In Deutschland steigt die Nachfrage nach Klimaanlagen – insbesondere während der sommerlichen Hitzewellen. Doch welche Auswirkungen hat das auf das Stromsystem und das Stadtklima? Jan Kerckhoff geht dem im Podcast IQ Wissenschaft und Forschung auf den Grund.
Insbesondere in dicht bebauten Innenstädten staut sich im Sommer die Hitze. Gebäude, die keine Rollläden oder sonstige Möglichkeiten zur Außen-Verschattung haben, sind besonders betroffen. Hier versprechen Klimageräte Abhilfe.
Welche Klimageräte gibt es?
Klimaanlagen funktionieren genauso wie Wärmepumpen – nur dass Wärmequelle und Wärmesenke vertauscht sind. Die Geräte werden in Monoblocks und Split-Anlagen unterschieden. Bei Monoblocks ist die Installation einfacher, denn Kältekreis, Kompressor und Gebläse sind in einem Gerät verbaut. Die warme Luft wird über einen Schlauch aus dem geöffneten Fenster herausgeblasen. Dafür muss das Fenster abgedichtet werden – was die Energieeffizienz jedoch beeinträchtigt.
Bei Split-Geräten sind der Ventilator und der Kompressor außen angebracht. Die Innen- und die Außeneinheit sind durch Schläuche verbunden. Für die Installation einer Klima-Split-Anlage sind jedoch Fassadenbohrungen erforderlich – was nicht immer erlaubt ist. Das schränkt insbesondere Mieter, aber auch Wohnungseigentümer ein. Mobile Kleingeräte wie Ventilatoren sind daher oft das Mittel der Wahl, da hier keine Installation erforderlich ist und die Geräte kostengünstig im Baumarkt erhältlich sind. Insbesondere viele Split-Klimageräte sind reversibel, können also auch zum Heizen eingesetzt werden. Optimiert sind die meisten Anlagen aber für das Kühlen oder Heizen: Bei vorwiegender Nutzung zum Kühlen handelt es sich um eine klassische Klimaanlage, wenn der vorwiegende Nutzungszweck die Gebäudebeheizung ist, spricht man von einer Luft-Luft- Wärmepumpe.
Werden Klimageräte zum Problem für das Stromnetz?
Im Allgemeinen sind Klimageräte kein Problem für das Stromnetz. Mobile Kleingeräte wie Ventilatoren sind jedoch nicht energieeffizient. Sollten zukünftig Millionen dieser ineffizienten Geräte gleichzeitig in Betrieb sein, könnte das die Kapazität des Stromnetzes übersteigen, warnen manche Experten. Denn der Ausbau des Stromnetzes und des Stromangebots schreitet langsamer voran als der Strombedarf steigt. Ein weiteres Problem ist, dass es keine genauen Zahlen zur Verbreitung von Klima-Kleingeräten gibt. Das erschwert Prognosen über den zukünftigen Strombedarf. Eine Prognose geht jedoch davon aus, dass sich der weltweite Strombedarf für Kühlung bis 2050 verdoppeln wird.
Wo kommt der Strom her?
Andere Experten sehen im steigenden Strombedarf wenig Grund zur Sorge. So auch ein Experte für Energiesysteme der Hochschule für Technik in Stuttgart. Denn an besonders heißen und sonnigen Tagen wird viel PV-Strom erzeugt, was in Spitzenzeiten zu einem Stromüberschuss mit negativen Strompreisen führt. Großabnehmer bekommen dann sogar Geld dafür, dass sie Strom abnehmen.
Gerade an diesen Tagen ist auch der Strombedarf für die Raumkühlung besonders hoch. Klimaanlagen könnten also die Stromüberschüsse aus PV-Strom abschöpfen – durch intelligentes Kühlen gezielt während der Produktionsspitzen. Intelligente Verbraucher reichen allein jedoch nicht aus, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Dafür ist auch der Ausbau der Stromspeicherkapazität in Form von Batteriespeichern notwendig.
Wo geht die Wärme hin?
Wenn an heißen Tagen die Wärme von den Innenräumen nach außen transportiert wird, wird es dort tatsächlich noch wärmer. Man spricht dann von einem sogenannten „thermischen Teufelskreis“. Welchen Erwärmungseffekt das insgesamt auf das Stadtklima hat, ist jedoch umstritten. Bisherige Studien kommen zu verschiedenen Ergebnissen, die zwischen 0,5 bis zu maximal 2,5 Grad Celsius liegen. Die Studien werden auch in Fachkreisen kontrovers diskutiert.
Welche Maßnahmen eignen sich zur Kühlung?
Das Fazit des Podcast: Klimaanlagen sind nicht so schlecht wie ihr Ruf. Für eine möglichst effiziente Kühlung ist jedoch ein Mix an Maßnahmen empfehlenswert, z.B. eine Außenbeschattung von Gebäuden durch Rollos oder Markisen, sowie Bäume zu pflanzen und Grünflächen in den Innenstädten zu schaffen.
| Kühlung mit Wärmepumpe als Alternative Eine Alternative zu Klimaanlagen können auch Wärmepumpen sein. Wärmepumpen können nämlich nicht nur heizen, sondern unter bestimmten technischen Voraussetzungen auch kühlen. Das funktioniert auf zwei verschiedene Arten: Bei der aktiven Kühlung ist der Verdichter der Wärmepumpe in Betrieb. Dafür muss der Kältekreis der Wärmepumpe umkehrbar sein. Dies ist bei sämtlichen Wärmequellen, also auch bei Luftwärmepumpen möglich. Bei der passiven Kühlung wird überschüssige Wärme aus dem Gebäude durch Betrieb einer Umwälzpumpe in den kühleren Untergrund abgeführt. Das können nur erd- und grundwassergekoppelte Systeme. Bestenfalls kann ein Teil der sommerlichen Wärme im Untergrund gespeichert und im folgenden Winter zum Heizen des Gebäudes genutzt werden. |
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