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grundlagen:nachhaltige_energieversorgung_mit_passivhaeusern:moeglichkeiten_zur_weiteren_optimierung_von_strombedarf_huelle_und_haustechnik:moeglichkeiten_zur_reduzierung_des_strombedarfes [2022/03/24 18:48] – wfeistgrundlagen:nachhaltige_energieversorgung_mit_passivhaeusern:moeglichkeiten_zur_weiteren_optimierung_von_strombedarf_huelle_und_haustechnik:moeglichkeiten_zur_reduzierung_des_strombedarfes [2022/11/11 17:24] (aktuell) – [Zur Entwicklung des Strompreises] wfeist
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 ====== Möglichkeiten zur Reduzierung des Strombedarfes ====== ====== Möglichkeiten zur Reduzierung des Strombedarfes ======
  
 ===== Zur Entwicklung des Strompreises ===== ===== Zur Entwicklung des Strompreises =====
  
-Abgesehen von einer kleinen Entspannung im Zusammenhang mit der Liberalisierung des Strommarktes im Jahr 2000, stieg der Strompreis in der Bundesrepublik Deutschland beständig auf 0,25 € im Jahr 2011((Inzwischen, 2022, liegt er bei über 0,3 € pro kWh)). Dies wird zunächst so bleiben, da mit höheren Rohstoffkosten gerechnet werden muss. Zusätzlich wirkt sich die EEG-Umlage preistreibend aus. Dies bis zu dem Zeitpunkt, an dem Erneuerbare Energien in der Lage sind, Strom kostengünstiger bereitzustellen, als (die sich stetig verteuernden) konventionellen Energieträger. Hieraus könnte sich ab dem Jahr 2020 ein Absinken des Strompreises ergeben, welches jedoch nur stattfinden wird, wenn Effizienzpotentiale in erheblichem Umfang erschlossen werden. Ansonsten wird die hohe Nachfrage, unabhängig von den sinkenden Energiekosten, den Endkundenpreis weiter treiben – Zur Freude der Energieversorger. \\+Abgesehen von einer kleinen Entspannung im Zusammenhang mit der Liberalisierung des Strommarktes im Jahr 2000, stieg der Strompreis in der Bundesrepublik Deutschland beständig auf 0,25 € im Jahr 2011((Inzwischen, 2022, liegt er bei über 0,3 € pro kWh)). Dies wird zunächst so bleiben, da mit höheren Rohstoffkosten gerechnet werden muss. Zusätzlich wirkt sich die EEG-Umlage preistreibend aus. Dies bis zu dem Zeitpunkt, an dem Erneuerbare Energien in der Lage sind, Strom kostengünstiger bereitzustellen, als (die sich stetig verteuernden) konventionellen Energieträger. Hieraus könnte sich ab dem Jahr 2020 ein Absinken des Strompreises ergeben, welches jedoch nur stattfinden wird, wenn Effizienzpotentiale in erheblichem Umfang erschlossen werden((Bemerkung 2022: Die Erwartung an fallende Strompreise aus hat sich durch die aktuelle Erdgaskrise nicht bewahrheitet. Effizienzpotentiale wurde nur in begrenztem Ausmaß erschlossen, das war in der öffentlichen Diskussion in Deutschland auch kaum Thema. Zudem kam auch der Ausbau der erneuerbaren Energie, letztlich politisch verursacht, ins Stocken. Für eine Trendwende bzgl. der Strompreise braucht es beides: Den konsequenten und umfassenden Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung UND die umfassende Erschließung von Effizienzpotentialen. Bei den nun sehr viel höheren Strompreisen lohnt sich Stromeffizienz heute noch viel mehr.)). Ansonsten wird die hohe Nachfrage, unabhängig von den sinkenden Energiekosten, den Endkundenpreis weiter treiben – Zur Freude der Energieversorger. \\
  
 Diesem Preisanstieg stehen die kontinuierlich sinkenden Kosten z. B. für Photovoltaikstrom gegenüber. Für 2012 kann für günstige Standorte die Netzparität erwartet werden. Dann ist der Preis von Photovoltaikstrom geringer als der Endkundenpreis des Netzstromes. Gelingt es, den Solarstrom zeitgleich zur (in Abhängigkeit von der Solarstrahlung schwankenden) Erzeugung zu nutzen (oder wirtschaftlich zu speichern), ergeben sich steigende wirtschaftliche Vorteile für Solarstrom produzierende „Eigenversorger“ (vgl. Abbildung 2). \\ Diesem Preisanstieg stehen die kontinuierlich sinkenden Kosten z. B. für Photovoltaikstrom gegenüber. Für 2012 kann für günstige Standorte die Netzparität erwartet werden. Dann ist der Preis von Photovoltaikstrom geringer als der Endkundenpreis des Netzstromes. Gelingt es, den Solarstrom zeitgleich zur (in Abhängigkeit von der Solarstrahlung schwankenden) Erzeugung zu nutzen (oder wirtschaftlich zu speichern), ergeben sich steigende wirtschaftliche Vorteile für Solarstrom produzierende „Eigenversorger“ (vgl. Abbildung 2). \\
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 Dessen eingedenk wird in diesem Artikel mit einem konstanten Strompreis vom 0,24 €/kWh gerechnet. Diese Annahme ist eher konservativ. Maßnahmen, welche unter diesem Gesichtspunkt wirtschaftlich sind, haben gute Aussichten, sich in der Realität als profitabel zu erweisen. \\ Dessen eingedenk wird in diesem Artikel mit einem konstanten Strompreis vom 0,24 €/kWh gerechnet. Diese Annahme ist eher konservativ. Maßnahmen, welche unter diesem Gesichtspunkt wirtschaftlich sind, haben gute Aussichten, sich in der Realität als profitabel zu erweisen. \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.2_strompreisentwicklung_deutschland.png?590}}|\\+|{{:picopen:1_pb_46_abb.2_strompreisentwicklung_deutschland.png?590}}|\\
 |//**Abbildung 2: \\ Strompreisentwicklung in Deutschland (Prognose, in (realen) Preisen von 2011)**//| \\ |//**Abbildung 2: \\ Strompreisentwicklung in Deutschland (Prognose, in (realen) Preisen von 2011)**//| \\
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 Laut Forsa (2011) liegt der durchschnittliche Strombedarf bei ca. 3,2 MWh pro Haushalt und Jahr. Mit dieser Strommenge ließen sich (via Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 3,0) über 600 m² Passivhaus beheizen. Dieser Vergleich zeigt die Relevanz des Haushaltsstromes deutlich. \\ Laut Forsa (2011) liegt der durchschnittliche Strombedarf bei ca. 3,2 MWh pro Haushalt und Jahr. Mit dieser Strommenge ließen sich (via Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 3,0) über 600 m² Passivhaus beheizen. Dieser Vergleich zeigt die Relevanz des Haushaltsstromes deutlich. \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.3_verteilung_des_haushaltsstroms_deutschland.png?375}}|//**Abbildung 3: \\ Verteilung des Haushaltsstroms \\ in Deutschland** \\ \\ Grafik: PHI, \\ Daten: Bundesverband Windenergie \\ 2009//| \\+|{{:picopen:2_pb_46_abb.3_verteilung_des_haushaltsstroms_deutschland.png?375|}}|//**Abbildung 3: \\ Verteilung des Haushaltsstroms \\ in Deutschland** \\ \\ Grafik: PHI, \\ Daten: Bundesverband Windenergie \\ 2009//| \\ 
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 Abbildung 3 zeigt die Verteilung des Haushaltsstromes 2009. Grob können die Verbräuche auf 4 Gruppen aufgeteilt werden: Weiße Ware mit einem Anteil von 50 % (Kühlen, Kochen, Spülen, Waschen, Trocknen), Multimedia mit 26 % (PC, Kommunikation, Fernsehen und Radio), Beleuchtung 13 % und 11 % Sonstiges. Während die Anteile von Beleuchtung und Weißer Ware kontinuierlich abnehmen, wächst der Multimediaanteil beständig. In allen Bereichen sind jedoch noch immer erhebliche Effizienzpotentiale wirtschaftlich zu erschließen. \\ Abbildung 3 zeigt die Verteilung des Haushaltsstromes 2009. Grob können die Verbräuche auf 4 Gruppen aufgeteilt werden: Weiße Ware mit einem Anteil von 50 % (Kühlen, Kochen, Spülen, Waschen, Trocknen), Multimedia mit 26 % (PC, Kommunikation, Fernsehen und Radio), Beleuchtung 13 % und 11 % Sonstiges. Während die Anteile von Beleuchtung und Weißer Ware kontinuierlich abnehmen, wächst der Multimediaanteil beständig. In allen Bereichen sind jedoch noch immer erhebliche Effizienzpotentiale wirtschaftlich zu erschließen. \\
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 Für den Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser Nr. 46 „Nachhaltige Energieversorgung mit Passivhäusern“ (Protokollband [[http://passiv.de/literaturbestellung/index.php/de/product/view/10/274|hier]] bestellen)  wurde ein im Rahmen des Arbeitskreises Kostengünstige Passivhäuser Nr. 7 „Stromsparen im Passivhaus“ [AkkP 7] entwickeltes Simulationstool für Kühlgeräte durch Wolfgang Feist aktualisiert. \\ Für den Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser Nr. 46 „Nachhaltige Energieversorgung mit Passivhäusern“ (Protokollband [[http://passiv.de/literaturbestellung/index.php/de/product/view/10/274|hier]] bestellen)  wurde ein im Rahmen des Arbeitskreises Kostengünstige Passivhäuser Nr. 7 „Stromsparen im Passivhaus“ [AkkP 7] entwickeltes Simulationstool für Kühlgeräte durch Wolfgang Feist aktualisiert. \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.4_barwerte_jahresenergiebedarf_reale_simulierter_kuehl-gefrierkombinationen.png?690}}|\\+|{{:picopen:3_pb_46_abb.4_barwerte_jahresenergiebedarf_reale_simulierter_kuehl-gefrierkombinationen.png?690}}|\\
 |**//Abbildung 4: \\ Barwerte und Jahresenergiebedarf realer und simulierter Kühl-Gefrierkombinationen//**| \\ |**//Abbildung 4: \\ Barwerte und Jahresenergiebedarf realer und simulierter Kühl-Gefrierkombinationen//**| \\
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-In Abbildung 4 sind die Barwerte und Jahresenergiebedarfe realer und simulierter Kühl-Gefrierkombinationen dargestellt. Um eine bessere Vergleichbarkeit zu erreichen, wurden Geräte von nur einem Hersteller gewählt. Auffällig ist, dass bei gleicher Geräteausstattung das Gerät mit der Effizienzklasse A++ teurer ist, als jenes mit der Effizienzklasse A+++. Im Barwertvergleich stellt sich das Gerät mit A+++, als die deutlich beste marktverfügbare Lösung dar. Die Simulation „PHI Gut 2011“ entspricht in Dämmung und Technik dem A++ Siemens-Gerät und weist praktisch denselben Jahresstromverbrauch auf, was als Beleg für die Tauglichkeit der Simulation gelten kann. Für die Simulation „PHI Zukunft“ wurde mit einer dickeren und weiter verbesserten Vakuum-Dämmung gerechnet. Hierfür entstehen höhere Kosten. Des Weiteren kam eine modulierende Wärmepumpe zum Einsatz, die eine deutlich erhöhte Jahresarbeitszahl ermöglicht. Auch hierfür fallen erhöhte Kosten an. Auf diese Weise kann der Strombedarf im Vergleich zum „Best Practice-Gerät“ nochmals mehr als halbiert werden. +In Abbildung 4 sind die Barwerte und Jahresenergiebedarfe realer und simulierter Kühl-Gefrierkombinationen dargestellt. Um eine bessere Vergleichbarkeit zu erreichen, wurden Geräte von nur einem Hersteller gewählt. Auffällig ist, dass bei gleicher Geräteausstattung das Gerät mit der Effizienzklasse A++ teurer ist, als jenes mit der Effizienzklasse A+++. Im Barwertvergleich stellt sich das Gerät mit A+++, als die deutlich beste marktverfügbare Lösung dar. Die Simulation „PHI Gut 2011“ entspricht in Dämmung und Technik dem A++ Gerät und weist praktisch denselben Jahresstromverbrauch auf, das kann als Beleg für die Tauglichkeit der Simulation gelten. Für die Simulation „PHI Zukunft“ wurde mit einer dickeren und weiter verbesserten Vakuum-Dämmung gerechnet. Hierfür entstehen höhere Kosten. Des Weiteren kam eine modulierende Wärmepumpe zum Einsatz, die eine deutlich erhöhte Jahresarbeitszahl ermöglicht. Auch hierfür fallen erhöhte Kosten an. Auf diese Weise kann der Strombedarf im Vergleich zum „Best Practice-Gerät“ nochmals mehr als halbiert werden. 
  
 Trotz der höheren Investitionskosten ergibt sich im Barwertvergleich ein deutlicher Kostenvorteil gegenüber den bisher betrachteten Varianten. Bei der Variante „PHI Lüftung Kombi“ wird nicht die Raumluft, sondern die Außenluft in der Außenluftleitung der Lüftungsanlage genutzt. Hierdurch verbessert sich die Jahresarbeitszahl nochmals deutlich, es resultiert annähernd eine nochmalige Halbierung des Energiebedarfes. Auf diese Weise wird der Kühlschrank von einem Küchengerät zum Teil der Haustechnik und muss in direkter räumlicher Nähe zur Lüftungsanlage aufgestellt werden. Es ist fraglich, ob dies praktikabel ist. Sicherlich kann eine solche Kombination nicht in großen Stückzahlen produziert werden, so dass Skaleneffekte bei der Herstellung nicht berücksichtigt werden können. Trotz der höheren Investitionskosten ergibt sich im Barwertvergleich ein deutlicher Kostenvorteil gegenüber den bisher betrachteten Varianten. Bei der Variante „PHI Lüftung Kombi“ wird nicht die Raumluft, sondern die Außenluft in der Außenluftleitung der Lüftungsanlage genutzt. Hierdurch verbessert sich die Jahresarbeitszahl nochmals deutlich, es resultiert annähernd eine nochmalige Halbierung des Energiebedarfes. Auf diese Weise wird der Kühlschrank von einem Küchengerät zum Teil der Haustechnik und muss in direkter räumlicher Nähe zur Lüftungsanlage aufgestellt werden. Es ist fraglich, ob dies praktikabel ist. Sicherlich kann eine solche Kombination nicht in großen Stückzahlen produziert werden, so dass Skaleneffekte bei der Herstellung nicht berücksichtigt werden können.
  
-Die Stromkostenersparnis kann die gestiegenen Investitionskosten nicht mehr kompensieren, die Kühl-Gefrierkombination „PHI Zukunft“ bleibt die wirtschaftlichste Lösung. Dessen ungeachtet zeigt sich, dass der heute übliche Verbrauch um über 85 % reduziert werden kann. Und das zu, auf das Referenzgerät bezogenen, deutlich geringeren Kosten. Wird die Idee der Integration der Lebensmittelkühlung in die Haustechnik konsequent weiter gedacht, so ist vorstellbar, dass der Kühlschrank / die Gefriertruhe, als (weitere) Quelle für eine Warmwasser- oder Heizungswärmepumpe dienen könnten. Eine „extra“ Wärmepumpe für die Lebensmittelkühlung würde obsolet. Auch liegt im mitteleuropäischen Klima die Außentemperatur zumindest in der Nacht, während des überwiegenden Teils des Jahres, unter der gewünschten Temperatur im Kühlschank. Eine freie Kühlung wäre also prinzipiell über weite Teile des Jahres möglich. Eine charmante Möglichkeit könnten hier Heatpipes (Wärmerohre) darstellen, die die Außenluft der Lüftungsanlage als Kältequelle nutzen. Solche integrierten Konzepte könnten für Fertighaus-Hersteller oder große Wohnungsbauunternehmen besonders interessant und möglicherweise auch wirtschaftlich sein. \\+Die Stromkostenersparnis kann die gestiegenen Investitionskosten nicht mehr kompensieren, die Kühl-Gefrierkombination „PHI Zukunft“ bleibt daher die wirtschaftlichste Lösung. Dessen ungeachtet zeigt sich, dass der heute noch übliche Verbrauch um über 85 % reduziert werden kann. Und das zu, auf das Referenzgerät bezogenen, deutlich geringeren Kosten. Wird die Idee der Integration der Lebensmittelkühlung in die Haustechnik konsequent weiter gedacht, so ist vorstellbar, dass der Kühlschrank / die Gefriertruhe, als (weitere) Quelle für eine Warmwasser- oder Heizungswärmepumpe dienen könnten. Eine „extra“ Wärmepumpe für die Lebensmittelkühlung würde obsolet. Auch liegt im mitteleuropäischen Klima die Außentemperatur zumindest in der Nacht, während des überwiegenden Teils des Jahres, unter der gewünschten Temperatur im Kühlschank. Eine freie Kühlung wäre also prinzipiell über weite Teile des Jahres möglich. Eine charmante Möglichkeit könnten hier Heatpipes (Wärmerohre) darstellen, die die Außenluft der Lüftungsanlage als Kältequelle nutzen. Solche integrierten Konzepte könnten für Fertighaus-Hersteller oder große Wohnungsbauunternehmen besonders interessant und möglicherweise auch wirtschaftlich sein. \\
  
 Wird der Referenzkühlschrank durch das „Best Practice“-Modell substituiert, beträgt das Einsparpotential 166 kWh/a, bei der Variante „PHI Lüftung Kombi“ sind es 285 kWh/a. Mit dieser Energie können via Wärmepumpe 33 bzw. 60 m² Passivhaus (15 kWh/(m²a), JAZ 3,0) beheizt werden (Das Referenzgebäude hat eine Energiebezugsfläche von 156 m²). \\ Wird der Referenzkühlschrank durch das „Best Practice“-Modell substituiert, beträgt das Einsparpotential 166 kWh/a, bei der Variante „PHI Lüftung Kombi“ sind es 285 kWh/a. Mit dieser Energie können via Wärmepumpe 33 bzw. 60 m² Passivhaus (15 kWh/(m²a), JAZ 3,0) beheizt werden (Das Referenzgebäude hat eine Energiebezugsfläche von 156 m²). \\
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 ===== Kochen ===== ===== Kochen =====
  
-Vergleichsweise unspektakulär stellt sich das Thema //Kochen// dar. Verglichen werden hier Herde mit einem Glaskeramik-Kochfeld und einem Induktionskochfeld. Bei dieser Technik wird die Energie direkt ohne Umweg über eine Herdplatte oder das Glaskeramik-Kochfeld in den Topfboden übertragen. Hierdurch entfallen Wärmeübergangswiderstände und Leitungsverluste. Die Effizienz steigt. Für die Variante „PHI Zukunft“ wurde eine weitere Reduktion von 20 % angenommen, die mit verbesserter Induktionstechnik und optimiertem Kochgeschirr begründet werden kann (vgl. Abbildung 5). Eine deutliche Einsparung, auch bei primärenergetischer Betrachtung, ergäbe sich zweifelsohne durch die Verwendung von Gas anstelle von Strom. \\+Vergleichsweise unspektakulär stellt sich das Thema //Kochen// dar. Verglichen werden hier Herde mit einem Glaskeramik-Kochfeld und einem Induktionskochfeld. Bei dieser Technik wird die Energie direkt ohne Umweg über eine Herdplatte oder das Glaskeramik-Kochfeld in den Topfboden übertragen. Hierdurch entfallen Wärmeübergangswiderstände und Leitungsverluste. Die Effizienz steigt. Für die Variante „PHI Zukunft“ wurde eine weitere Reduktion von 20 % angenommen, die mit verbesserter Induktionstechnik und optimiertem Kochgeschirr begründet werden kann (vgl. Abbildung 5). 
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 +Inzwischen verfügbar sind direkt beheizte Multifunktions-Kochtöpfe mit optimierten Regelungen für unterschiedlichste Koch-, Dämpf-, Brat- und sogar Grillfunktionen. Da hier Wärmeübergabeverluste (Platte/Topf) entfallen, das gesamte System gedämmt werden kann und die Regelung übermäßige Dampfverluste und übermäßig lange Kochprozesse vermeiden hilft, sind solche Töpfe in der Nutzung regelmäßig deutlich stromsparender. 
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 |**//Abbildung 5: \\ Barwerte und Energiebedarf von Elektroherden//**|\\ |**//Abbildung 5: \\ Barwerte und Energiebedarf von Elektroherden//**|\\
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 Erfreulicherweise kann auch hier festgestellt werden, dass unter den gegebenen Randbedingungen, das effizientere Modell die ökonomisch beste Wahl ist. \\ Erfreulicherweise kann auch hier festgestellt werden, dass unter den gegebenen Randbedingungen, das effizientere Modell die ökonomisch beste Wahl ist. \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.6_barwerte_energie_wasserbedarf_geschirrspueler.png?690}}|\\+|{{:picopen:5_pb_46_abb.6_barwerte_energie_wasserbedarf_geschirrspueler.png?690}}|\\
 |**//Abbildung 6: \\ Barwerte, Energie- und Wasserbedarf von Geschirrspülern//**| \\ |**//Abbildung 6: \\ Barwerte, Energie- und Wasserbedarf von Geschirrspülern//**| \\
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 Konkret wurden auch hier zwei unterschiedlich effiziente Modelle eines Herstellers betrachtet, die Methodologie für die Erzeugung der Variante „PHI Zukunft“ folgt der bei Geschirrspülern beschriebenen. Auch hier entstehen für das effizientere Modell nur wenige Mehrkosten, die durch die Energie- und Wassereinsparung während der Nutzungsdauer deutlich überkompensiert werden (vgl. Abbildung 7). \\ Konkret wurden auch hier zwei unterschiedlich effiziente Modelle eines Herstellers betrachtet, die Methodologie für die Erzeugung der Variante „PHI Zukunft“ folgt der bei Geschirrspülern beschriebenen. Auch hier entstehen für das effizientere Modell nur wenige Mehrkosten, die durch die Energie- und Wassereinsparung während der Nutzungsdauer deutlich überkompensiert werden (vgl. Abbildung 7). \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.7_barwerte_energie_wasserbedarf_waschmaschinen.png?690}}|\\+|{{:picopen:6_pb_46_abb.7_barwerte_energie_wasserbedarf_waschmaschinen.png?690 |}}|\
 |**//Abbildung 7: \\ Barwerte, Energie- und Wasserbedarf von Waschmaschinen//**| |**//Abbildung 7: \\ Barwerte, Energie- und Wasserbedarf von Waschmaschinen//**|
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 Eine noch einfachere und preiswertere Lösung ist die klassische „Wäscheleine“, die im Passivhaus wegen der Lüftungsanlage wieder möglich wird. Sie bringt im Winter zusätzlich den angenehmen Effekt einer Raumluftbefeuchtung und kann daher uneingeschränkt empfohlen werden – jedoch nur in Passivhäusern. In Gebäuden ohne Lüftungsanlage besteht durch die größere Feuchtelast, bei in der Regel unzureichender Belüftung und kälteren Bauteiloberflächen, ein deutlich erhöhtes Schimmelrisiko. \\ Eine noch einfachere und preiswertere Lösung ist die klassische „Wäscheleine“, die im Passivhaus wegen der Lüftungsanlage wieder möglich wird. Sie bringt im Winter zusätzlich den angenehmen Effekt einer Raumluftbefeuchtung und kann daher uneingeschränkt empfohlen werden – jedoch nur in Passivhäusern. In Gebäuden ohne Lüftungsanlage besteht durch die größere Feuchtelast, bei in der Regel unzureichender Belüftung und kälteren Bauteiloberflächen, ein deutlich erhöhtes Schimmelrisiko. \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.8_barwerte_energie_flaechenbedarf_trockner.png?690}}|\\+|{{:picopen:7_pb_46_abb.8_barwerte_energie_flaechenbedarf_trockner.png?690}}|\\
 |**//Abbildung 8: \\ Barwerte, Energie- und Flächenbedarf  von Trocknern//**|\\ |**//Abbildung 8: \\ Barwerte, Energie- und Flächenbedarf  von Trocknern//**|\\
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 Kompakte Niederdruck-Quecksilberdampflampen, bekannt als Energiesparlampen und auch CL- (Compact Lumineszenz) Lampen, sind als Alternative bekannt und weisen mit bis zu 55 lm/W eine deutlich höhere Effizienz auf. Sie bestehen aus dem eigentlichen Leuchtmittel und einem Vorschaltgerät. Die anfänglichen Probleme mit flackerndem und unnatürlichem Licht bei modernen Energiesparlampen wurden mittlerweile gelöst. Nachteilig sind jedoch Aufheizzeiten und im Vorschaltgerät und im Lampenkolben eingesetzte, teilweise umweltschädliche Stoffe. Dennoch ergeben aktuelle Studien, dass sich ein deutlicher Lebenszyklusvorteil gegenüber den Glühbirnen ergibt. Leuchtstoffröhren sind den CL-Lampen mit bis zu 90 lm/W bei Dreibandenleuchten deutlich überlegen und sollten eingesetzt werden, wo dies möglich ist. \\ Kompakte Niederdruck-Quecksilberdampflampen, bekannt als Energiesparlampen und auch CL- (Compact Lumineszenz) Lampen, sind als Alternative bekannt und weisen mit bis zu 55 lm/W eine deutlich höhere Effizienz auf. Sie bestehen aus dem eigentlichen Leuchtmittel und einem Vorschaltgerät. Die anfänglichen Probleme mit flackerndem und unnatürlichem Licht bei modernen Energiesparlampen wurden mittlerweile gelöst. Nachteilig sind jedoch Aufheizzeiten und im Vorschaltgerät und im Lampenkolben eingesetzte, teilweise umweltschädliche Stoffe. Dennoch ergeben aktuelle Studien, dass sich ein deutlicher Lebenszyklusvorteil gegenüber den Glühbirnen ergibt. Leuchtstoffröhren sind den CL-Lampen mit bis zu 90 lm/W bei Dreibandenleuchten deutlich überlegen und sollten eingesetzt werden, wo dies möglich ist. \\
  
-Die neue Alternative zu Glühlampen sind LED-Leuchtmittel, denen aus heutiger Sicht klar die Zukunft gehört. LEDs (Light Emitting Diode) sind Halbleiter-Bauelemente ähnlich Computerchips, die Licht in einer bestimmten Wellenlänge abstrahlen. Weißes Licht wird, wie bei Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren, über den Umweg einer fluoreszierenden Leuchtschicht möglich, die das ursprünglich abgestrahlte blaue Licht in verschiedene Weißtöne umwandelt. Auch hier sind mittlerweile akzeptable Farbwiedergabewerte bis Ra = 95 erreicht, was ein ausgesprochen guter Wert ist (Ra = 100 entspricht dem Spektralverlauf eines schwarzen Strahlers und dem Spektrum einer Glühlampe). Ihre Nutzungsdauer liegt bei bis zu 50.000 Stunden, was völlig neue Lampenkonzepte ermöglicht. Die Nutzungsdauer ist als „vorüber“ definiert, wenn die LED weniger als 80 % ihrer ursprünglichen Leuchtkraft aufweist. Im Vollbetrieb entsprechen die 50 000 Stunden einer Nutzungsdauer von über 5,7 Jahren, bei 4 Stunden täglicher Nutzung über 30 Jahre. Sie benötigen bei der Produktion deutlich weniger Ressourcen als CL-Lampen, darunter jedoch schwer verfügbare Stoffe, wie die sogenannten „Seltenen Erden“. Bei der erreichbaren langen Lebensdauer fällt dies aber kaum ins Gewicht. Die Lichtausbeute ist abhängig von der Farbtemperatur. Bei 6600 K (sehr kaltes Licht, entsprechend einem bedeckten Himmel) liegt das physikalisch mögliche Maximum bei 350 lm/W. 250 lm/W wurden im Labor bereits erreicht. Die besten heute (Stand: Mai 2012) verfügbaren LEDs liegen, betrieben bei niedrigen elektrischen Strömen und für Beleuchtungszwecke relevanten Lichtströmen, bei ca. 150 lm/W mit kaltem Licht und 130 lm/W mit warmem Licht. Allerdings ohne Vorschaltgerät und mit einem teilweise schwachen Farbwiedergabeindex. LED-Leuchtmittel als Ersatz für Glühlampen liegen heute bei maximal 68 lm/W für warmweiße Leuchtmittel und 81 lm/W für kaltweise Leuchtmittel. Oftmals werden noch minderwertige Produkte von schlecht geschultem Verkaufspersonal angeboten. Es ist anzuraten, LED-Produkte im seriösen Internethandel, z. B. bei Lumitronix (www.LEDs.de) zu erwerben. \\+Die neue Alternative zu Glühlampen sind LED-Leuchtmittel, denen aus heutiger Sicht klar die Zukunft gehört. LEDs (Light Emitting Diode) sind Halbleiter-Bauelemente ähnlich Computerchips, die Licht in einer bestimmten Wellenlänge abstrahlen. Weißes Licht wird, wie bei Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren, über den Umweg einer fluoreszierenden Leuchtschicht möglich, die das ursprünglich abgestrahlte blaue Licht in verschiedene Weißtöne umwandelt. Auch hier sind mittlerweile akzeptable Farbwiedergabewerte bis Ra = 95 erreicht, was ein ausgesprochen guter Wert ist (Ra = 100 entspricht dem Spektralverlauf eines schwarzen Strahlers und dem Spektrum einer Glühlampe). Ihre Nutzungsdauer liegt bei bis zu 50.000 Stunden, was völlig neue Lampenkonzepte ermöglicht. Die Nutzungsdauer ist als „vorüber“ definiert, wenn die LED weniger als 80 % ihrer ursprünglichen Leuchtkraft aufweist. Im Vollbetrieb entsprechen die 50 000 Stunden einer Nutzungsdauer von über 5,7 Jahren, bei 4 Stunden täglicher Nutzung über 30 Jahre. Sie benötigen bei der Produktion deutlich weniger Ressourcen als CL-Lampen, darunter jedoch schwer verfügbare Stoffe, wie die sogenannten „Seltenen Erden“. Bei der erreichbaren langen Lebensdauer fällt dies aber kaum ins Gewicht. Die Lichtausbeute ist abhängig von der Farbtemperatur. Bei 6600 K (sehr kaltes Licht, entsprechend einem bedeckten Himmel) liegt das physikalisch mögliche Maximum bei 350 lm/W. 250 lm/W wurden im Labor bereits erreicht. Die besten heute (Stand: Mai 2012) verfügbaren LEDs liegen, betrieben bei niedrigen elektrischen Strömen und für Beleuchtungszwecke relevanten Lichtströmen, bei ca. 150 lm/W mit kaltem Licht und 130 lm/W mit warmem Licht. Allerdings ohne Vorschaltgerät und mit einem teilweise schwachen Farbwiedergabeindex. LED-Leuchtmittel als Ersatz für Glühlampen liegen heute bei maximal um 100 lm/W für warmweiße Leuchtmittel und 150 lm/W für kaltweise Leuchtmittel. Oftmals werden noch minderwertige Produkte von schlecht geschultem Verkaufspersonal angeboten. Es ist anzuraten, LED-Produkte im seriösen Internethandel, z. B. bei Lumitronix (www.LEDs.de) zu erwerben. \\
  
 Abbildung 9 zeigt Barwerte und Lichtausbeuten ausgewählter Leuchtmittel. Die Werte für die Chips (Samsung 3535, Best Labor und theoretisch möglich) gelten ohne Vorschaltgerät. Erfreulicherweise schneidet die Glühlampe im Barwertvergleich deutlich am schlechtesten ab. Und auch die Energiesparlampe wird von der Samsung Classic A60 bei vergleichbarer Farbwiedergabe und Lichtfarbe bezüglich Effizienz und Barwert in den sprichwörtlichen Schatten gestellt. Wie bereits erwähnt, tragen Glühbirnen mit ihrer schlechten Effizienz zur Heizung im Passivhaus bei. Bei effizienteren Leuchten ist das weniger der Fall. Je effizienter ein Leuchtmittel ist, umso mehr muss im Winter „zugeheizt“ werden. Dies wird durch den „Barwert Wärme“ berücksichtigt.  \\ Abbildung 9 zeigt Barwerte und Lichtausbeuten ausgewählter Leuchtmittel. Die Werte für die Chips (Samsung 3535, Best Labor und theoretisch möglich) gelten ohne Vorschaltgerät. Erfreulicherweise schneidet die Glühlampe im Barwertvergleich deutlich am schlechtesten ab. Und auch die Energiesparlampe wird von der Samsung Classic A60 bei vergleichbarer Farbwiedergabe und Lichtfarbe bezüglich Effizienz und Barwert in den sprichwörtlichen Schatten gestellt. Wie bereits erwähnt, tragen Glühbirnen mit ihrer schlechten Effizienz zur Heizung im Passivhaus bei. Bei effizienteren Leuchten ist das weniger der Fall. Je effizienter ein Leuchtmittel ist, umso mehr muss im Winter „zugeheizt“ werden. Dies wird durch den „Barwert Wärme“ berücksichtigt.  \\
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 Werden die im PHPP hinterlegten Algorithmen zur Ermittlung des Beleuchtungsenergiebedarfes verwendet, so werden für das „Referenzhaus Kranichstein“ bei Verwendung der Samsung Classic 640 kWh/a und bei Verwendung der Samsung 3535 Warm 700 kWh/a elektrischer Strom gegenüber der Beleuchtung mit Glühbirnen eingespart. Mit dieser Energie können via Wärmepumpe 128 bzw. 140 m² Passivhaus (15 kWh/(m²a), JAZ 3,0) beheizt werden (Das Referenzgebäude hat eine Energiebezugsfläche von 156 m²). \\ Werden die im PHPP hinterlegten Algorithmen zur Ermittlung des Beleuchtungsenergiebedarfes verwendet, so werden für das „Referenzhaus Kranichstein“ bei Verwendung der Samsung Classic 640 kWh/a und bei Verwendung der Samsung 3535 Warm 700 kWh/a elektrischer Strom gegenüber der Beleuchtung mit Glühbirnen eingespart. Mit dieser Energie können via Wärmepumpe 128 bzw. 140 m² Passivhaus (15 kWh/(m²a), JAZ 3,0) beheizt werden (Das Referenzgebäude hat eine Energiebezugsfläche von 156 m²). \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.9_barwerte_lichtausbeute_leuchtmittel.png?690}}|\\+|{{:picopen:8_pb_46_abb.9_barwerte_lichtausbeute_leuchtmittel.png?690}}|\\
 |**//Abbildung 9: \\ Barwerte und Lichtausbeuten verschiedener Leuchtmittel//**|\\ |**//Abbildung 9: \\ Barwerte und Lichtausbeuten verschiedener Leuchtmittel//**|\\
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 Heute arbeiten Fernseher mit TFT- oder LCD-Displays, die hintergrundbeleuchtet sind. Die einzelnen Pixel der Displays ändern je nach Ansteuerung ihre Farbdurchlässigkeit. Das nicht durchgelassene Lichtspektrum wird absorbiert und in Wärme umgewandelt. Der nächste Entwicklungsschritt sind LED-Displays bei denen jedes einzelne Pixel aus einer RGB-LED besteht, die selbst jede „Lichtfarbe“ emittieren kann. Es wird nur die Lichtfarbe erzeugt, die gerade gebraucht wird. Deutlich höhere Effizienzen sind möglich. Dieses Prinzip wurde für die Variante PH Zukunft angenommen (vgl. Abbildung 10). Die Verwendung in Entwicklung befindlicher organischer LEDs anstelle der heute üblichen anorganischen kann weitere Vorteile bringen. Die LED-Technologie ermöglicht hier Einsparungen von über 80 % im Vergleich zum Standard-Fall.\\ Heute arbeiten Fernseher mit TFT- oder LCD-Displays, die hintergrundbeleuchtet sind. Die einzelnen Pixel der Displays ändern je nach Ansteuerung ihre Farbdurchlässigkeit. Das nicht durchgelassene Lichtspektrum wird absorbiert und in Wärme umgewandelt. Der nächste Entwicklungsschritt sind LED-Displays bei denen jedes einzelne Pixel aus einer RGB-LED besteht, die selbst jede „Lichtfarbe“ emittieren kann. Es wird nur die Lichtfarbe erzeugt, die gerade gebraucht wird. Deutlich höhere Effizienzen sind möglich. Dieses Prinzip wurde für die Variante PH Zukunft angenommen (vgl. Abbildung 10). Die Verwendung in Entwicklung befindlicher organischer LEDs anstelle der heute üblichen anorganischen kann weitere Vorteile bringen. Die LED-Technologie ermöglicht hier Einsparungen von über 80 % im Vergleich zum Standard-Fall.\\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.10_barwerte_jahresstrombedarfe_fernsehgeraete.png?690}}|\\+|{{:picopen:9_pb_46_abb.10_barwerte_jahresstrombedarfe_fernsehgeraete.png?690 |}}|\\
 |**//Abbildung 10: \\ Barwerte und Jahresstrombedarfe von Fernsehgeräten//**|\\ |**//Abbildung 10: \\ Barwerte und Jahresstrombedarfe von Fernsehgeräten//**|\\
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 Noch weniger Energie braucht z.B. das iPad von Apple, das bereits einige rudimentäre Office-Anwendungen erlaubt. Hier wird sowohl durch intelligentes Ressourcenmanagement, hochwertige Bauteile, als auch eine optimierte Programmierung der Leistungsbedarf während des Arbeitsmodus auf 3 Watt gedrückt. Dieser Wert ist in Verbindung mit einem LED-Monitor mit einer Lichtausbeute von 250 lm/W (7 W) die Grundlage für die Variante "PHI Zukunft". In Summe benötigt diese Kombination 10 W im Arbeitsmodus. Das aktuelle ASUS EeePad Transformer Prime nimmt ca. 2 W Leistung auf und verfügt über ein Android-Betriebssystem mit Office-Anwendungen. Das für Herbst 2012 geplante Windows 8 erlaubt es auch auf solchen Endgeräten, in der gewohnten vollwertigen Office-Umgebung zu arbeiten. Bezogen auf den Standard Fall sind hier Einsparungen von über 90 % möglich, die vergleichbar mit dem Jahresheizwärmebedarf von Bestandsgebäuden und Passivhäusern sind. \\ Noch weniger Energie braucht z.B. das iPad von Apple, das bereits einige rudimentäre Office-Anwendungen erlaubt. Hier wird sowohl durch intelligentes Ressourcenmanagement, hochwertige Bauteile, als auch eine optimierte Programmierung der Leistungsbedarf während des Arbeitsmodus auf 3 Watt gedrückt. Dieser Wert ist in Verbindung mit einem LED-Monitor mit einer Lichtausbeute von 250 lm/W (7 W) die Grundlage für die Variante "PHI Zukunft". In Summe benötigt diese Kombination 10 W im Arbeitsmodus. Das aktuelle ASUS EeePad Transformer Prime nimmt ca. 2 W Leistung auf und verfügt über ein Android-Betriebssystem mit Office-Anwendungen. Das für Herbst 2012 geplante Windows 8 erlaubt es auch auf solchen Endgeräten, in der gewohnten vollwertigen Office-Umgebung zu arbeiten. Bezogen auf den Standard Fall sind hier Einsparungen von über 90 % möglich, die vergleichbar mit dem Jahresheizwärmebedarf von Bestandsgebäuden und Passivhäusern sind. \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.11_barwerte_jahresstrombedarfe_pcs.png?690}}|\\+|{{:picopen:10_pb_46_abb.11_barwerte_jahresstrombedarfe_pcs.png?690}}|\\
 |**//Abbildung 11: \\ Barwerte und Jahresstrombedarfe von Computern//**|\\ |**//Abbildung 11: \\ Barwerte und Jahresstrombedarfe von Computern//**|\\
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 Im Fall „PHI Zukunft“ sind, wegen des Trockenschrankes und den geringeren Kosten für die Beleuchtung, sogar die Investitionskosten merklich niedriger als beim Referenzfall. Hier betragen die Stromeinsparungen satte 65 % und über 10 Jahre können über 4000 € eingespart werden. \\ Im Fall „PHI Zukunft“ sind, wegen des Trockenschrankes und den geringeren Kosten für die Beleuchtung, sogar die Investitionskosten merklich niedriger als beim Referenzfall. Hier betragen die Stromeinsparungen satte 65 % und über 10 Jahre können über 4000 € eingespart werden. \\
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-|{{:picprivate:pb_46_abb.12_werte_beispielgebaeude.png?690}}|\\+|{{:picopen:11_pb_46_abb.12_werte_beispielgebaeude.png?690|}}|\\
 |//**Abbildung 12: \\ Zusammenwirken im Beispielgebäude** \\ \\ Grafik: PHI//|\\ |//**Abbildung 12: \\ Zusammenwirken im Beispielgebäude** \\ \\ Grafik: PHI//|\\
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grundlagen/nachhaltige_energieversorgung_mit_passivhaeusern/moeglichkeiten_zur_weiteren_optimierung_von_strombedarf_huelle_und_haustechnik/moeglichkeiten_zur_reduzierung_des_strombedarfes.1648144099.txt.gz · Zuletzt geändert: 2022/03/24 18:48 von wfeist