Angesichts der steigenden Energiekosten sind viele Menschen daran interessiert, auf die fossilen Brennstoffe zu verzichten, die derzeit zum Heizen der meisten britischen Häuser verwendet werden. Die Frage ist, wie man das umsetzen kann Margaret Harris , erklärt
Tief unter den Steinplatten der mittelalterlichen Abteikirche von Bath macht sich lautlos ein modernes Wunderwerk mit einer antiken Note bemerkbar. Die Abtei wurde im März 2021 fertiggestellt Heizungssystem kombiniert Unterflurrohre mit Wärmetauschern, die sieben Meter unter der Oberfläche liegen. Dort transportiert ein vor fast 2000 Jahren gebauter Abfluss täglich 1.1 Millionen Liter 40 °C warmes Wasser aus einer natürlichen heißen Quelle in einen Komplex antiker römischer Bäder.
Durch die Nutzung dieses warmen Wasserflusses liefert das System genügend Energie, um nicht nur die Abtei, sondern auch eine angrenzende Reihe georgianischer Cottages, die als Büros genutzt werden, zu heizen. Kein Wunder, dass der Rektor der Abtei es als „eine nachhaltige Lösung zur Beheizung unserer wunderschönen historischen Kirche“ lobte.
Aber das war noch nicht alles. Sobald die Bemühungen zur Dekarbonisierung der Heizung der Abtei im Gange waren, begannen die Beamten der 19.4 Millionen Pfund teures Bath Abbey Footprint-Projekt richteten ihre Aufmerksamkeit auf die Elektrizität des Gebäudes. Wie die meisten Kirchen verläuft die Abtei von Osten nach Westen und verleiht ihrem Dach eine großzügige Südausrichtung. In den nördlichen Breiten Großbritanniens werden solche Dächer den größten Teil des Tages von Sonnenlicht durchflutet, was sie ideal für den Einsatz von Photovoltaik-(PV)-Solarmodulen macht. Die Gloucester Cathedral – eine Autostunde nördlich von Bath – hat diese günstige Ausrichtung bereits genutzt und wurde 2016 zur ersten großen antiken Kathedrale Großbritanniens Auf dem Dach sind Sonnenkollektoren installiert.
Um herauszufinden, ob ein ähnlicher Aufbau für die Bath Abbey geeignet sein könnte, arbeitete das Footprint-Projekt unter der Leitung von Doktoranden der University of Bath Zentrum für Doktorandenausbildung (CDT) in neuer und nachhaltiger Photovoltaik. In einer Machbarkeitsstudie veröffentlicht in Energiewissenschaft und -technik (2022 10 892) errechneten die Studenten, dass eine gut konzipierte Reihe von PV-Modulen 35.7 % des Stroms der Abtei liefern könnte, plus 4.6 %, die an Tagen, an denen ein Überschuss erzeugt wurde, ins Netz zurückgespeist werden könnten. Die Anlage würde sich innerhalb von etwa 13 Jahren amortisieren und über ihre 139,000-jährige Lebensdauer einen Gesamtgewinn von 12,000 £ ± 25 £ erwirtschaften.
Heimat Wahrheiten
Die Installation von Sonnenkollektoren auf dem Dach der Bath Abbey bleibt vorerst nur eine Idee. „Das ist eine gangbare Option für die Zukunft – wenn der richtige Zeitpunkt gekommen ist“, sagt Footprint-Projektleiter Nathan Ward. Aber für viele Menschen im Vereinigten Königreich – normale Hausbesitzer ebenso wie Verwalter berühmter Gebäude – scheint der Zeitpunkt tatsächlich sehr dringend zu sein. Aufgrund der russischen Invasion in der Ukraine, der starken weltweiten Gasnachfrage und verschiedener lokaler Faktoren sind die Energiepreise auf ein beispielloses Niveau gestiegen.
In den im August veröffentlichten Prognosen hat das Beratungsunternehmen Cornwall Insight gerechnet dass der durchschnittliche britische Haushalt im Januar 355 2023 £ pro Monat für Energie ausgeben könnte, wenn sich die Situation nicht ändert. Die Energiepreisgarantie der britischen Regierung, angekündigt im September, sorgte durch die Subventionierung der Energierechnungen für eine gewisse Entlastung. Dennoch gilt zwischen Oktober 2021 und Oktober 2022 der maximale Einheitspreis, den Energieversorger britischen Haushalten in Rechnung stellen können wesentlich erhöht, der von 7 Pence auf 10.3 Pence pro Kilowattstunde (kWhr) für Gas und von 21 Pence auf 34 Pence pro kWhr für Strom steigt.
Badephysiker Alison Walker, die Direktorin des CDT, sagt, dass die Arbeit ihres Teams damals eher ein hypothetischer Vorschlag, um zu zeigen, dass es der Abtei ernst war mit der Reduzierung ihres COXNUMX-Fußabdrucks. Mittlerweile sind die Energiekosten jedoch so stark gestiegen, dass die Erzeugung von Strom aus eigener Kraft deutlich günstiger und weniger anfällig für Energiepreisschwankungen ist, wie wir sie in diesem Jahr erlebt haben“, sagt sie.
Für Haushalte, die ihre Energiekosten, ihren CO10-Fußabdruck oder beides reduzieren möchten, gehören Solarmodule zu den einfachsten und kostengünstigsten Möglichkeiten, dies zu erreichen. Siliziumbasierte PV-Module sind eine ausgereifte Technologie, ihr Preis ist in den letzten XNUMX Jahren stark gesunken und die Installation einer Dachanlage dauert nur wenige Tage. Doch da Haushalten keine staatliche Unterstützung für Solaranlagen mehr zur Verfügung steht, stellen die Vorabkosten für viele ein Hindernis dar und Installateure haben lange Wartelisten.
Schlimmer noch: Sonnenkollektoren sind weder aus technischen Gründen noch aufgrund ihres Aussehens für alle Wohnungen geeignet. „In Großbritannien legen wir großen Wert auf die Ästhetik von Gebäuden“, sagt er Mike Walls, ein Physiker an der Loughborough University Zentrum für erneuerbare Energiesystemtechnik. „Es gibt einige Gebäude, vor allem alte, bei denen man keine Solarpaneele anbringen würde, weil sie nicht schön aussehen oder sich nicht gut in das Gesamtbild einfügen.“ Anne Cranston, Projektleiterin der Kathedrale von Gloucester, weist darauf hin, dass ihr Team beweisen musste, dass die Paneele „so ‚unauffällig‘ wie möglich“ sein würden, bevor die Planungsbehörden sie akzeptieren würden.
Auf jeden Fall reicht es selten aus, ein paar PV-Module auf dem Dach anzubringen, um Haushalte von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu befreien. Offensichtlich scheint die Sonne nachts nicht, während die durchschnittliche direkte normale Sonneneinstrahlung – ein Maß für die Energie der Sonne pro Flächeneinheit – für Nordeuropa nicht mehr als einige kWh/m beträgt2. Selbst an den sonnigsten Wintertagen produziert eine typische britische PV-Anlage auf dem Dach daher nicht genug Energie, um das darunter liegende Haus zu heizen – wie ich herausfand, als ich im Februar auf meinem eigenen Haus Solarpaneele installieren ließ (siehe Kasten „Ein Haus nach dem anderen“) “).
Wenn Sonnenkollektoren keine vollständige Lösung sind, müssen Haushalte, die ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen beenden (oder zumindest reduzieren) wollen – und denen die praktische römische Warmwasserversorgung der Abtei von Bath fehlt – andere Lösungen finden. Eine Möglichkeit besteht darin, herkömmliche Gaskessel abzuschaffen und durch alternative Heizsysteme zu ersetzen. Tatsächlich wird es im Rahmen der Zusage der britischen Regierung, bis 2050 Netto-CO2025-Emissionen von Null zu erreichen, ab XNUMX nicht mehr legal sein, Gaskessel in neu gebauten Häusern im Vereinigten Königreich zu installieren. Doch die Sanierungsbemühungen bestehender Räumlichkeiten kommen nur langsam voran. Wie können wir also den britischen Immobilienbestand „grüner“ gestalten?
Die Hitze drinnen halten
Britische Häuser verlieren im Durchschnitt bis zu dreimal schneller Wärme als Häuser in anderen europäischen Ländern
Die Experten, mit denen ich für diesen Artikel gesprochen habe, waren sich in einem Punkt einig: Alles wäre viel einfacher, wenn Wohnungen besser isoliert wären. „Die Antwort lautet wirklich: Isolierung, Isolierung, Isolierung, denn das ist einfach bei weitem der beste Weg, Ihre Energiekosten zu senken“, sagt Walker. „Der Effizienz wird nicht wirklich die Aufmerksamkeit geschenkt, die ihr zukommen sollte“, stimmt er zu Zoë Robinson, Professor für Nachhaltigkeit an der Keele University.
Die Zahlen sind ernüchternd. Ein 2020 Studie Eine Studie des Smart-Heating-Technologieunternehmens Tado° ergab, dass Häuser in Großbritannien im Durchschnitt bis zu dreimal schneller Wärme verlieren als Häuser in anderen europäischen Ländern. Anhand von Daten von 80,000 Kunden in ganz Europa kamen die Analysten von Tado° zu dem Schluss, dass ein britisches Haus, das an einem Tag mit 20 °C auf 0 °C erhitzt wird, nach fünf Stunden, wenn die Heizung ausgeschaltet ist, durchschnittlich drei Grad verliert, verglichen mit nur einem Grad für ein Zuhause in Deutschland.
Diese schlechte Leistung ist teilweise auf das Alter des britischen Immobilienbestands zurückzuführen. Aber Laurie Peter, ein Experte aus Bath für die Nutzung von Solarenergie zur Kraftstofferzeugung, sagt, dass sich das Problem auch auf neuere Häuser erstreckt. „Aufeinanderfolgende Regierungen haben sich bei den Vorschriften zum Hausbau durchgeknallt“, argumentiert er und fügt hinzu, dass dies sowohl für den gesamten COXNUMX-Fußabdruck eines Hauses als auch für seinen Energieverbrauch gelte. „Was den Hausbau und die Isolierung angeht, sind wir immer noch mehr oder weniger dort, wo wir im viktorianischen Zeitalter waren, was ehrlich gesagt eine Schande ist.“
Aufgrund dieser Kombination aus älteren Gebäuden und laxen Vorschriften verfügt die Hälfte der 28.5 Millionen Häuser in England über die gleiche Wanddämmung wie Bath Abbey – also keine. Doppelverglasungen sind häufiger, aber laut 2020–2021 Englische WohnungsumfrageIn 14 % der englischen Haushalte fehlt es immer noch. Noch schlimmer sind die Nachrüstpreise von einer Klippe gefallen. Im Jahr 2012 wurden in rund 2.3 Millionen Haushalten neue Dachboden-, Hohlwand- oder Vollwanddämmungen installiert. Diese Zahl ist jedoch auf unter 200,000 pro Jahr gesunken, nachdem die Regierung ein erfolgreiches Sanierungsprogramm durch Anreize ersetzt hat, die sich als weniger effektiv erwiesen haben.
Ein Haus nach dem anderen
Ich lebe in einem Zwei-Physiker-Haushalt. Als wir unseren Gaskessel durch eine Wärmepumpe ersetzten und Sonnenkollektoren auf unserem Dach installierten, betrachteten wir die Installation natürlich als wissenschaftliches Experiment, dessen Ergebnisse wir im Laufe der Zeit überwachen konnten. Würden wir weniger Energie verbrauchen? Und würde es einen Unterschied für unsere Rechnungen machen?
Unser edwardianisches Backstein-Reihenhaus ist für sein Alter relativ effizient, mit doppelt verglasten Fenstern und Dachboden- und Hohlwandisolierung. Dennoch erforderte die Umstellung auf eine Wärmepumpe Vorbereitungen. Nach der Vermessung unserer Räume und Fenster errechneten die Installateure (ein örtliches Sanitärunternehmen, das nebenbei Wärmepumpen herstellt), dass wir eine 8-kW-Wärmepumpe, einen neuen hocheffizienten Warmwasserspeicher und längere, doppelt breite Heizkörper benötigen würden jeder Raum.
Aufgrund der starken Nachfrage hatten die Installateure einen engen Zeitplan. Als sie uns Mitte Januar einen Platz anboten, stimmten wir zu, obwohl dies bedeutete, dass bis zu zwei Wochen lang nicht geheizt werden musste (dies wäre für Haushalte mit kleinen Kindern oder Menschen mit Behinderungen schwieriger gewesen). ). Aufgrund der hohen Nachfrage und Lieferkettenproblemen verzögerte sich die Installation der Solarmodule ebenfalls auf Februar. Aber als die Sanierung abgeschlossen war, funktionierte sie wunderbar, wie diese Grafik des Energieverbrauchs des Hauses von Januar 2021 bis August 2022 zeigt.
Die Wärmepumpe nahm am 19. Januar ihren Betrieb auf. Für den Rest des Winters und bis in den frühen Frühling hinein betrug der durchschnittliche tägliche Energieverbrauch unseres Hauses (blaue Linie) etwa die Hälfte des gleichen Zeitraums im Jahr 2021 (beachten Sie, dass der Datensatz für 2021 auf vierteljährlichen oder zweimonatlichen Messwerten basiert, während der Verbrauch ab Februar 2022 stammt). wurde wöchentlich aufgezeichnet). Die am 3. Februar installierten Solarpaneele hatten einen geringeren Effekt, unter anderem weil Platz- und Budgetmangel für Batterien dazu führten, dass ein Teil des Stroms ins Netz eingespeist wurde (grüne Linie) und nicht im Haus verbraucht wurde (rosa Linie). Auch abends, an bewölkten Tagen und in Zeiten hoher Nachfrage importierte das Haus weiterhin Strom (orangefarbene Linie). Dennoch überstieg die durchschnittliche Tagesproduktion der Panels im Spätfrühling und Frühsommer regelmäßig die durchschnittliche Tagesnutzung des Hauses – ein ermutigendes Ergebnis.
Die finanziellen Vorteile sind weniger eindeutig. Der Strom im Vereinigten Königreich stammt aus verschiedenen Quellen, darunter erneuerbare Energien, Gas, Atomkraft und (selten) Kohle, aber die Strompreise sind an die teuerste Quelle (derzeit Gas) gebunden. In den britischen Strompreisen sind auch Umweltsteuern enthalten, die trotz der höheren Umweltkosten für Gas nicht gelten. Obwohl unser Haus also weniger Energie verbraucht, ist die Energie, die es weiterhin importiert, pro Einheit deutlich teurer als Gas. Der Verkauf von Strom aus Solarpaneelen hilft, ebenso wie ein Wärmepumpenzuschuss aus dem (inzwischen geschlossenen) Domestic Renewable Heat Incentive-Programm der britischen Regierung, aber bei diesem Teil des Problems geht es letztendlich um Politik und nicht um Physik.
Wärme pumpen
Schlechte Isolierung belastet die Haushalte nicht nur mit höheren Energierechnungen und erhöhtem COXNUMX-Ausstoß, sondern schränkt auch die Möglichkeiten ein, die Art und Weise der Beheizung ihrer Häuser zu ändern. Die Pläne der britischen Regierung zur Erreichung von COXNUMX-Netto-Null-Emissionen stützen sich stark darauf Ersetzen von Erdgaskesseln durch Wärmepumpen, mit einem Ziel von 19 Millionen Wärmepumpen bis 2050 gegenüber rund 250,000 heute. Es ist eine Strategie, die in mancher Hinsicht sinnvoll ist.
Wärmepumpen funktionieren nach den gleichen Prinzipien wie Kühlschränke, außer dass sie Wärme aus der Außenluft oder dem Boden ansaugen, um den Innenraum wärmer zu machen. Und dank der Gesetze der Thermodynamik sind sie bemerkenswert effizient: Für jede aufgenommene Stromeinheit geben sie 3–4 Wärmeeinheiten ab (siehe Kasten „Funktionsweise von Wärmepumpen“). Die Technologie ist auch kommerziell ausgereift, große Hersteller wie Mitsubishi Electric und Daikin produzieren eine Reihe von Modellen.
Bedauerlicherweise machen bestimmte Aspekte der aktuellen britischen Energiepolitik einen Strich durch die Rechnung. Zhibin Yu, ein Ingenieur an der Universität Glasgow, fasst die Situation zusammen. „In Großbritannien sind die meisten unserer Häuser an ein Gasnetz angeschlossen, daher sind unsere Zentralheizungssysteme für Heizkessel ausgelegt“, erklärt er. Durch die Zirkulation von Wasser bei 60, 70 oder sogar 80 °C kann ein herkömmlicher Erdgaskessel ein Haus warm halten (wenn auch mit hohen Kosten), selbst wenn die Heizkörper klein sind und die Wände und der Dachboden schlecht isoliert sind.
Die Leistung einer Wärmepumpe hingegen hängt von der Temperaturdifferenz zwischen der Quelle der Wärmepumpe (z. B. der Außenluft) und ihrer Versorgung (dem Wasser oder der Luft, die um das Heizsystem zirkuliert) ab. Wie Yu erklärt, ist die Leistung gering, wenn die Lücke groß ist. Um die höchste Energieeffizienz zu erreichen, sollte Ihre Versorgung idealerweise eine Temperatur zwischen 35 und 45 °C haben.
Das könnte für Fußbodenheizungssysteme, wie sie in der Abtei von Bath verwendet werden, in Ordnung sein. Allerdings ist die Wärmeübertragungsfläche von Heizkörpern in Standardgröße selten groß genug, um einen Raum warm zu halten, wenn um sie herum Wasser mit relativ lauwarmen 45 °C zirkuliert. Infolgedessen kann es für die Bewohner zu einem unangenehmen Frösteln kommen – keine gute Nachricht für jeden, der Zeit und Energie darauf verwendet hat, seinen Gaskessel herauszunehmen und eine Wärmepumpe zu installieren.
Größere Heizkörper und eine bessere Isolierung können dieses Problem beheben – zu einem Preis. Laut Yu kostet eine Luftwärmepumpe, die stark genug ist, um ein typisches Doppelhaus zu heizen, im Allgemeinen zwischen 3000 und 5000 £. Eine komplette Installation inklusive Nachrüstung der Heizkörper kann jedoch mehr als das Doppelte kosten, sodass das gesamte Projekt vier- bis fünfmal teurer ist als die Installation eines neuen Heizkessels. „Das ist eine herausfordernde Situation“, schließt er.
So funktionieren Wärmepumpen
Im Gegensatz zu herkömmlichen Elektroheizungen, bei denen Strom durch einen Widerstandsdraht geleitet wird, funktionieren Wärmepumpen nach den gleichen thermodynamischen Prinzipien wie Kühlschränke. Ihr Herzstück ist ein Arbeitsmedium wie Difluormethan, das bei relativ niedriger Temperatur und niedrigem Druck verdampft. Dadurch kann die Flüssigkeit auch Wärme aus Quellen mit niedriger Temperatur aufnehmen (QQuelle) wie Boden, Wasser oder die Außenluft im Winter.
Nachdem es Wärme absorbiert hat, verwandelt sich das Arbeitsmedium in Dampf und strömt durch einen Kompressor, der seine Temperatur weiter erhöht, und einen Kondensator, der den warmen Hochdruckdampf in eine Flüssigkeit umwandelt. Die bei diesem Phasenwechsel freigesetzte Wärme (Qliefern) wird dann an ein Zentralheizungssystem und anschließend über Luft, die durch Kanäle geblasen wird, oder Wasser, das durch Heizkörper oder Fußbodenrohre zirkuliert, an das Gebäude weitergeleitet. Sobald das Arbeitsmedium den größten Teil seiner Wärme abgegeben hat, wird es durch ein Expansionsventil geleitet, wodurch sein Druck (und damit seine Temperatur) verringert wird, sodass der Zyklus von vorne beginnen kann.
Wasserstoff einsetzen
Eine Alternative zum Austausch von Heizkesseln gegen Wärmepumpen könnte darin bestehen, den Brennstoff der Heizkessel auf Wasserstoff umzustellen. Im Gegensatz zu Erdgas setzt Wasserstoff bei der Verbrennung kein Kohlendioxid frei und kann grundsätzlich umweltfreundlich hergestellt werden. Dies ist der Grund für das kürzlich abgeschlossene Projekt HyDeploy Projekt, bei dem mehrere hundert britische Haushalte eine Mischung aus Erdgas und bis zu 20 Volumenprozent Wasserstoff verbrannten.
Ziel der Pilotstudie war es, den Übergang für die Hausbesitzer so schmerzlos wie möglich zu gestalten. Glücklicherweise sind moderne Gaskessel für einen Wasserstoffgehalt von bis zu 25 % ausgelegt, so dass nur wenige Haushalte eine Nachrüstung benötigten. Beide Phasen des Pilotprojekts fanden in begrenzten geografischen Gebieten statt (in der Nähe der Keele University in Staffordshire und Winlaton im Nordosten Englands), wodurch es möglich wurde, auf die anfänglichen Bedenken der Bewohner hinsichtlich Sicherheit und Kosten individuell einzugehen.
Robinson, die als Sozialwissenschaftlerin bei Keele an HyDeploy beteiligt ist, sagt, dass ihre Umfragedaten bisher auf eine hohe öffentliche Akzeptanz hindeuten. „Die Mehrheit der Menschen stört das eigentlich nicht, vor allem, weil sie bei gemischtem Wasserstoff gar nichts tun müssen“, sagt sie. "Es passiert einfach."
Das sind die guten Punkte. Hier sind einige der Nachteile. Die britischen Vorschriften begrenzen die Menge an Wasserstoff im Gasnetz im Allgemeinen auf unter 0.1 %, so dass die Einführung höherer Anteile eine Änderung der Politik erfordern würde. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Wasserstoff eine viel geringere Dichte als Methan hat, was bedeutet, dass die Beimischung von 20 % Wasserstoff nach Volumen (nicht nach Masse) die Kohlenstoffemissionen nur um 7 % reduziert. Darüber hinaus wären für eine weitere Erhöhung des Wasserstoffanteils nicht nur neue Kessel, sondern auch Ersatzrohre erforderlich, da Wasserstoff in hohen Konzentrationen dazu führt, dass Stahl spröde wird.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Großteil der 87 Millionen Tonnen Wasserstoff, die jedes Jahr weltweit produziert werden, aus der Dampfumformulierung von Methan stammen, was die Technologie eher „grau“ als „grün“ macht. Die wichtigste umweltfreundliche Art der Wasserstofferzeugung besteht darin, Strom aus erneuerbaren Quellen zu nutzen, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Aber Peter, der Experte für Solarkraftstoffe in Bath, sagt, dass es schwierig sei, genügend erneuerbaren Strom zu finden, um dies in großem Maßstab zu erreichen. „Wenn man versucht, das alles durch solarbetriebene Elektrolyse zu erzeugen, ist das eine unmögliche Aufgabe“, sagt er. „Das geht einfach nicht.“
Leben in einer COXNUMX-neutralen Welt
Peter weist darauf hin, dass derzeit etwa 40 % des weltweiten Wasserstoffs für die Herstellung von Düngemitteln verwendet werden, während ein Großteil des Rests in die Ölraffinierung fließt. Beide Branchen sind schwieriger zu dekarbonisieren als der heimische Energieverbrauch, und Peter argumentiert, dass die Wasserstoffverbrennung im Haushalt auch logistisch keinen Sinn ergibt. „Die Erzeugung von ‚grünem‘ Wasserstoff durch Elektrolyse, die Weiterleitung zu Ihnen durch die Leitung und die anschließende Verbrennung ist im Vergleich zur Lieferung von ‚grünem‘ Strom zu Ihrem Haus energieineffizient“, erklärt er. „Ich glaube nicht, dass Wasserstoff zu einem wichtigen Akteur bei den Vorgängen in Ihrem Haus werden wird.“
Robinson stimmt zu, dass heimischer Wasserstoff auf lange Sicht hinsichtlich der Effizienz „keinen Sinn ergibt“. Allerdings weist sie darauf hin, dass die Installation alternativer Heizsysteme Zeit in Anspruch nehmen wird. „Eines der Probleme im Moment ist, dass, wenn jemandes Heizkessel ausfällt, die Reaktion darin besteht, ihn einfach durch einen anderen Heizkessel zu ersetzen“, sagt sie. „Es gibt eine Qualifikationslücke bei den Heizungsingenieuren und der Beratung, die die Menschen erhalten.“
Nach Ansicht von Robinson könnte Wasserstoff als „Sprungbrett“ dienen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern, bis Wärmepumpen billiger und verbreiteter werden. „Es könnte sein, dass [sobald] gemischter Wasserstoff diesen Markt für die Produktion von grünem Wasserstoff schafft, dann beginnt man, grünen Wasserstoff an einer anderen Stelle im Energiesystem zu verwenden.“ In dieser Hinsicht sieht sie Parallelen zwischen grünem Wasserstoff und Offshore-Windenergie, die teuer war, bis Länder und Hersteller begannen, in sie zu investieren, was für genügend Nachfrage sorgte, um die Preise zu senken.
Von Heizsystemen bis hin zu Energiesystemen
Neben Wärmepumpen und Wasserstoff könnten noch einige andere Technologien den Weg zu kohlenstoffärmeren Häusern ebnen. Hocheffiziente PV-Module, die kristallines Silizium und als Perowskite bekannte Materialien in einer Tandemstruktur verwenden sollen in die kommerzielle Produktion gehen nächstes Jahr, und Walker glaubt, dass sie einen „ernsthaften Einfluss“ auf die Kosten der Solarenergie haben werden. Walls ist ebenfalls begeistert von der Aussicht, integrierte Solarmodule für Elektroautos und Module zu entwickeln, die wie Standarddachziegel aussehen, um ästhetische Einwände gegen Solarenergie zu reduzieren. „Von allen erneuerbaren Energien hat PV die besten Chancen, auf Wohnebene attraktiv zu werden“, sagt er.
Ein weiterer Bereich, der viele Innovationen anzieht, ist die Energiespeicherung. Viele private Solaranlagen sind bereits mit Lithiumbatterien für den Fall ausgestattet, dass es bewölkt oder dunkel ist. Auch eine Lagerung in größerem Maßstab ist möglich Realität werdenUnd auch die Wärmepumpentechnik steht nicht still. In Glasgow hat Yu ein entwickelt neue, flexible Pumpe das einen Wärmespeicher zwischen dem Kondensator und dem Expansionsventil enthält.
Dieses Gerät nimmt einen Teil der sonst verlorenen Wärme auf und stellt sie für den Betrieb der Wärmepumpe zur Verfügung. Beispielsweise könnte die Zusatzwärme zum Abtauen des Außengeräts der Wärmepumpe genutzt werden, wie es regelmäßig erforderlich ist, wenn die Umgebungstemperatur unter etwa 6 °C sinkt. Insgesamt glaubt Yu, dass mit seinem Entwurf eine Effizienzsteigerung um 10 % möglich ist, was seiner Meinung nach „einen großen Unterschied machen würde, wenn man die Amortisationszeit“ für die Installation von Wärmepumpen betrachtet.
Dank ihrer kreislaufinternen Wärmespeicherung würde die flexible Wärmepumpe auch andere Möglichkeiten eröffnen, beispielsweise die Nutzung der Wärme, die wir täglich wegwerfen. „Wenn wir zum Beispiel duschen“, bemerkt Yu, „erhitzen wir das Wasser auf 70 oder 80 Grad, mischen es mit kaltem Wasser, um es auf 35–40 zu bringen, und dann verlässt es die Dusche bei 20–30 – Die darin enthaltene Wärme wird einfach in den Abfluss abgegeben.“
Ein besserer Ansatz könnte darin bestehen, unsere Häuser als integrierte Energiesysteme zu betrachten. „Im Grunde versucht man, die Energieströme in seinem Haus, Heizung und Kühlung, zu steuern“, sagt Yu. „Sie brauchen den Kühlschrank, Sie brauchen den Gefrierschrank, Sie brauchen den Heizkessel, Sie brauchen die Klimaanlage – Sie geben viel Wärme ab und entziehen der Luft dann viel Wärme. Warum integrieren wir diese Prozesse nicht?“
Präzedenzfall schaffen
Als die Planungsbehörden bereits 2016 verfügten, dass die Kathedrale von Gloucester doch Solarpaneele auf dem Dach haben dürfe, warnten sie Projektleiter Cranston, dass die Entscheidung keinen Präzedenzfall für andere historische Gebäude schaffe. Sechs Jahre später sagt Cranston, „die Dinge haben sich erheblich verändert“, sowohl bei der Planungsbehörde als auch innerhalb der Church of England. „NetZero macht deutlich, welche Herausforderung vor uns allen liegt“, sagt sie. „Denkwürdige Gebäude müssen ihren Beitrag leisten.“
In Bath betont Ward, dass der Weg für die Abtei noch offen sei, diesem Beispiel zu folgen. Das römisch inspirierte Geothermie-Heizsystem der Kirche wird seiner Meinung nach „als erster Schritt auf dem Weg zur Kohlenstofffreiheit in Bath angesehen“, wobei der Stadtrat und die Naturschutzbehörden bestrebt sind, weitere Optionen zu verfolgen. Der römische Badekomplex der Stadt installiert bereits eine eigene Version des Heizsystems der Abtei, und Ward und sein Team möchten gerne Sonnenkollektoren auf dem Dach ihrer Büros anbringen.
„Soweit wir wissen, gibt es derzeit in der Stadt keine nachhaltigen Energielösungen, daher befinden wir uns in ersten Gesprächen mit dem Stadtrat und anderen Interessengruppen, um zu prüfen, wie schnell wir ein System installieren könnten“, sagt er. „Wir hoffen, dass wir weiterhin zusammenarbeiten können, um den Fortschritt zu beschleunigen.“
