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Energiestoffe |
Technisch gesehen ist der Energiewert der Ertrag von Brennstoffen bezogen auf eine bestimmte Masse oder auch Energiegewinnung pro Zeitraum mit Solar oder Photovoltaik.
Umgangssprachlich wird auch als Energiewert der Heizwert bezeichnet.
Der Heizwert ist die bei einer Verbrennung maximal nutzbare Wärmemenge, ohne die im Abgas enthaltene Kondensationwärme.
Die Heizwerte üblicher Brennstoffe liegen ca. 10 % unter ihren Brennwerten. Der Brennwert beinhaltet den Heizwert und die im Wasserdampf gebundene Energie.
Bei der Brennwerttechnik für Heizanlagen wird auch die im Wasserdampf gebundene Energie zur Wärmeproduktion genutzt.
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Heizkostenvergleich |
Lassen Sie sich bei den Heizkosten nicht blenden. Die Investitionskosten bei Heizungsanlagen sind nicht unerheblich und differieren stark untereinander.
Sie können teilweise das 5fache beim Vergleich der Anlagentypen betragen. Ratsam ist eine ganzheitliche Betrachtung aller Aufwendungen für das vorgesehene Heizsystem.
Das nachfolgende Diagramm dient als Richtwert eines Einfamilienhauses mit 150 m² Wohnfläche mit gut isolierter Bausubstanz. Herangezogen wurde bei der Gegenüberstellung der Anlagen
eine Laufzeit von 25 Jahren und den nach dem heutigen Stand anfallenden Heizkosten auf diesen Bezugszeitraum. Verwenden Sie für Ihre Anlage so viel Technik wie nötig,
aber nicht so viel Technik wie möglich. Denn nach einem Vierteljahrhundert sind wieder alle Anlagen veraltet und der nächste Austausch steht bereits ins Haus.
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Keiner kann genau voraussagen, wohin sich die Energiepreise in Zukunft entwickeln. Jedoch hat ein regionales Denken noch nie geschadet,
um unabhängiger von internationalen Märkten zu werden. Berücksichtigen Sie welche Einsparungen beim Austausch erzielt werden können, unter dem Vorbehalt welche Beschaffenheiten (Tank, Kamin, usw.)
weiterhin genutzt werden könnten und nicht aufwendig umgebaut werden müssten.
Aber auch ohne Modernisierung können Kosten eingespart werden. Eine Absenkung der Raumtemperatur um 1°C reduziert den Heizenergiebedarf um etwa 6%.
Mit der richtigen Einstellung der Heizkennlinie, der Warmwasseraufladung, der Laufzeiten für die Heizkreispumpe und Zirkulationspumpe sowie durch richtiges
Lüften können jährlich mehrere hundert Euro gespart werden.
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Kostenvergleich der Heizsysteme für ein EFH mit 150 m² Wohnfläche |
Beheizungsart |
Jahresverbrauch |
Jahreskosten |
Preis je Einheit |
Heizkosten pro kWh |
Holz Hackgut |
23 Srm |
460 EUR |
20 EUR |
2,6 ct |
Holz Stückgut |
15 rm |
600 EUR |
40 EUR |
3,1 ct |
Wärmepumpe |
6200 kWh |
930 EUR |
0,15 EUR |
4 ct |
Holzpellets |
4700 kg |
1081 EUR |
0,23 EUR |
4,5 ct |
Erdgas |
2100 m³ |
1470 EUR |
0,70 EUR |
7,2 ct |
Heizöl |
2000 l |
1720 EUR |
0,86 EUR |
8,8 ct |
Flüssiggas |
3250 m³ |
1950 EUR |
0,60 EUR |
10,5 ct |
Nachtstrom |
23000 kWh |
3450 EUR |
0,15 EUR |
15 ct |
Quelle zu Heizkosten pro kWh: ETA Heiztechnik
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Brennstoffe |
Ein Feuer benötigt Brennstoff, Sauerstoff und Hitze. Ein Fehlen dieser Komponenten oder ein
Ungleichgewicht führt zu einer unsauberen Verbrennung. Für eine optimale Brennstoffnutzung bei zugleich geringer
Umweltbelastung müssen die bei der Verbrennung entstehenden Gase so lange im Brennraum verbleiben, bis sie
nahezu vollständig verbrannt sind. Ein wichtiger Faktor hierbei ist die optimale Luftzufuhr. Zu wenig Luft führt
zu Sauerstoffmangel und unvollständiger Verbrennung. Im Gegensatz kann zu viel Luft zu einer Überlastung der
Feuerstätte führen oder die Temperatur im Feuerraum senken und somit den Wirkungsgrad reduzieren.
Holz ist ein idealer nachwachsender Brennstoff. Frisch geschlagenes Holz wirkt zwar trocken, besitzt jedoch noch
ein Restfeuchte von etwa 40 Prozent. Feuchtes Holz verbrennt nicht nur schlechter, es setzt aufgrund der niedrigen
Verbrennungstemperatur auch Schadstoffe frei. Nur ausreichend abgelagertes Holz erreicht die von der
Bundesemissionsschutzverordnung (BImSchV) geforderte Restfeuchte von 24 Prozent Wassergehalt. Optimal für die
meisten Feuerstätten ist ein Wassergehalt des Holzes von ca. 15 Prozent. Dazu muß das Holz zwei bis drei Jahre an
einem trockenen, vor der Witterung geschützten Ort gelagert oder technisch getrocknet werden.
Je nach Holzart, Beschaffenheit und Trockenheit kann mit einem Ster Brennholz eine zu ersetzende Heizölmenge von 140 bis 230 l
erreicht werden. Das Gewicht für trockenes Scheitholz beträgt je nach Holzart ca. 350 bis 550 kg je Rundmeter (RM).
In nachfolgender Tabelle sind auch die Einheit in Festmeter (FM) angegeben. |
Heizwerte üblicher Brennstoffe |
Brennstoff |
Brennwert |
Holzpellets |
17 MJ/kg |
4,9 kWh/kg |
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Heizöl |
42 MJ/kg |
11,9 kWh/kg |
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Schweröl |
40 MJ/kg |
11,2 kWh/kg |
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Erdgas |
39 MJ/kg |
10,8 kWh/kg |
16,7 MJ/m³ |
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Butangas |
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123 MJ/m³ |
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Propangas |
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93,6 MJ/m³ |
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Braunkohle |
8-23 MJ/kg |
2,2-5,5 kWh/kg |
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Braunkohlebriketts |
18-23 MJ/kg |
5,1-5,5 kWh/kg |
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Steinkohle |
27-33 MJ/kg |
7,5-9,2 kWh/kg |
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Ahorn |
14,8 MJ/kg |
4,1 kWh/kg |
2600 kWh/FM |
1900 kWh/RM |
Birke |
15,5 MJ/kg |
4,3 kWh/kg |
2700 kWh/FM |
1900 kWh/RM |
Buche |
14,4 MJ/kg |
4,0 kWh/kg |
2800 kWh/FM |
2100 kWh/RM |
Eiche |
15,1 MJ/kg |
4,2 kWh/kg |
2900 kWh/FM |
2100 kWh/RM |
Erle |
14,8 MJ/kg |
4,1 kWh/kg |
2100 kWh/FM |
1500 kWh/RM |
Esche |
15,1 MJ/kg |
4,2 kWh/kg |
2900 kWh/FM |
2100 kWh/RM |
Pappel |
14,8 MJ/kg |
4,1 kWh/kg |
1700 kWh/FM |
1200 kWh/RM |
Robinie |
14,8 MJ/kg |
4,1 kWh/kg |
3000 kWh/FM |
2100 kWh/RM |
Ulme |
14,8 MJ/kg |
4,1 kWh/kg |
2800 kWh/FM |
1900 kWh/RM |
Weide |
14,8 MJ/kg |
4,1 kWh/kg |
2000 kWh/FM |
1400 kWh/RM |
Douglasie |
15,8 kJ/kg |
4,4 kWh/kg |
2200 kWh/FM |
1700 kWh/RM |
Fichte |
16,2 MJ/kg |
4,5 kWh/kg |
2100 kWh/FM |
1500 kWh/RM |
Lärche |
15,8 MJ/kg |
4,4 kWh/kg |
2300 kWh/FM |
1700 kWh/RM |
Kiefer |
15,8 MJ/kg |
4,4 kWh/kg |
2300 kWh/FM |
1700 kWh/RM |
Tanne |
16,2 MJ/kg |
4,5 kWh/kg |
2000 kWh/FM |
1400 kWh/RM |
Hackschnitzel, alt |
10 MJ/kg |
2,9 kWh/kg |
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Hackschnitzel, frisch |
7 MJ/kg |
2,0 kWh/kg |
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Stroh |
14,4 MJ/kg |
4,0 kWh/kg |
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Getreide |
15 MJ/kg |
4,2 kWh/kg |
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Dieselkraftstoffe |
Diesel und Biodiesel sind Gemische aus flüssigen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedebereich von 170°C bis 310°C.
Die Cetanzahl, für den Betrieb in Verbrennungsmotoren liegt zwischen CZ = 45...60.
Von Bedeutung sind insbesondere Zündwilligkeit, Flammpunkt, Schwefelgehalt, Filtrierbarkeit und Kälteverhalten. Durch Paraffinausscheidung können bei niedrigen
Temperaturen der Kraftstofffilter sowie die Leitungen verstopfen. Abhilfe schaffen hier saisonelle Dieselkraftstoffe mit Additiven wie es beim Winterdiesel beispielsweise der Fall ist.
Durch den Anteil von bis zu 7% Biodiesel (FAME) bei Dieselkraftstoffen, kann es unter bestimmten Einflüssen zu Verklebungen der Dieselversorgungspumpe, Einspitzpumpe und Injektoren kommen.
Außerdem kann dies zu Filterverstopfungen durch Ausflockung und Ablagerungen an den Dieselleitungen führen. Die Folge sind Zündaussetzer, Schwarzrauch, Startprobleme und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch.
Ursache hierfür ist, dass aufgrund der Einflüsse von Temperatur, Luftsauerstoff und Zeit sich Biodieselanteile im Kraftstoff zersetzen können.
Wer einmal von dieser sogenannten Dieselpest betroffen ist, weiß wie schwierig eine Bekämpfung ist.
Bei einem starken Befall muss der Diesel mit einem Biozid behandelt werden, Tank und Vorfilter vollständig gereinigt werden, sowie der Kraftstofffilter erneuert werden.
Bestehen zudem bereits Laufprobleme beim Motor, so muss unter Zugabe reinigender Additive die Einspritzanlage gereinigt werden.
Vorbeugende Maßnahmen sind u.a. den Dieselkraftstoff nicht lange lagern, regelmäßig den Motor im Lastlauf betreiben, Kraftstofftank und Kraftstofffilter regelmäßig kontrollieren.
Kondenswasser vom Tank ablassen, sowie häufige tag- und nachtbedingte Temperaturwechsel an der Tankanlage vermeiden.
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Energieeinstrahlung bei Solarthermie |
| Aufgrund der jahreszeitlich unterschiedlichen Einstrahlung ist eine 100%ige Deckung für Warmwasser kostentechnisch nicht sinnvoll.
Anstrebenswert ist eine Solaranlage mit Heizungsunterstützung. Hier kann ein Teil der überschüssigen Energie die im Sommer bereitgestellt wird, kurzeitig für Überbrückungstage im Pufferspeicher gehalten werden.
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Stromerzeugung bei Photovoltaik-Anlagen |
| In der Photovoltaik gibt es die verschiedenen Modultypen:
monokristalline Zellen, polykristalline Zellen und amorphe Zellen.
Monokristalline Solarzellen werden als großer Kristall aus einer Siliziumschmelze gezogen und in dünne
Scheiben geschnitten. Der Wirkungsgrad liegt bei 14 bis 17 % und ist höher als bei polykristallinen und amorphen Zellen.
Bei polykristallinen Zellen wird flüssiges Silizium in Blöcke gegossen. Diese Blöcke ergeben eine Struktur von vielen einzelnen Kristallen.
Auch hier werden die Blöcke in dünne Scheiben geschnitten. Der Wirkungsgrad beträgt ca. 13 bis 15 %.
Amorphe Zellen gehören zur Familie der Dünnschichtzellen. Bei diesem Verfahren wird das Silizium als dünne Schicht auf das Trägermaterial
aufgebracht. Schichtdicken von 1 µm sind für die Umwandlung des Sonnenlichts in elektrische Energie ausreichend.
Nachteilig ist der geringe Wirkungsgrad von 5 bis 8 %.
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Fachlexikon der Mechatronik © 2015 Erich Käser. Alle Rechte vorbehalten.
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