22.08.2024
7 Minuten
Integration erneuerbarer Energien in haustechnische Anlagen
Die Integration erneuerbarer Energien in haustechnische Systeme ist ein entscheidender Schritt zu einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Energieversorgung. Angesichts des Klimawandels und begrenzter fossiler Ressourcen gewinnen effiziente Technologien zur Nutzung von Sonnen-, Wind- und Bioenergie an Bedeutung. In modernen Gebäuden lässt sich das Potenzial dieser erneuerbaren Energien durch intelligente Steuerungssysteme und die Kombination verschiedener Technologien maximieren. Dies ermöglicht eine Reduktion des CO2-Ausstosses, sowie eine signifikante Senkung der Energiekosten und eine Erhöhung der Versorgungssicherheit.
Durch die Kombination von Photovoltaikanlagen, solarthermischen Systemen, Wärmepumpen und intelligenten Energiespeichern decken haustechnische Systeme den Energiebedarf effizient und tragen zur Netzstabilität bei. Wir gehen auf die Herausforderungen und Möglichkeiten der Integration erneuerbarer Energien in haustechnische Anlagen ein.
Welche erneuerbaren Energien lassen sich in haustechnische Anlagen integrieren?
Photovoltaikanlagen (PV)
Die durch Solaranlagen erzeugte Energie lässt sich für den Eigenverbrauch im Gebäude nutzen. Überschüssige Elektrizität lässt sich unter anderem in Akkus speichern. Damit lassen sie sich in Zeiten hohen Verbrauchs nutzen oder sich ins öffentliche Stromnetz einspeisen. Letzteres oft gegen eine Einspeisevergütung. Durch die Kombination von Photovoltaikanlagen mit Smart Living-Technologie optimieren sie den Energieverbrauch, senken Lastspitzen, und erhöhen die Eigenverbrauchsquote.
Solarthermische Anlagen
Solarthermische Systeme lassen sich zur Warmwasserbereitung oder zur Heizungsunterstützung einsetzen. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist die Kombination einer Solarthermieanlage mit einem bestehenden Heizsystem, wie einer Gas- oder Ölheizung. In der Übergangszeit lässt sich der Heizbedarf teilweise oder vollständig durch die solar erzeugte Wärme abdecken. Dies senkt den Bedarf an fossilen Brennstoffen und reduziert die Energiekosten.
Wärmepumpen
Wärmepumpen haben sich als vielseitige Technologie etabliert, die in zahlreichen Anwendungsbereichen zur thermischen Nutzung von Umgebungswärme und oberflächennaher Geothermie eingesetzt wird. Insbesondere in den Sektoren Raumheizung und Warmwasserbereitung bieten sie ein hohes Energieeinsparpotenzial.
Wärmepumpen arbeiten sehr effizient. Insbesondere in Kombination mit erneuerbaren Energien wie Solar- oder Windenergie helfen sie dabei, den Gesamtenergieverbrauch eines Gebäudes zu reduzieren. Eine Kombination mit Photovoltaikanlagen ermöglicht beispielsweise die direkte Nutzung von Solarstrom zur Betreibung der Wärmepumpe und zur Speicherung überschüssiger Energie in einem Wärmespeicher. Dadurch wird der Eigenverbrauch von solar erzeugtem Strom erhöht und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert.
Biomasseheizungen
Biomasseheizungen werden zur Beheizung von Räumen oder zur Warmwasserbereitung eingesetzt. Da Biomasse als CO2-neutral gilt, trägt sie zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen bei. Der während der Verbrennung freigesetzte Kohlenstoff stammt aus der Atmosphäre, wo die Pflanzen ihn während ihres Wachstums aufgenommen haben. Biomasseheizungen lassen sich zudem flexibel mit anderen Heizsystemen wie Wärmepumpen oder elektrischen Heizstäben kombinieren. So gewährleisten sie eine ganzjährige Wärmeversorgung und sind unabhängig von saisonalen Preisschwankungen fossiler Brennstoffe unabhängig.
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme aus einer Energiequelle und erreichen dabei Gesamtwirkungsgrade von bis zu 90 %. KWK-Systeme lassen sich in haustechnische Anlagen integrieren und bieten sich insbesondere für Gebäude mit hohem Energiebedarf an, wie Mehrfamilienhäuser oder Gewerbebauten, da sie sowohl Strom als auch Wärme effizient decken.
Energiemanagementsysteme
Energiemanagementsysteme (EMS) sind Technologieplattformen, die den Energieverbrauch in einem Gebäude überwachen und steuern. Sie erfassen Daten über den Energiebedarf, die Energieerzeugung (z. B. durch PV-Anlagen), sowie die Leistungsaufnahme von Geräten in haustechnische Anlagen. Sie helfen ebenfalls dabei, Prognosen zu erstellen, wie und wann sich die Energie am effizientesten nutzbar ist. Ausserdem ermöglichen sie Hausbesitzer*innen die Integration von Energiespeichersystemen.
Speichersysteme
Speichersysteme sind essenziell für den effizienten Einsatz erneuerbarer Energien in haustechnische Anlagen, da sie es ermöglichen, überschüssige Energie zu speichern und bei Bedarf abzurufen. Dies ist besonders wichtig für Solar- und Windenergie, deren Verfügbarkeit schwankt.
Batteriespeicher (z. B. Lithium-Ionen-Akkus) sind in Einfamilien- und Mehrfamilienhäusern weit verbreitet. Thermische Speicher (z. B. Warmwasserspeicher) sind häufig in Verbindung mit solarthermischen Anlagen hervorragend geeignet. Durch die Speicherung von Energie können sie den Eigenverbrauch erhöhen und die Abhängigkeit von externen Energiequellen verringern.
Smart Grids
Smart Grids nutzen moderne Technologien, um den Stromfluss effizient zu steuern und zu verwalten. Sie ermöglichen die bessere Integration erneuerbarer Energien durch bidirektionale Kommunikation zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Netzbetreibern.
Smart Grids reduzieren die Netzlast, optimieren das Energieangebot und erhöhen die Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Sie ermöglichen auch Demand-Response-Programme: Hier erhalten Verbraucher*innen Anreize für die Anpassung ihres Verbrauchsverhaltens. Dies ist nötig, um das Netz zu entlasten und erneuerbare Energien effizienter zu nutzen.
Zusammen bilden diese Technologien und Systeme eine umfassende Grundlage für die Integration erneuerbarer Energien in haustechnische Systeme. Durch sie lässt sich eine nachhaltigere, effizientere und umweltfreundliche Energieversorgung fördern.
Herausforderungen und Lösungsansätze
Trotz fortschreitender Technologie gibt es bei der Integration erneuerbarer Energien in haustechnische Anlagen Herausforderungen. Diese müssen Nutzer*innen bedenken.
Anschaffungskosten
Die anfänglichen Investitionen für den Aufbau und die Installation von erneuerbaren Energiesystemen in haustechnische Anlagen können hoch sein. Viele Haushalte und Unternehmen benötigen jedoch mehr Anreize, um die langfristigen Vorteile zu erkennen. Förderprogramme und staatliche Zuschüsse können hier eine entscheidende Rolle spielen.
Technische Gebäudeausrüstung und Gebäudemanagement
Die Integration erneuerbarer Energien in haustechnische Systeme stellt besondere Anforderungen an die technische Gebäudeausrüstung (TGA) und das Gebäudemanagement. Die Anpassung der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) ist entscheidend, um neue erneuerbare Wärmequellen wie Wärmepumpen und Solarthermie effizient zu integrieren.
Beleuchtungssysteme profitieren von energieeffizienten LEDs und intelligenten Steuerungen, die den Energieverbrauch optimieren. Moderne Gebäudeautomation durch Energiemanagementsysteme (EMS) und die Vernetzung in Smart Grids ermöglichen eine effektive Nutzung und Verteilung der erneuerbaren Energien. Zudem sind eine regelmässige Wartung und technologischen Updates wichtig, um die Systeme leistungsfähig zu halten. Nutzer*innen sollten in der Bedienung geschult werden, um die Energieeffizienz zu maximieren und den Einsatz erneuerbarer Energien zu unterstützen.
Technologische Komplexität
Die Integration verschiedener Systeme, wie beispielsweise PV-Anlagen und Speicherlösungen, erfordert technisches Know-how. Eine umfassende Planung und kompetente Installation sind notwendig, um eine nahtlose Funktionalität zu gewährleisten. Deswegen ist es wichtig, Fachleute einzubeziehen, die Erfahrung in der Planung und Implementierung solcher haustechnischen Anlagen haben. Sie können die verschiedenen Bauteile jedoch bei uns online bestellen.
Schwankende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien
Erneuerbare Energiequellen sind oft wetterabhängig und können nicht immer konstant Energie liefern. Dies erfordert effiziente Energiespeicherlösungen und ein gut durchdachtes Energiemanagement, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Hier bieten Technologien wie Demand-Response-Systeme, die den Verbrauch je nach Angebot und Nachfrage anpassen, vielversprechende Ansätze.
Netzintegration
Für eine flächendeckende Nutzung der erneuerbaren Energien ist es wichtig, nationale und regionale Stromnetze anzupassen. Eine intelligente Vernetzung ermöglicht es, überschüssige Energie von einem Standort zum anderen zu transportieren. So kann sie das Gesamtenergiepotenzial optimal ausschöpfen.
Unsere Empfehlungen für Sie
Ausblick auf die Zukunft
Die Zukunft der haustechnischen Systeme sieht vielversprechend aus. Immer mehr innovative Ansätze zur Integration erneuerbarer Energien kommen auf den Markt.
Intelligentere Steuerungssysteme
Die kontinuierliche Verbesserung von Smart-Home-Technologien erleichtert die Integration erneuerbarer Energien weiter. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen tragen dazu bei, den Energieverbrauch proaktiv zu optimieren und das Nutzerverhalten vorherzusagen.
Erweiterte Energiespeichermöglichkeiten
Mit dem technologischen Fortschritt werden Energiespeicher wie Lithium-Ionen-Batterien und thermische Speicher immer effizienter und erschwinglicher. Diese Speicherlösungen sind entscheidend, um überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen zu speichern und bei Bedarf bereitzustellen. Forscher*innnen arbeiten an neuen Technologien wie Feststoffbatterien und Wasserstoffspeichern, die eine höhere Energiedichte und verbesserte Kosteneffizienz versprechen. Hybride Systeme, die elektrische und thermische Speicher kombinieren, bieten zusätzliche Flexibilität.
Dezentrale Energieerzeugung
Die Strategie hin zu dezentralen Energieversorgungsmodellen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Bürger*innen, die ihre eigenen Energieerzeugungssysteme installieren, arbeiten über regionale Initiativen und Genossenschaften zusammen, um Energie in Netzwerken zu teilen.
Integration von Elektrofahrzeugen
Die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen und deren Ladeinfrastruktur eröffnet neue Möglichkeiten zur Energiespeicherung und -nutzung. Mit Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologien können EVs überschüssigen Strom aus erneuerbaren Quellen speichern und bei Bedarf ins Netz einspeisen. Diese bidirektionale Nutzung von Strom unterstützt die Optimierung des Eigenverbrauchs und entlastet das Netz. In Kombination mit Smart-Home-Technologien können Elektrofahrzeuge automatisch zu günstigen Zeiten aufgeladen und zur Stromversorgung des Haushalts verwendet werden.
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