Timo Leukefeld im Energiegespräch

 Zusammenfassung Gespräch mit Timo Leukefeld

Heizungsbauer und Professor

In einem tiefgreifenden Gespräch mit Timo Leukefeld, einem Experten für erneuerbare Energien und Professor, diskutiert dieser seine Visionen und Lösungsansätze für eine nachhaltigere Heiz- und Bauwelt.

Das Energiegespräch mit Timo Leukefeld

 Leukefeld, der seine Karriere als Heizungsbauer begann und später im Maschinenbau mit Schwerpunkt auf Energietechnik spezialisierte, bringt seine umfangreiche Expertise und Erfahrungen aus der Praxis in die akademische Welt ein. Mit seiner Professur und seinem international agierenden Büro entwickelt er energieeffiziente Gebäude und forscht an Trends für zukünftiges Bauen.

Trend: Strahlungsheizung ersetzt Zirkulationsheizung

Leukefeld beschäftigt sich intensiv mit der Frage, wie wir die Heizwelt verbessern können. Er sieht einen deutlichen Trend weg von traditionellen Konvektionsheizungen hin zu Strahlungsheizungen, die eine gleichmäßigere und angenehmere Wärme liefern. Dieser Übergang zu effizienteren Heizmethoden, gepaart mit einer immer besseren Gebäudeisolation, führt dazu, dass das Heizen in Neubauten zunehmend an Bedeutung verliert. Er kritisiert die ineffiziente Ausstattung neuer Gebäude mit Heizsystemen, die für extrem kalte Bedingungen ausgelegt sind, was angesichts des Klimawandels und milder werdender Winter nicht mehr zeitgemäß ist.

Robuste Technologie schlägt wartungsintensive Technologie

Der Experte betont die Notwendigkeit, integrales Denken in der Energiepolitik zu fördern, das auf Zusammenhangswissen beruht. Dieses Wissen ist seiner Meinung nach in der aktuellen Energiepolitik weitgehend verloren gegangen. Leukefeld plädiert für eine Rückbesinnung auf einfache, robuste Technologien, die weniger wartungsintensiv und langfristig nachhaltiger sind. Er sieht die Industrie, die durch Förderprogramme für komplexe und teure Technologien profitiert, kritisch und spricht sich stattdessen für einfache, effektive Lösungen aus, die auch von weniger qualifizierten Arbeitskräften umgesetzt werden können.

Umbau Heiz- und Bauindustrie

Zusammenfassend fordert Timo Leukefeld eine radikale Umgestaltung der Heiz- und Bauindustrie hin zu mehr Einfachheit, Nachhaltigkeit und Integrität. Er kritisiert die kurze Lebensdauer moderner Heizsysteme und die politischen Entscheidungen, die oft die Interessen der Industrie über die der Verbraucher stellen. Seine Vision ist es, durch innovative, energieeffiziente Bauprojekte und das Nutzen von erneuerbaren Energien einen grundlegenden Wandel zu fördern und dabei sowohl ökonomische als auch ökologische Nachhaltigkeit zu erreichen.

Eine vollständige Liste aller Gespräche findet sich unter: 

https://energiespeicher.blogspot.com/p/energiegesprache-mit-eduard-heindl.html

 Robert Werner im Energiegespräch

Robert Werner ist seit über 20 Jahren mit dem Thema Energie beschäftigt und leitet jetzt das Hamburg Institut Consulting GmbH. In einem ausführlichen Gespräch mit Robert hatte ich die Chance, wichtige Informationen zum Thema Wärmewende zu sammeln. Fast alle denken bei der Energiewende an die Erzeugung von Strom aus Sonne und Wind. Aber wie können wir in Zukunft heizen?

Eine wesentliche Idee ist, große Wärmepumpen an das Nahwärmenetz zu hängen und dann die Wärme aus überschüssiger Wind- oder Solarenergie zu erzeugen. Das hat den interessanten Aspekt, dass Wärme relativ einfach zu speichern ist, etwa in einem großen Wasserteich, der isoliert ist. Dies wurde in Dänemark schon umgesetzt.

Eine weitere Idee ist, dass man Flüsse, etwa die Elbe als Wärmequelle für die Wärmepumpe nutzt, um dann mit hohem Wirkungsgrad die Wärme für das Nahwärmenetz zu erzeugen.

Unser Gespräch hat uns aber auch zu einem Weserkraftwerk geführt, dessen Bau Robert Werner geleitet hat. Wichtige Aspekte der Strompreisbildung, der Speicherung und anderer Energiequellen haben wir ebenfalls angesprochen, am besten das Gespräch ansehen:

Robert Werner im Gespräch über die Energiewende

Übersicht Energiegespräche

Energie eines Energiespeichers

Berechnung der Energie eines Energiespeichers

Energie ist für Menschen ein vieldeutiges Wort, mit Energie in den Tag starten, energisch widersprechen oder ohne Energie ein Thema verfolgen. Energie ist aber auch eine physikalische Größe und da nicht jeder gerne dem Physikunterricht gefolgt ist, gibt es jetzt einen Versuch das Thema Energiespeicher übersichtlich zu erklären.

Was ist Energie

Wenn man mit dem Fahrrad einen Berg hinauf fährt, hat man Energie verbraucht, zumindest den Wunsch, Energie in Form von Nahrung zu sich zu nehmen. Erstaunlicherweise hat man aber nicht nur körperlich Energie verbraucht, man hat auch Energie gewonnen, Lageenergie, denn jetzt ist man auf einem Berg. Genau dieses Geschehen kann man sehr gut mit dem Begriff Energie, Energiespeicher und Energieumwandlung beschreiben.

Thomas Young benutzt um 1800 erstmals den Begriff Energie im modernem Sinn. (Bild Wikipedia)

Zuerst ist die Energie im Frühstücks-Müsli, die wird teilweise vom Körper aufgenommen und in Form von Zucker und Fett chemisch eingespeichert. Jetzt beginnt die Radtour, die chemische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt, mit viel Kraft bewegt man seine eigenen Kilos Meter für Meter nach Oben. Dass die Energieumwandlung nicht zu hundert Prozent gelingt, merkt man spätestens, wenn man den Pullover auszieht weil einem sehr warm wird und an der Schweißperlen die zur Kühlung dienen. Wenn man Oben ist, kann man wieder herunterrollen. man bemerkt, es läuft von selbst, der Fahrtwind weht und nach dem Ausrollen ist man wieder am Ausgangspunkt angekommen. Jetzt ist alle Energie vollständig verbraucht, genaugenommen in Wärme umgewandelt. Bei der Fahrt ins Tal hat sich die Bremse und die Luft sich erwärmt, damit hat die Luft die ursprüngliche Lageenergie in Form von Wärmeenergie aufgenommen.

Wie kann man die Energie messen?

Um die Energie genau zu beschreiben benötigt man eine Einheit in der die Energie gemessen wird. Ähnlich wie eine Länge in Metern (m) und Gewicht mit der Einheit Kilogram (kg) gemessen wird, kann man auch Energie messen.

Isaac Newton, Physiker, nach dem die Einheit der Kraft benannt ist (Bild Wikipedia)

Da Energie durch Kraft mal Weg beschrieben wird, benötigt man eine Einheit für Kraft und eine Einheit für den Weg. Die Einheit für den Weg kennt jeder, es ist der Meter. Die Einheit für die Kraft ist das Newton (N), die zu Ehren des berühmten Physikers Isaac Newton so genannt wird. Ob es schlau ist, Einheiten nach Physikern zu benennen weis ich nicht, für viele ist es auch verwirrend, aber es ist eben so eingeführt. Ein Newton ist die Kraft, mit der hundert Gramm gegen die Hand drücken. Warum hundert Gram und nicht ein Kilogram? Das ist eine komplizierte Geschichte, die mit der Schwerkraft zusammenhängt und jetzt nicht genauer erklärt wird.

James Prescott Joule, nach Ihm ist das Newton Meter benannt. (Bild: Wikipedia)

Also hat die Energie die Einheit von Kraft mal Weg oder in anderen Worten Newton Meter, abgekürzt Nm!

So weit so gut, aber jetzt kommt wider das Phänomen, dass berühmte Physiker namentlich in Einheiten verewigt werden. Für ein Nm sagt der Physiker Joule (J), das ist nach dem Engländer James Joule benannt.

Ein Joule ist nicht besonders viel Energie, etwa die Lageenergie, wenn eine Schokoladentafel auf dem Tisch und nicht am Boden liegt. Auf der Müslipackung findet man die Angabe Kilo Joule (kJ) das sind tausend Joule und das ist die Energie, die der Schokoladenesser als Lageenergie hat, wenn er auf den Tisch steigt.

Im Alltag verwendet man eine noch größere Energieeinheit und das ist die kWh (kilo Watt Stunde). Jetzt kommt noch ein Physiker ins Spiel, das ist James Watt, bekannt durch seine Erfindung der Dampfmaschine. Es sei angemerkt, er hat die Dampfmaschine nicht erfunden, aber doch erheblich verbessert. 

James Watt, Dampfmaschinenbauer und Namensgeber der Leistungseinheit Watt. (Bild Wikipedia)

Eine Kilowattstunde ist die Energie, die bei einer Leistung von tausend Watt in einer Stunde umgesetzt wird. Moment, ich habe vergessen zu erklären was eine Leistung bei Physikern ist. Eine Leistung ist es, wenn man die Tafel Schokolade vom Boden aufhebt und auf den Tisch legt, schafft man das in einer Sekunde, hat man ein Watt (W) geleistet. Klettert man in einer Sekunde selbst auf den Tisch, ist das sogar ein Kilowatt! Nebenbei, das ist richtig anstrengend, daher bringen wir nicht so gerne viel Leistung, aber das ist wieder ein anderes Problem.

Die Umrechnung der Energie

Die einzelnen Einheiten könne Problemlos ineinander umgerechnet werden:

1 Nm = 1 J = 1 Ws

1000 J = 1kJ

3600 kJ = 1 kWh

Es gibt noch ungezählt viele andere Einheiten, diese habe ich in meinem Blogbeitrag "Energieeinheiten uneienheitlich" genauer betrachtet. 

Energie im Energiespeicher

Jetzt sind wir in der Lage die Energie in einem Energiespeicher zu berechnen, wir brauchen nur die Leistungsaufnahme während des Ladens zu Messen und die Dauer der Ladezeit festhalten.

Lädt man etwa eine Batterie mit einem Watt über eine Stunde, so hat die Batterie 3600 Ws =3600 J Energie aufgenommen. Eine gute Batterie sollte diese Energie auch wieder nahezu vollständig abgeben. Der Wirkungsgrad von Lithiumbatterien liegt heute bei über 90%!

Tesla S mit einer 85 kWh Lithium Batterie. (Bild Wikipedia)

Jetzt tanken wir einen Tesla S, ein Elektroauto mit einer 85 kWh Batterie.

Schließen wir die Batterie an eine einfache Haushalts-Steckdose an, so liefert diese Steckdose 3kW. Um die Batterie vollständig zu laden benötigt man daher beachtliche 28 Stunden, Autos brauchen eben viel Strom. Jetzt fahren wir mit dem Tesla S in die Berge und überlegen, wie hoch hinauf wir mit einer Batterieladung kommen. Angenommen der Wagen wiegt mit Fahrer ~2000 kg, dann müssen wir eine Kraft von ~20 000 N (= 20 kN) aufwenden um Höhe zu gewinnen. Mit 85 kWh im "Tank" schaffen wir:

85 kWh * 3600 kJ/kWh / 20 kN ~ 15 000 m, damit können wir also zwei mal den Mount Everest hochfahren! Dem Elektromotor macht die Höhenluft keine Probleme, bei der Straße wird es schon schwieriger.

Eine gute Reise wünscht Eduard Heindl

SZ Speichertagung in Düsseldorf

Eindrücke von der SZ Speichertagung 

Vom 21-22. April 2013 fand in Düsseldorf die Süddeutsche Zeitung Speichertagung statt, zu der ich als Referent eingeladen war. Thematisch wurden Strom- und Wärmespeicher sowie politische Aspekte der Energiewende vorgestellt.
Mehrere Referenten,  wie Dr. Weng, ehemals Südwest Strom wiesen auf den Grund für die Energiewende hin, CO2 Einsparung und Ausstieg aus der Kernenergie. Dies wird oft vergessen, daher kritisierte er deutlich die Politik, die oft kontraproduktiv subventioniert um Partikularinteressen zu unterstützen. Etwa ist die Förderung von Batterien unter diesen Aspekt nicht zu rechtfertigen.

Strom oder Wärme

Obwohl die Erzeugung von Wärme wesentlich mehr CO2 verursacht als die Stromversorgung wird praktisch nur die CO2 arme Stromerzeugung mit dem EEG gefördert. Die Sache ist allerdings sehr komplex, da Strom auch Energie und damit CO2 einsparen kann, man denke nur an die Wärmepumpen,  wie  Prof. Dr. Wolfgang Winkler, aus Hamburg erläuterte.
Andererseits ist das speichern von Wärme wesentlich einfacher als das Speichern von Strom. Hierzu stellte Dr. Marc Lindner von der DLR beeindruckende Speicherleistungen von thermochemischen Speichern wie Kalk vor, die bis zu einer kWh Wärme pro kg speichern können, Möglicherweise für das Heizen in Elektroautos zukünftig von Interesse.

Brauchen wir Speicher für Strom? 

Erstaunlicherweise kann man relativ große Anteile von Wind- und Solarenergie ohne Speicher nutzen, solange die anderen Kraftwerke flexibel sind. Dr. Martin Kleimeier, Consultant VDI/VDE, rechnete vor dass ein Absenken der Spitzenleistung von PV-Anlagen auf 70% des peak-Wertes im Bedarfsfall nur einen Verlust von wenigen Promille der Energie bedeutet, ähnlich verhält es sich mit Wind. Auf der anderen Seite gibt es einen starken psychologischen Wunsch, nichts wegzuwerfen. Manfred Volker Haberzettel von der EnBW erläuterte das an einem netten Beispiel, die Hausfrau investiert in eine Tupperdose um manchmal noch eine halbe Zwiebel aufzuheben, ökonomisch nicht begründbar. Er berichtete vom Wunder von Forbach dort wünschen sich die Bürger, im Gegensatz zu Attdorf, ein Pumpspeicherkraftwerk im Nordschwarzwald. Wir leben in (Energie) revolutionären Zeiten und da ist es oft unübersichtlich, wie er meinte. Aktuell lohnen sich Pumpspeicherkraftwerk nicht, da der Strom Mittags wegen der Solarenergie nur noch selten teuer ist,  wie Sebastian Schröer, MVV Energie AG, meinte.
Neue Ansätze wie Power  to Gas haben unter den jetzigen Bedingungen keine Chance, da der Wirkungsgrad mit 25% viel zu niedrig ist, eine Aussage von Dr. Andrei Zschocke,  E.ON,  der die Power-to-Gas Pilotanlage in Falkenhagen vorstellte. Dr. Manuel C. Schaloske stellte den Speicher der Zukunft, Wasserstoff, vor, ich glaube das wird so bleiben, da, es extrem schwer ist, die Infrastruktur in Form eines Tankstellen-Netzes aufzubauen.

Neue Technologien 

Einige Vorträge stellten (mir) neue Technologien vor. Prof. Dr. Sven Steinigeweg von der Hochschule Emden berichtete von der Integration der Methane Nutzung in einer Kläranlage, die in Verbindung mit den vielen Windkraftwerken eine wesentliche Optimierung der Auslastung und damit des Windenergie-Ausbaus erlaubt.
Etwas Science fiction wirkten die supercap Kondensatoren, die immerhin 2600m2 Fläche pro Gramm haben und etwa 10Wh/kg speichern.
Am Montag Abend habe ich dann meinen Lageenergiespeicher vorgestellt, wie immer sehr viele Fragen und große Verblüffung.

Politik 

Aktuell sind alle Änderungen am EEG bis zur Wahl vor Herbst eingefroren, danach ist aber mit einer grundlegenden Änderung zu rechnen,  wie MinDir. Dr. Karin Freier vom Bundesministerium für Umwelt erläuterte. Politisch will Bayern keine "Strompreisbremse" da das EEG die Wirtschaft antreibt und man nicht die EEG Umlage nach "Norden" zu den Windkraft Betreiber senden will.

Weitere Berichte von Energiespeicher Konferenzen:

http://energiespeicher.blogspot.de/2013/11/konferenzberichte.html