Staunen, was die
Zukunft bringt

Beiträge der Technik zu einer nachhaltigen Entwicklung

Zukunft und Technik
Produktion
Mobilität
Bauen und Wohnen
Biotechnologie
 

Heft 3/2003 
Hrsg.: LpB

Inhaltsverzeichnis

D 3 - D 8 Bauen und Wohnen

Die Vorteile im Überblick

• Preiswerte, regional gewonnene Heizenergie

• Hervorragende Brennwerte

• Ausschließliche Verwendung natürlicher, nachwachsender Rohstoffe

• Einsatz chemisch unbehandelter Rohstoffe

• Etablierung eines umweltfreundlichen Stoffkreislaufs als ein Beitrag zur Entlastung unserer Atmosphäre: keine zusätzliche CO2-Emission

• Gewinnung eines wertvollen Naturdüngers als Endprodukt des Heizvorgangs

• CO2-neutral - besonders umweltfreundlich

• Brennstoff deutlich günstiger als Öl und Gas

• Staatliche Förderung für Pellet-Öfen

Solar-Passivhäuser brauchen nur noch ein Zehntel der Heizwärme, die bereits sehr gut isolierte Niedrigenergiehäuser benötigen. Der Heizwärmebedarf eines Einfamilienhauses - ohne die Warmwasserbereitung - lässt sich auf zehn Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr senken. Diese Energiemenge entspricht dem Heizwert von einem Liter Öl. Man spricht deshalb vom "Ein-Liter-Haus".

Bei Solar-Passivhäusern werden bereits bekannte Technologien neuartig kombiniert: die passive Nutzung der Solarenergie durch große Fenster in Südrichtung (inklusive Abschattungseinrichtungen für den Sommer), eine sehr gute Isolierung der Wände und Fenster sowie Sonnenkollektoren für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Hinzu kommt eine neuartige Lüftung mit Wärmerückgewinnung aus der Abluft.

Die besten Häuser haben einschließlich der Warmwasserbereitung einen Verbrauch von 10,2 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr inklusive Wärmepumpen- und Heizstrom. Diese in Baden-Württemberg entwickelten Häuser sind rekordverdächtig, denn sie haben den niedrigsten Gesamtverbrauch in Deutschland. Dabei wird viel Energie mit geringen Mehrkosten eingespart, da die Warmwasserheizung (Heizkörper und Kessel) entfällt.

EnBW Energie Baden-Württemberg AG, Karlsruhe

	In Freiburg errichtete Architekt Rolf Disch 1993-1995 den "Heliotrop". Ein Wohn- und Atelierhaus, das sich computergesteuert zur Sonne dreht und konsequent ökologische Prinzipien verwirklicht. Der Turm ist aus Holz konstruiert. Energieminimierung und Solartechnik führen zu einem Energieaufwand, der nur etwa einem Neuntel des Üblichen entspricht.

Im Unterschied zu konventionellen Solarzellen, bei denen Silizium-Blöcke in Scheiben zersägt werden müssen, werden "Dünnschicht-Zellen" durch Aufbringung nur weniger tausendstel Millimeter dicker Schichten des Halbleitermaterials auf eine Glasunterlage hergestellt. Aufgrund des minimalen Materialbedarfs und des vergleichsweise einfachen Herstellungsprozesses versprechen sie wesentlich niedrigere Herstellungskosten. Besonders geeignet sind Schichten aus einer Mischung von Kupfer, Indium und Selen (CIS), an denen weltweit gearbeitet wird.

Die meisten Produzenten bringen die CIS-Schicht in mehreren, nacheinander geschalteten Verdampfungsschritten auf. Das erfordert eine Produktionsanlage mit mehreren getrennten Prozessstufen. Weltweit einzigartig verfolgt Würth Solar ein neuartiges, ursprünglich vom Institut für Physikalische Elektronik der Universität Stuttgart und vom Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung entwickeltes Verfahren, in dem die CIS-Schicht in einem einzigen Verdampfungsschritt aufgebracht wird (so genannte Co-Verdampfung).

Das ergibt eine wesentlich verkürzte Produktion und hat damit besonders günstige wirtschaftliche Perspektiven.

	Bild (Stuttgart), 25. April 2003

Das Grundprinzip einer Brennstoffzelle ist sehr einfach: Wasserstoff und Sauerstoff verbinden sich zu Wasser. Bei dieser chemischen Reaktion entsteht zusätzlich elektrische Energie und Wärme. Eine Membran verhindert, dass Wasserstoff und Sauerstoff in direkten Kontakt kommen. Die aus dem Schulunterricht bekannte Knallgasreaktion ist somit nicht möglich. Nur Ionen können durch die Membran wandern (ähnlich den Vorgängen in einer Batterie). Die Elektronen müssen den Weg über die Leitungen nehmen: Es fließt elektrischer Strom!

Der mechanische Aufbau einer Brennstoffzelle besteht aus mehreren Schichten. Um höhere Spannungen zu erzielen, werden mehrere dieser Einzelzellen in "Reihe" geschaltet. Es entstehen die sogenannten Stacks.

Die chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff verläuft ohne schädliche Emissionen. Bei der Reformierung kohlenstoffhaltiger Energieträger entstehen Emissionen nur in geringem Umfang.Brennstoffzellen sind als Antrieb von Fahrzeugen, für kombinierte Stromerzeuger und Heizung in Gebäuden, als Kraftwerk und als Stromquelle für mobile Geräte (Laptop, Handy ) anwendbar.

Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) Baden-Württemberg; www.zsw-bw.de