Radon). Bisher sind keine Grenzwerte für Radioaktivität in Baustoffen festgelegt.
Eine Abschätzung der Strahlenbelastung, die von R. ausgeht, kann mit der Leningrader Summenformel vorgenommen werden. Relativ hohe Aktivitäten finden sich i.d.R. in Schlackensteinen, Kraftwerksasche, Hochofenzement, Chemiegips (Phosphatgips, nicht aber REA-Gips), aber auch bei Natursteinen wie Granit, Tuff, Bims (s. Tab.).

Natürliche Strahlenbelastung, Gammastrahlung, Radionuklide, Radon

PVC

P. (Polyvinylchlorid)ist ein Kunststoff mit einem breiten Einsatzspektrum und wird v.a. für die Herstellung von Verpackungen und Spielwaren und im Baubereich verwendet.

Die Produktion in Deutschland betrug 1990 1,3 Mio t. Damit ist Deutschland Europas größter P.-Produzenten dar, gefolgt von Frankreich mit einer Jahresproduktion von 1 Mio t. P. wird durch Polymerisation von Vinylchlorid hergestellt.
Vinylchlorid wirkt eindeutig krebserregend, auch die Mutagenität ist experimentell und die Teratogenität in epidemologischen Studien nachgewiesen.
P. kann bis zu 400 ppm Vinylchlorid , weiterverarbeitetes P. kann bis 20 ppm Vinylchlorid enthalten. Der Vinylchloridrestgehalt in P.-Lebensmittelverpackungen darf daher 1 mg/kg nicht überschreiten. Aus P.-Verpackungen dürfen keine messbaren Anteile an Vinylchlorid auf verpackte Lebensmittel übergehen. Aus dem Ausland importiertes P. erfüllt diese Anforderungen nicht immer, so dass hier eine Gesundheitsgefährdung durch Lebensmittelverpackungen besteht (Rest-Monomere).
Mehr als die Hälfte aller P.-Produkte werden für die Bauindustrie produziert (Fensterrahmen, Rohre, Bodenbeläge). Weiterhin wird P. zu Verpackungen (z.B. Plastikfolien und Verbundverpackungen), Kabelummantelungen und Spielzeug verarbeitet.
P. enthält im Vergleich zu anderen Kunststoffen größere Mengen an Additiven. Die im P. enthaltenen Stabilisatoren und Farbstoffe sind meist schwermetallhaltig. In Müllverbrennungsanlagen können diese Schwermetalle freigesetzt werden, ebenso können dabei Chlorwasserstoff und Dioxine entstehen. Nur eine getrennte Abfallsammlung und ein Verzicht auf P.-Produkte kann diese Probleme lösen.

PV-Anlage

Putzmittel

Im engeren Sinn Reinigungsmittel, die zum Putzen harter Oberflächen aus Metall oder Keramik gedacht sind und als wesentliche Wirkstoffe feingemahlene Mineralien (Quarz, Kreide, Tonerde, Diatomeenerde, Bims etc.) zur mechanischen Schmutzentfernung enthalten.

Daneben sind Tenside und häufig auch Lösemittel enthalten, letztere vor allem bei Metall-P. Problematisch sind die Lösemittelanteile und speziell bei Silber-P. der giftige Wirkstoff Thioharnstoff.
Insb. Metalle wie Messing, Aluminium, Silber, Kupfer und Zinn lassen sich dagegen rein mechanisch und umweltfreundlich mit feiner Stahlwolle (Stärke 00 oder 000) polieren. Lösemittelfreie P. (Scheuermittel) sind i.d.R. empfehlenswerte Alternativen.

Putz

P. (mineralischer) ist eine aus Sand, Wasser und einem Bindemittel (Lehm, Kalk, Gips, Zement) bestehende Mörtelschicht, die ein- oder mehrschichtig auf Wände und Decken aufgetragen wird.

Der glatte Innen-P. dient als Unterlage für Tapeten und/oder Farbe, er soll diffusionsoffen und hygroskopisch sein, d.h. Feuchtigkeit aufnehmen und wiederabgeben können (Diffusionswiderstand). Um diese baubiologischen Kriterien zu erfüllen, sollen am besten Kalk- und Lehm-P., einschränkend Gips-P. als Innen-P. verwendet werden, keinesfalls wasserdichte P. oder Kunststoff-P..
Der Außen-P. schützt die Wände vor Witterungseinflüssen und verleiht dem Haus ein entsprechendes Aussehen. Er muß aus baubiologischen Gesichtspunkten mit Betrachtung der Gesamtkonstruktion der Außenwand diffusionsoffen und wasserabweisend aufgeführt werden. P. kann je nach spezieller Anwendung auch wasserhemmend, wasserundurchlässig, mit erhöhter Abriebfestigkeit oder erhöhter Wärmedämmung ausgeführt werden.
Von der Industrie werden auf dem Markt verstärkt Fertig-P.-Systeme angeboten. Meist enthalten diese künstliche Zusätze, um verarbeitungstechnische Vorteile zu erlangen. Vorzuziehen sind reine, traditionell hergestellte P..

siehe auch: Gipsputz, Kalkgipsputz, Kalkputz, Kalkzementputz, Kunstharzputz, Perlite- oder Vermiculitdämmputz, Polystyrol-Wärmedämmputz, Zementputz

Porenbetonsteine

P. werden aus quarzhaltigem Sand, den Bindemitteln Kalk oder Zement und Aluminiumpulver als Treibmittel hergestellt.

Das Aluminium bewirkt während des Herstellungsprozesse ein Aufschäumen des Sandes und Bindemittels, die dann im porösen Zustand unter Dampfdruck bei 180 Grad C fest abbinden. Die Herstellung von Aluminiumpulver ist energieintensiv und umweltbelastend, aber der Einsatz in den P. ist relativ gering. Der Gesamtprimärenergieeinsatz beträgt 474 kWh/m3. Durch großformatige Steine ist eine Ausführung mit unvermörtelter Stossfuge möglich. Als Kleber werden rein mineralische Dünnbettmörtel nach DIN 1053 mit einem Zusatz von Zellulose als Wasserrückhaltemittel eingesetzt. Die P. sind als ökologisch empfehlenswerte Mauerwerkssteine einzuordnen. P. gehören noch zu den schweren Bauweisen im Sinne der Wärmespeicherung. Der Schallschutz ist wegen des geringerem Gewicht etwas schlechter als bei schweren Baustoffen aber besser (+ 2 dB) als bei gleichschweren anderen Baustoffen, da eine innere Materialdämpfung infolge der Porenstruktur erfolgt.