Im Hinblick auf unser Klima, auf unsere Umwelt, auf die steigenden Öl- und Gaspreise, sowie die von Jahr zu Jahr höhere Besteuerung des CO2-Ausstoßes ist es an der Zeit, auf regenerative Energieträger umzusteigen. Die erneuerbaren Energien Sonne, Wind, Umweltwärme, Biomasse müssen nicht von weither importiert werden. Sie stehen uns mit Hilfe der modernen Technik zum komfortablen Beheizen der Gebäude zur Verfügung. Ganz im Gegensatz zu den konventionellen, endlichen fossilen Energieträgern werden sie uns von unserer Umwelt nachhaltig zur Verfügung gestellt.
Jede Gemeinde, die jetzt von Öl und Gas auf erneuerbare Energien wechselt, handelt nachhaltig. Hierfür winken außerdem großzügige Fördermittel.
Eine kurze Übersicht über die verschiedenen regenerativen Heiztechniken soll einen ersten Anhaltspunkt liefern.
Umweltwärme
Unter Umweltwärme wird thermische Energie verstanden, die in der Luft, dem Erdreich oder dem Wasser gespeichert ist. Darunter wird auch die Abwärme verstanden, also Wärmeenergie, die an einer bestimmten Stelle als Verlust anfällt, an anderer Stelle aber als Wärmequelle dienen kann. Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen, Fernwärmenetze oder anfallendes Abwasser arbeiten beispielsweise nach dem Schema der Abwärme. Im Folgenden werden die wichtigsten erneuerbaren Energielösungen im Kontext der Umweltwärme dargestellt.
Wärmepumpen
Wärmepumpen werden nach den Medien bezeichnet, mit denen sie arbeiten: Sole (bei Erdwärme), Wasser und Luft. Das Medium, dem die Energie entnommen wird, nennt man zuerst. Als zweites nennt die Bezeichnung das Medium, in das die Wärme geleitet wird. So heißt es beispielsweise korrekt: Luft-Wasser-Wärmepumpe.
Die Wärmepumpe arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank: Sie transportiert Wärme von A nach B in einem geschlossenen Kreislauf durch Nutzung der Umweltwärme. Beim Kühlschrank wird die Wärme nur aus dem Innenraum nach außen transportiert. Beim Haus ist das andersrum: Die Wärmepumpe entzieht unter Zuhilfenahme eines Kältemittels der Umwelt Wärme und erzeugt mittels eines strombetriebenen Kompressors ein höheres Temperaturniveau, um das Gebäude mit Heizenergie und Warmwasser zu versorgen.
Die Wärmepumpe arbeitet emissionsfrei und zählt zu den umweltschonendsten Methoden der Heizung und Warmwasserbereitung, sofern das Kältemittel aus natürlichen Quellen stammt. Das gilt vor allem, wenn sie mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben wird, also mit Strom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage oder mit zertifiziertem Ökostrom (vorzugsweise mit günstigem Heiztarif). Grundsätzlich gilt, dass bei allen Gebäuden ein guter Dämmstandard vorliegen sollte, damit der Betrieb von Wärmepumpen auch wirtschaftlich sinnvoll ist.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht der Umgebungsluft Wärme, um das Kältemittel bei niedrigen Siedetemperaturen zu verdampfen. Im Gegensatz zu den anderen folgenden Wärmepumpen, fallen bei Luft-Wasser-Wärmepumpen keine Kosten für die Erschließung der Wärmequelle an. Zudem sind die Wartungskosten niedriger als bei fossilen Varianten. Ein bedeutender Nachteil ist, dass mit sinkenden Außentemperaturen der Wirkungsgrad der Wärmepumpe nachlässt und an recht kalten Tagen ein zusätzlicher Elektroheizstab unterstützend tätig werden muss. Die Technik eignet sich deshalb besonders im Neubau oder in energetisch sanierten Häusern. Zusätzlich entstehen durch das Ansaugen der Außenluft Geräuschemissionen. Darüber hinaus hängt der Geräuschpegel vom Aufstellungsort und den Bedingungen vor Ort ab. Steht sie so frei wie möglich, ist das am leisesten.
Luft-Luft-Wärmepumpen
Luft-Luft Wärmepumpen sind im Grunde genommen Lüftungsanlage und Wärmepumpe zugleich. Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe wird die Wärme aus der Umgebungsluft gewonnen, um damit Wasser für den Heizkreislauf zu erwärmen. Im Sommer können Luft-Luft-Wärmepumpen funktionell wie eine Klimaanlage arbeiten und die Frischluft kühlen, sodass im Gebäudeinneren sowohl im Winter als auch im Sommer angenehme Temperaturen herrschen. Im Vergleich zu den anderen Wärmepumpen, sind Luft-Luft-Wärmepumpen deutlich günstiger. Damit diese wirtschaftlich betrieben werden können, sollte das Gebäude sehr gut gedämmt bzw. luftdicht sein.
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Bei der Erdwärmepumpe bzw. Sole-Wasser-Wärmepumpe ist die Sole ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel. Sie nimmt die Energie aus dem Erdreich auf und erwärmt sich. Anschließend strömt sie zur Wärmepumpe und übergibt Wärme an den Kreislauf. Die Wärme kann mit flachen Erdkollektoren gewonnen werden, dafür muss allerdings eine ausreichend große unversiegelte ebene Freifläche zur Verfügung stehen. Dafür werden lange Rohrleitungen in frostfreier Tiefe von etwa 1,5 bis 2 Metern verlegt. Eine andere Variante sind Erdsonden, die bis 100 Meter tief in den Boden verlegt werden. Ein gutes Beispiel ist die Kirchengemeinde Marienberghausen im Kirchenkreis An der Agger. Hier wird das Gemeindehaus mit einer Erdwärmepumpe beheizt. Die gewonnene Wärme reicht aus, um das benachbarte Gebäude mit zu beheizen. Umweltbericht-GH-Marienberghausen-2019_11.pdf (ekir.de)
Grundwasserwärmepumpe bzw. Wasser-Wasser-Wärmepumpe:
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe entzieht die Wärme dem Grundwasser. Dafür sind zwei Brunnen nötig, ein Saug- und ein Schluckbrunnen. Im Saugbrunnen wird aus einer bestimmten Tiefe das Wasser gewonnen und zum Wärmetauscher der Wärmepumpe gepumpt und beim Schluckbrunnen muss es genau in diesen Grundwasserleiter zurückgeführt werden. Das Grundwasser muss in ausreichender Menge und Qualität zur Verfügung stehen.
Grundwassernutzung ist durch die Bohrung teuer und nicht immer möglich (Wasserschutzgebiet). Deswegen hat sich die Nutzung der Außenluft, also die Luft-Wasser-Wärmepumpe immer mehr durchgesetzt. Auch der Erschließungs- und Investitionsaufwand ist vergleichsweise gering. Sie erreicht allerdings meistens geringere Effizienzwerte als die anderen beiden Varianten.
Worauf sollte man bei einer Wärmepumpe achten?
Voraussetzungen: Kirchengemeinden sollten zunächst mithilfe eines Fachmann oder einer Fachfrau klären, ob das in Betracht gezogene Gebäude mit den bestehenden Heizkörpern für Wärmepumpen grundsätzlich geeignet ist.
Wärmepumpen arbeiten am besten bei niedrigen Vorlauftemperaturen. Sie werden deshalb vorzugsweise mit Flächenheizungen (Fußbodenheizung, Wandheizung) kombiniert. Die Effektivität der Wärmepumpe sinkt mit der zu überbrückenden Temperaturdifferenz.
Die Jahresarbeitszahl ist eine wichtige Kennzahl, zur Ermittlung der Energieeffizienz einer Anlage. Hierbei wird das Verhältnis von gelieferter Wärme und elektrischer Antriebsenergie beschrieben. Erzeugt eine Wärmepumpe 10.000 kWh Heizenergie unter Zuhilfenahme von 2.500 kWh elektrischer Energie, beträgt ihre Jahresarbeitszahl 4. Sie kann folglich viermal mehr Wärme bereitstellen als sie an Strom verbraucht. Generell gilt, je höher die Jahresarbeitszahl (min. >3), desto effizienter das Heizsystem. Anhand dieser lässt sich auch ihre Wirtschaftlichkeit ablesen.
Wärmepumpen gibt es mittlerweile auch in Ausführungen, die auch als Klimaanlage im Sommer genutzt werden können. Es empfiehlt sich eine jährliche Wartung außerhalb der Heizperiode durchzuführen, um die Effizienz der Anlage sicherzustellen. Die Wartungskosten belaufen sich auf ungefähr 150€ pro Jahr.
Sonnenenergie: Solarthermie und Photovoltaik
Solarthermie-Anlagen auf dem Dach machen aus Sonne Wärme, zum Duschen oder auch für die Heizung. In den Solarthermie-Kollektoren fließt eine Flüssigkeit, die die Sonnenwärme an einen Warmwasserspeicher abgibt. Wenn die Sonne sich versteckt oder im Winter die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht muss ein anderer Wärmeerzeuger einspringen.
Photovoltaik-Anlagen machen aus Sonne Strom. Der Strom versorgt den Stromverbraucher im Haushalt (Eigenverbrauch) und bei Überschüssen bedient er auch die Wärmepumpe. Im Winter, wenn man die Heizung am meisten braucht, reicht das Sonnenlicht hierfür allerdings nicht. Eine Solarthermie-Anlage ist sinnvoll, wenn im Sommer konstanter Warmwasserbedarf besteht wie beispielsweise in Kitas mit U3-Betreuung.
Biomasse
Unter Biomasse werden alle organischen Stoffe pflanzlichen oder tierischen Ursprungs bezeichnet, die als Energieträger genutzt werden. Die häufigsten Bio-Energieträger sind Biogas und Holz.
Biogas
Biogas entsteht bei der natürlichen Zersetzung und Vergärung von organischem Material. Es ist ein Gasgemisch, das zu Strom, Wärme, Gas oder Treibstoff umgewandelt werden kann. In Biogasanlagen wird es hergestellt, wozu sowohl Abfälle als auch nachwachsende Rohstoffe vergoren werden. Biogas, das aus Reststoffen gewonnen wird und nicht aus extra angebauter Biomasse, ist klimafreundlich. Energieversorger, die Biogas anbieten, bieten in den wenigsten Fällen zu 100% Biogas-Tarife an. In der Regel handelt es sich um ein Beigemisch zum konventionellen Erdgas – der Anteil beträgt meist zwischen 5 – 30%.
Deutlich davon abzugrenzen ist das Ökogas. Bei diesen Produkten handelt es sich um reines Erdgas. Die angefallenen CO2-Emissionen gleichen die Anbieter an anderer Stelle wieder aus, zum Beispiel in Aufforstungsprojekten in Schwellenländern. Kunden zahlen dafür einen Zuschlag zum normalen Preis.
Holz
Bei der Holzheizung kommt die Energie direkt aus der Holzverbrennung. Holz ist eine wichtige natürliche Kohlenstoffsenke und weist nur ein begrenztes klimafreundliches Potenzial auf. Holz ist nur dann als CO2-neutral einzustufen, sofern es sich um Restholz aus einheimischen, nachhaltig bewirtschafteten Wäldern handelt und nicht Wälder zur energetischen Holznutzung abgeholzt werden. Zudem müssen Emissionen berücksichtigt werden, die bei Holzernte, Transport und Bearbeitung entstehen. Neben den Hackschnitzeln, gehäckselten Holzresten, gibt es noch die Pellets, die besonders häufig zum Einsatz kommen, weil sie deutlich weniger Platz in Anspruch nehmen als die Variante mit Hackschnitzeln und einen höheren feuertechnischen Wirkungsgrad aufweisen.
Pellets werden aus Sägewerksresten unter hohem Druck gepresst und durch das holzeigene Bindemittel Lignin ohne weitere Zusätze zusammengehalten. Pelletheizungen arbeiten größtenteils vollautomatisch und können problemlos hohe Vorlauftemperaturen erreichen. Deshalb eignet sich der Betrieb auch bei älteren Heizkörpern, was bei der Wärmepumpe nicht immer der Fall ist. Zwingende Voraussetzung für diese Anlagen sind Lagerräume. Häufig eignen sich Pelletheizungen besonders dort gut als regenerative Lösung, wo vorher eine fossile Ölheizung mit Lagerraum in Betrieb war.
Im Jahr 2015 hat Kirchengemeinde Güchenbach in Riegelsberg (Kirchenkreis Saar-West) eine Pelletheizung anstelle einer alten Ölheizung bekommen. 2015_Kirchengemeinde_Guechenbach_Holzpelletanlage (ekir.de)
Auch die Kirchengemeinde Essen-Haarzopf ist einen ähnlichen Weg gegangen.
Wichtig: Der Gesetzgeber hat die 1. Bundesimmissionsschutzverordnung geändert. Demnach muss bei einer neu eingebauten Pelletheizung der Schornstein oft höher ausgeführt werden als bisher.
Auf geringen Feinstaub-Ausstoß ist zu achten.
Stellungnahme zur Biomassenutzung der Nordelbischen Kirche: https://www.ekd.de/agu/download/Stellungnahme-Biomasse-final.pdf
Nah – und Fernwärmenetze
Wärmenetze lassen sich je nach Ursprungsort der Wärme in Fernwärme und Nahwärme unterteilen. Fernwärme wird in einem großen Heizwerk oder Heizkraftwerk als industrielle Abwärme erzeugt und zu den angeschlossenen Gebäuden über Fernwärmeleitungen geleitet. Im Gegensatz zur Nahwärme versteht man unter Fernwärme die zentrale Versorgung von Gebäuden mit Warmwasser und Heizwärme über größere räumliche Distanzen hinweg von mehr als einem Kilometer. Die Technik dahinter nennt man Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Anlagen). Fernwärme ist deutlich klimafreundlicher als andere fossile Varianten und erreicht eine besonders hohe ökologische Güte, wenn die Abwärme aus erneuerbaren Energiequellen stammt (z.B. durch Großwärmepumpen oder thermische Solaranlagen).
Nahwärmenetze arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Fernwärmenetze, nur dass sich die zentrale Heizungsanlage unweit vom eigenen Gebäude befindet. Blockheizkraftwerke wurden in der Vergangenheit sehr häufig für dezentrale Nahwärmenetze eingesetzt und arbeiten mit hohen Vorlauftemperaturen, sodass auch ältere Gebäude mit Wärme versorgt werden können. Insbesondere im Neubau setzen Stadtplanerinnen und Stadtplaner dagegen bei innovativen Quartierslösungen auf kalte Nahwärmenetze, die auf einem Temperaturniveau von unter 30°C betrieben werden und durch Umweltwärme (zum Beispiel mittels Sole-Wasser Wärmepumpen) erzeugt werden.
Ein gutes Beispiel für Nahwärmeverbund ist das oben genannte Gemeindehaus der Kirchengemeinde Marienberghausen in Nümbrecht Umweltbericht-GH-Marienberghausen-2019_11.pdf. Die Geothermie-Heizungsanlage des Gemeindehauses wurde um einen zweiten Heizkreislauf für die Pfarrscheune erweitert.
Ein weiteres Beispiel für klimaneutrale Nahwärme ist der Neubau des Dietrich-Bonhoeffer-Hauses in Hermeskeil (Kirchenkreis Trier), in der die Abwärme aus einer unweiten Biogasanlage gewonnen wird und mit dem Architekturpreis 2015 der Evangelischen Kirche im Rheinland ausgezeichnet wurde.
Der Nachteil bei Wärmeverbundnetzen kann unter Umständen die lange vertragliche Bindung an den Versorger sein, was hohe Energiepreise zur Folge haben kann.
Spezialfall Kirchenheizung
In historischen Kirchen war nie eine Heizung vorgesehen. Unsere Anforderungen an das Raumklima haben sich mittlerweile geändert, so dass viele Kirchen geheizt werden. Auf Grund einer falschen Temperierung und Lüftung können Probleme im Bereich der Orgel oder anderer Inneneinrichtungen auftreten. Auch im Hinblick auf die Reduzierung der hohen Heizkosten und aus ökologischen Gründen empfiehlt sich nach eingehender Beratung oft ein Wechsel zu klimafreundlicheren Heizvarianten. Infrarotheizungen haben im Gegensatz zu den oftmals eingesetzten Luftheizungen gleich mehrere Vorteile. Zum einen muss die Kirche nicht extra für Veranstaltungen über mehrere Stunden mit langen Vorlaufzeiten aufgeheizt werden, zum anderen wird kein zusätzliches Lüftungssystem benötigt, um die Wärme gleichmäßig im Raum zu verteilen. Ein gesamtes Aufheizen der Kirche entfällt bei der Infrarot Heiztechnologie, denn Flächen und Körper werden punktuell auf direktem Wege erwärmt.
Um nicht die Kirche zu beheizen, sondern den Besucher zu wärmen, hat man sich in der Johanniskirchengemeinde Bonn-Duisdorf für den Austausch der 30-jährigen Gasheizung entschieden. Seit dem Winter 2021/2022 genießen dort die Kirchenbesucher während des Gottesdienstes die Wärme einer Infrarot-Unterbankheizung. Selbstverständlich wird diese mit Ökostrom betrieben. Als Unterstützung steht eine Photovoltaik-Anlage in Planung. Infrarotheizungen gibt es in vielfältigen Formen. Neben Sitzbankheizungen, gibt es auch OrbiHeater, die Wärme von oben spenden sowie Flächenheizungen, die seitlich Wärme in den Raum abgeben.
Fördermöglichkeiten und Beratung
In der Regel wird jede mit erneuerbaren Energien betriebene Heizung gefördert, mit Ausnahme der in der Kirche. Es gibt allerdings große Unterschiede bei den einzelnen Förderprogrammen. So gibt es in Rheinland-Pfalz eine Förderung in Höhe von 50 Prozent bei Heizungssanierung in kirchlichen Schulen und Kindertagesstätten, die außerdem noch kumulierbar sind. Förderprogramm „Verringerung der CO2-Emissionen und Ressourcen-Schutz“ (rlp.de)
Es empfiehlt sich, mithilfe des Förder.Weg.Weisers der EKiR über Fördermöglichkeiten zu informieren. Jede Heizung ist individuell auf ein Gebäude abzustimmen. Aus dem Grunde ist es unerlässlich, sich von unabhängigen Fachleuten beraten zu lassen (www.energie-effizienz-experten.de). Geht es um Kirchenheizungen, gibt es nur wenige Expertinnen und Experten. Im Dezernat 5.2 Bauen und Liegenschaften des Landeskirchenamtes finden Sie Ansprechpersonen, die Sie gerne beraten. Aber auch das Klimaschutzmanagement der EKiR hilft Ihnen gerne weiter.
Weitere Informationen:
Beheizen und Lüften in der Corona-Pandemie
Beheizen und Temperieren von Kirchen
Stellungnahme zur Biomassenutzung der Nordelbischen Evangelisch-Lutherischen Kirche
