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energieeffizienz_jetzt:das_grosse_ganze

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 =====Kaffee - aber bitte schön heiß===== =====Kaffee - aber bitte schön heiß=====
-|<WRAP box 8cm>Wer mag nicht heißen Kaffee? Nur dass dieser, in eine normale Kanne abgefüllt, nicht lang heiß bleibt, denn er verliert Wärme über die Oberflächen an die kältere Umgebung. Clevere Ingenieure haben den "Wärmebedarf" berechnet und lassen die verlorene Energie einfach über eine elektrische Heizplatte nachliefern; das ist die aktive Methode. Es geht aber auch ohne viel Energie: Füllen wir den Kaffee in ein sehr gut dämmendes Gefäß (eine Thermoskanne) ein, dann ist der Verlust so gering, dass der Kaffee auch über Stunden heiß genossen werden kann. Überraschend für viele dürfte sein, dass fast unser gesamtes heutiges Energiesystem nur dazu dient, Verluste auszugleichen. Das genau wird in diesem Bilderbuch behandelt. Aber nun werfen wir erstmal einen Blick auf das heute übliche Energiesystem.      </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff02_kaffee.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 2**</sub> |+|<WRAP box 8cm>Wer mag nicht heißen Kaffee? Nur dass dieser, in eine normale Kanne abgefüllt, nicht lang heiß bleibt, denn er verliert Wärme über die Oberflächen an die kältere Umgebung. Clevere Ingenieure haben den "Wärmebedarf" berechnet und lassen die verlorene Energie einfach über eine elektrische Heizplatte nachliefern; das ist die aktive Methode. Es geht aber auch ohne viel Energie: Füllen wir den Kaffee in ein sehr gut dämmendes Gefäß (eine Thermoskanne) ein, dann ist der Verlust so gering, dass der Kaffee auch über Stunden heiß genossen werden kann. Überraschend für viele dürfte sein, dass fast unser gesamtes heutiges Energiesystem nur dazu dient, Verluste auszugleichen. Das genau wird in diesem Bilderbuch behandelt. Aber nun werfen wir erstmal einen Blick auf das heute übliche Energiesystem.      </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff02_kaffee.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 2 Beispiel für die Dienstleistung "Kaffee heiß halten" - mit der Lösung "Thermoskanne" **</sub> |
 |<WRAP box 10cm>In der heutigen Industriegesellschaft spielt "Energie" eine Schlüsselrolle für die gesamte Funktion der Wirtschaft. Maßgebliche Ökonomen haben "Energie" als den Schmierstoff der Volkswirtschaft bezeichnet - und sehen "billige Energie" als die Grundvoraussetzung für Wohlstand und Wachstum an. Fast die gesamte Gesellschaft hat ein ähnliches Bild – inkl. der schärfsten "Wachstumskritiker". Diese Wahrnehmung wird stark geprägt von der täglichen Erfahrung, die inzwischen von den durch die Industriegesellschaft aufgebauten Strukturen geprägt ist:\\ \\ **Energie kommt vor allem als Energieträger (z. B. Heizöl, Benzin, Strom) ins Spiel** und muss als solcher bezahlt werden.\\ \\ Es gibt einen **Energiesektor**, der dafür zu sorgen hat, dass immer ausreichend ((und nicht zu teure)) Energie verfügbar ist.\\ \\ Die **Endverbraucher** konsumieren die Energieträger. Von denen ist am Schluss nichts mehr da. Dabei entsteht der Wohlstand.             </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff03_industrie.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 3 Der "Energie-Träger" ist das zentrale Konzept in der Industriegesellschaft. Der Wohlstand basiert auf der Versorgung mit ausreichend vielen und billigen Energieträgern.**</sub>| |<WRAP box 10cm>In der heutigen Industriegesellschaft spielt "Energie" eine Schlüsselrolle für die gesamte Funktion der Wirtschaft. Maßgebliche Ökonomen haben "Energie" als den Schmierstoff der Volkswirtschaft bezeichnet - und sehen "billige Energie" als die Grundvoraussetzung für Wohlstand und Wachstum an. Fast die gesamte Gesellschaft hat ein ähnliches Bild – inkl. der schärfsten "Wachstumskritiker". Diese Wahrnehmung wird stark geprägt von der täglichen Erfahrung, die inzwischen von den durch die Industriegesellschaft aufgebauten Strukturen geprägt ist:\\ \\ **Energie kommt vor allem als Energieträger (z. B. Heizöl, Benzin, Strom) ins Spiel** und muss als solcher bezahlt werden.\\ \\ Es gibt einen **Energiesektor**, der dafür zu sorgen hat, dass immer ausreichend ((und nicht zu teure)) Energie verfügbar ist.\\ \\ Die **Endverbraucher** konsumieren die Energieträger. Von denen ist am Schluss nichts mehr da. Dabei entsteht der Wohlstand.             </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff03_industrie.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 3 Der "Energie-Träger" ist das zentrale Konzept in der Industriegesellschaft. Der Wohlstand basiert auf der Versorgung mit ausreichend vielen und billigen Energieträgern.**</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Die **Physik kann als die "Wissenschaft von der Energie"** angesehen werden((Wir werden auf die zentrale Bedeutung des Energiebegriffs in der Physik an anderem Ort eingehen: Die meisten Physiker werden zustimmen, wenn wir hier darlegen, dass es nach der Physik eigentlich nur zwei Grundbausteine gibt: Energie und Information)). Das Konzept 'Energie' wurde in voller Klarheit in der Physik erst im 19. Jahrhundert herausgearbeitet. Wir werden die Grundzüge des Konzepts hier in seiner einfachsten Form beschreiben. Dabei stellt sich heraus, dass die zentrale Charakterisierung energetischer Prozesse im Alltag deren "Effizienz" ist. Interessanterweise ein Begriff, der von Ökonomen gern auf den Einsatz der menschlichen Tätigkeit angewendet wird, aber in Bezug auf Energie verdrängt wird((oder auch nicht verstanden ist)). Verstehen wir diesen Zusammenhang erst einmal, dann sind wir gerüstet für eine neue Herangehensweise: Energie als Werkzeug in einer wissensbasierten Gesellschaft; das trifft die Sachlage recht gut – denn wie Werkzeuge im Grunde nur "wenig und ganz langsam" //verbraucht// werden, so ist dann auch der Energieverbrauch gering.         </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff04_physik_energie.png?650|}}<sub>\\  **Abb. 4 ** In der Physik ist Energie ein Basisattribut jedes Systems. Es gibt zwei fundamentale Gesetze: den Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz) und das Gesetz der Entropiezunahme (2. Hauptsatz). Alle Prozesse sind mit Energieumwandlungen verbunden – die Verbindung zum täglichen Leben erbringt die Betrachtung der Effizienz. Den [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:2._hauptsatz|2. Hauptsatz]] erklären wir übrigens an anderer Stelle umfassend((Aus den Erkenntnis zur Entropie machen übrigens einige Kollegen ein unangemessen gewichtiges Thema. Um die hochgelehrt klingenden Begriffe [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:aequivalenzen_zweiter_hauptsatz|"Exergie" und "Entropie"]] errichten sie einen Mythos (der sie dann als ganz besonders klug herausstellt). Da legen dann oft auch Laien und insbesondere Werbeagenturen 'noch was drauf'. Dabei ist das nicht wirklich so schwer zu verstehen, wie es durch die fremd klingenden Begriffe erstmal erscheint. Wir erklären diese Zusammenhänge so, dass jede*r sie verstehen kann. Dann stellt sich heraus, dass die "Carnotisierung" genannte Strategie schon einen zusätzlichen Beitrag liefern kann und damit (ein wenig) zur besseren Effizienz beiträgt. Das Kernproblem ist aber ein ganz anderes, und auf das gehen wir hier vor allem ein: Wir werfen Energie mit vollen Händen einfach so zum Fenster hinaus (und das ist heute fast vollständig Exergie). Das ist der weit überwiegende Teil der Ineffizienz. Das wird im Zuge dieses Beitrages deutlich werden und im einzelnen konkretisiert. Es wird sogar dargestellt, wie sich das mit vertretbarem Aufwand innerhalb der kommenden Jahrzehnte beheben ließe.))</sub>| |<WRAP box 10cm>Die **Physik kann als die "Wissenschaft von der Energie"** angesehen werden((Wir werden auf die zentrale Bedeutung des Energiebegriffs in der Physik an anderem Ort eingehen: Die meisten Physiker werden zustimmen, wenn wir hier darlegen, dass es nach der Physik eigentlich nur zwei Grundbausteine gibt: Energie und Information)). Das Konzept 'Energie' wurde in voller Klarheit in der Physik erst im 19. Jahrhundert herausgearbeitet. Wir werden die Grundzüge des Konzepts hier in seiner einfachsten Form beschreiben. Dabei stellt sich heraus, dass die zentrale Charakterisierung energetischer Prozesse im Alltag deren "Effizienz" ist. Interessanterweise ein Begriff, der von Ökonomen gern auf den Einsatz der menschlichen Tätigkeit angewendet wird, aber in Bezug auf Energie verdrängt wird((oder auch nicht verstanden ist)). Verstehen wir diesen Zusammenhang erst einmal, dann sind wir gerüstet für eine neue Herangehensweise: Energie als Werkzeug in einer wissensbasierten Gesellschaft; das trifft die Sachlage recht gut – denn wie Werkzeuge im Grunde nur "wenig und ganz langsam" //verbraucht// werden, so ist dann auch der Energieverbrauch gering.         </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff04_physik_energie.png?650|}}<sub>\\  **Abb. 4 ** In der Physik ist Energie ein Basisattribut jedes Systems. Es gibt zwei fundamentale Gesetze: den Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz) und das Gesetz der Entropiezunahme (2. Hauptsatz). Alle Prozesse sind mit Energieumwandlungen verbunden – die Verbindung zum täglichen Leben erbringt die Betrachtung der Effizienz. Den [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:2._hauptsatz|2. Hauptsatz]] erklären wir übrigens an anderer Stelle umfassend((Aus den Erkenntnis zur Entropie machen übrigens einige Kollegen ein unangemessen gewichtiges Thema. Um die hochgelehrt klingenden Begriffe [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:aequivalenzen_zweiter_hauptsatz|"Exergie" und "Entropie"]] errichten sie einen Mythos (der sie dann als ganz besonders klug herausstellt). Da legen dann oft auch Laien und insbesondere Werbeagenturen 'noch was drauf'. Dabei ist das nicht wirklich so schwer zu verstehen, wie es durch die fremd klingenden Begriffe erstmal erscheint. Wir erklären diese Zusammenhänge so, dass jede*r sie verstehen kann. Dann stellt sich heraus, dass die "Carnotisierung" genannte Strategie schon einen zusätzlichen Beitrag liefern kann und damit (ein wenig) zur besseren Effizienz beiträgt. Das Kernproblem ist aber ein ganz anderes, und auf das gehen wir hier vor allem ein: Wir werfen Energie mit vollen Händen einfach so zum Fenster hinaus (und das ist heute fast vollständig Exergie). Das ist der weit überwiegende Teil der Ineffizienz. Das wird im Zuge dieses Beitrages deutlich werden und im einzelnen konkretisiert. Es wird sogar dargestellt, wie sich das mit vertretbarem Aufwand innerhalb der kommenden Jahrzehnte beheben ließe.))</sub>|
-|<WRAP box 10cm>Wollten wir den physikalischen Begriff "Energie" umgangssprachlich möglichst anschaulich fassen, so ist wohl **"die Fähigkeit zur Umsetzung von Veränderungen"** die zutreffendste Beschreibung. Regelmäßig sind mit Energieflüssen (das ist die Übertragung der Energie von einem System zu einem anderen oder die Umwandlung der Form der Energie in eine andere) sichtbare, spürbare, generell wahrnehmbare Veränderungen in den Systemen verbunden. Für viele überraschend ist dabei((weil sie darauf nie hingewiesen wurden und wohl auch nicht darüber nachgedacht haben)), dass bei solchen Umwandlungen und Übertragungen Energie gar nicht "verbraucht" wird, sondern eben "nur" in anderer Form oder an anderem Ort vorliegt((eben gerade wegen des 1. Hauptsatzes, des Energie-Erhaltungssatzes)). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff05_energie_zeitop.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 5 ** Energie kann als die Entität verstanden werden, welche die Veränderungen in der Welt antreibt.  </sub>|+|<WRAP box 10cm>Wollten wir den physikalischen Begriff "Energie" umgangssprachlich möglichst anschaulich fassen, so ist wohl **"die Fähigkeit zur Umsetzung von Veränderungen"** die zutreffendste Beschreibung. Regelmäßig sind mit Energieflüssen (das ist die Übertragung der Energie von einem System zu einem anderen oder die Umwandlung der Form der Energie in eine andere) sichtbare, spürbare, generell wahrnehmbare Veränderungen in den Systemen verbunden. Für viele überraschend ist dabei((weil sie darauf nie hingewiesen wurden und wohl auch nicht darüber nachgedacht haben)), dass bei solchen Umwandlungen und Übertragungen Energie gar nicht "verbraucht" wird, sondern eben "nur" in anderer Form oder an anderem Ort vorliegt((eben gerade wegen des 1. Hauptsatzes, des Energie-Erhaltungssatzes)). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff05_energie_zeitop.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 5 ** Energie kann als die Aktionsform verstanden werden, welche die Veränderungen in der Welt antreibt.  </sub>|
 |<WRAP box 10cm>Im Extremfall können solche Veränderungen dramatisch sein. Setzen wir extrem viel Energie in sehr kurzer Zeit um, dann nennen wir das eine Explosion. Die verändert in ihrer Umgebung vieles sehr grundsätzlich – und das ist der Kerngrund dafür, weshalb sich das Militär sehr für Energie und insbesondere für Systeme mit hoher Energiedichte interessiert. Viele Physiker und Ingenieure fasziniert dieser Aspekt. Und wirtschaftlich lässt sich davon auch gut leben. Allerdings: Außer an Neujahr spielen diese Dinge in unserem Alltagsleben kaum eine Rolle – und wenn doch, ist das meist sehr unangenehm. </WRAP>|{{:picopen:ohne_text.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 6 ** Sehr viel Energie in ganz kurzer Zeit umgewandelt – das führt zu raschen und umfassenden Veränderungen.</sub>\\ | \\  |<WRAP box 10cm>Im Extremfall können solche Veränderungen dramatisch sein. Setzen wir extrem viel Energie in sehr kurzer Zeit um, dann nennen wir das eine Explosion. Die verändert in ihrer Umgebung vieles sehr grundsätzlich – und das ist der Kerngrund dafür, weshalb sich das Militär sehr für Energie und insbesondere für Systeme mit hoher Energiedichte interessiert. Viele Physiker und Ingenieure fasziniert dieser Aspekt. Und wirtschaftlich lässt sich davon auch gut leben. Allerdings: Außer an Neujahr spielen diese Dinge in unserem Alltagsleben kaum eine Rolle – und wenn doch, ist das meist sehr unangenehm. </WRAP>|{{:picopen:ohne_text.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 6 ** Sehr viel Energie in ganz kurzer Zeit umgewandelt – das führt zu raschen und umfassenden Veränderungen.</sub>\\ | \\ 
  
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 |<WRAP box 8cm>Wir haben bisher drei Formen von Energie hier ausdrücklich kennengelernt: Mechanische potentielle Energie((genauer eigentlich Gravitationsenergie)), chemische Energie((des Heizöls)) und Wärme((...zum Warmhalten des Hauses)). Die Tabelle rechts zeigt eine Übersicht der heute in der Physik behandelten Energieformen. Das Geniale am Energiekonzept ist, dass alle diese Energieformen ineinander umwandelbar sind. Als Übung kann eine Matrix erstellt werden, welche Art Prozess (oder 'Maschine') für die Umwandlung von einer dieser Energieformen in die jeweils andere oft genutzt wird. Beispiel: Um elektrische Energie in elektromagnetische Energie (z.B. Licht) umzuwandeln, benutzen wir eine Glühbirne. In der zweiten Spalte der Tabelle ist die kennzeichnende Formel für die betreffende Energieform angegeben. Zeile 1 und Zeile 10 kennen wir schon. An den anderen braucht ein Leser sich vorerst nicht zu stören - wen es interessiert, eine ganze Menge davon wird z.B. in unserem [[grundlagen:grundkurs_bauphysik_waerme|"Bauphysik-Kurs"]] erklärt.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff09_energieformen.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 9 Energieformen **</sub>| |<WRAP box 8cm>Wir haben bisher drei Formen von Energie hier ausdrücklich kennengelernt: Mechanische potentielle Energie((genauer eigentlich Gravitationsenergie)), chemische Energie((des Heizöls)) und Wärme((...zum Warmhalten des Hauses)). Die Tabelle rechts zeigt eine Übersicht der heute in der Physik behandelten Energieformen. Das Geniale am Energiekonzept ist, dass alle diese Energieformen ineinander umwandelbar sind. Als Übung kann eine Matrix erstellt werden, welche Art Prozess (oder 'Maschine') für die Umwandlung von einer dieser Energieformen in die jeweils andere oft genutzt wird. Beispiel: Um elektrische Energie in elektromagnetische Energie (z.B. Licht) umzuwandeln, benutzen wir eine Glühbirne. In der zweiten Spalte der Tabelle ist die kennzeichnende Formel für die betreffende Energieform angegeben. Zeile 1 und Zeile 10 kennen wir schon. An den anderen braucht ein Leser sich vorerst nicht zu stören - wen es interessiert, eine ganze Menge davon wird z.B. in unserem [[grundlagen:grundkurs_bauphysik_waerme|"Bauphysik-Kurs"]] erklärt.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff09_energieformen.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 9 Energieformen **</sub>|
-|<WRAP box 10cm>Die Umwandlung mechanisch-potentieller Energie (Lageenergie) beim Fall eines Objekts aus der Höhe in Bewegungsenergie ist aus dem Alltag vertraut. Die stattfindende Verwandlung kleiner Höhendifferenzen in betragsmäßig gleiche 'kinetische Differenzen' ist leicht nachvollziehbar - wir erklären das genauer hier: [[grundlagen:Energiesatz der Mechanik]]. In dieser Übersicht geben wir nur das Ergebnis an: Die "Formel" für die klassische 'kinetische Energie'\\ \\ $ E_{kin}=\frac{1}{2} m v^2$.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff10_energieumwandlung.png?650|}}<sub>**Abb. 10 Lageenergie kann in kinetische Energie umgewandelt werden - und umgekehrt.**</sub>|+|<WRAP box 10cm>Die Umwandlung mechanisch-potentieller Energie (Lageenergie) beim Fall eines Objekts aus der Höhe in Bewegungsenergie ist aus dem Alltag vertraut. Die stattfindende Verwandlung kleiner Höhendifferenzen in betragsmäßig gleiche 'kinetische Differenzen' ist leicht nachvollziehbar - wir erklären das genauer hier: [[grundlagen:Energiesatz der Mechanik]]. In dieser Übersicht geben wir nur das Ergebnis an: Die "Formel" für die klassische 'kinetische Energie'\\ \\ $ E_{kin}=\frac{1}{2} m v^2$.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff10_energieumwandlung.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 10 Lageenergie kann in kinetische Energie umgewandelt werden - und umgekehrt.**</sub>|
 |<WRAP box 10cm>**"Energie geht nicht verloren"** - jedenfalls nicht in einem //geschlossenen System//. Das ist ein System, aus welchem die Systemumgrenzung durch NICHTS (Keine Materie, aber auch keinerlei Wirkung) überschritten werden kann. In so einem geschlossenen System bleibt die Energie dann erhalten((Verwirrt es zu sehr, wenn wir jetzt nach sehr sorgfältiger Analyse feststellen müssen, das es 'geschlossene Systeme' in der Praxis immer nur näherungsweise gibt? Ja, wir können 'Grenzüberschreitungen' mit raffinierter Technik sehr, sehr klein halten. Aber Null? Jedenfalls nicht streng in einer Umgebung, in der sich auch Menschen aufhalten können. Das "geschlossene System" ist also eine Idealvorstellung. Und vielleicht beruhigt das sogar: Im Gegensatz zu dem, was viele glauben, ist auch ein Passivhaus ein offenes System. Die Verlustströme sind nur so klein, dass sie niemanden mehr jucken. Und dass wir, für die Energiebilanzen, in ausreichend guter Näherung mit dem "geschlossenen-System-Modell" arbeiten können. Wenngleich z.B. beachtliche klassische Stoffströme, wie z.B. Frischluft und Trinkwasser, die Systemgrenzen ständig durchströmen.)) Manchmal ist die Aussage zu hören, wegen des Energiesatzes "gäbe es keine Energieverluste". Das ist Unsinn: Dies würde nur gelten, wenn alle Systeme streng geschlossene Systeme wären - Energieströme, welche ansonsten die Grenzen eines Systems nach außen hin überschreiten, können mit Fug und Recht als "Energieverluste" bezeichnet werden: Verloren für das System. \\ \\ Ein drastischer Vergleich: Wenn ich Geld "zum Fenster raus" werfe, dann ist dieses Geld für mich verloren. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff11_abgeschlossenes_sys.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 11 Der Energieerhaltungssatz gilt für jedes abgeschlossene System**</sub>\\ \\  |  |<WRAP box 10cm>**"Energie geht nicht verloren"** - jedenfalls nicht in einem //geschlossenen System//. Das ist ein System, aus welchem die Systemumgrenzung durch NICHTS (Keine Materie, aber auch keinerlei Wirkung) überschritten werden kann. In so einem geschlossenen System bleibt die Energie dann erhalten((Verwirrt es zu sehr, wenn wir jetzt nach sehr sorgfältiger Analyse feststellen müssen, das es 'geschlossene Systeme' in der Praxis immer nur näherungsweise gibt? Ja, wir können 'Grenzüberschreitungen' mit raffinierter Technik sehr, sehr klein halten. Aber Null? Jedenfalls nicht streng in einer Umgebung, in der sich auch Menschen aufhalten können. Das "geschlossene System" ist also eine Idealvorstellung. Und vielleicht beruhigt das sogar: Im Gegensatz zu dem, was viele glauben, ist auch ein Passivhaus ein offenes System. Die Verlustströme sind nur so klein, dass sie niemanden mehr jucken. Und dass wir, für die Energiebilanzen, in ausreichend guter Näherung mit dem "geschlossenen-System-Modell" arbeiten können. Wenngleich z.B. beachtliche klassische Stoffströme, wie z.B. Frischluft und Trinkwasser, die Systemgrenzen ständig durchströmen.)) Manchmal ist die Aussage zu hören, wegen des Energiesatzes "gäbe es keine Energieverluste". Das ist Unsinn: Dies würde nur gelten, wenn alle Systeme streng geschlossene Systeme wären - Energieströme, welche ansonsten die Grenzen eines Systems nach außen hin überschreiten, können mit Fug und Recht als "Energieverluste" bezeichnet werden: Verloren für das System. \\ \\ Ein drastischer Vergleich: Wenn ich Geld "zum Fenster raus" werfe, dann ist dieses Geld für mich verloren. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff11_abgeschlossenes_sys.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 11 Der Energieerhaltungssatz gilt für jedes abgeschlossene System**</sub>\\ \\  | 
 |<WRAP box 10cm>Offene Systeme sind die Regel: Auch hier muss das System aber eindeutig charakterisiert werden durch eine räumlich abgrenzendend Systemhülle. Nur dass diese jetzt von Energie- und Stoffströmen überschritten werden kann. Der Vorteil des Energiebegriffs zeigt sich aber auch hier, denn es reicht jetzt offenbar, die "grenzüberschreitenden" Energieströme durch diese Hülle zu bilanzieren. Ist ein solcher Energiestrom negativ (vom System aus gesehen), so handelt es sich per Definition um einen Verlust, ist er positiv, handelt es sich um von außen zugeführte Energie. Nun ist die Energiebilanz offensichtlich((in Analogie zu einer Stoffbilanz)): Die Änderung der Energieinhalts (der "Inneren Energie") ist gleich der Summe aller die Hülle durchtretenden Energieströme; oder, m.a.W.: Die Differenz von Energiegewinnen minus der Energieverluste. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff12_offenes_sys.png?650|}}<sub>**Abb. 12 Bei offenen Systemen kann es (...wird es) Energieverluste geben; das sind die Energieströme, die das System verlassen **</sub>\\ \\  | |<WRAP box 10cm>Offene Systeme sind die Regel: Auch hier muss das System aber eindeutig charakterisiert werden durch eine räumlich abgrenzendend Systemhülle. Nur dass diese jetzt von Energie- und Stoffströmen überschritten werden kann. Der Vorteil des Energiebegriffs zeigt sich aber auch hier, denn es reicht jetzt offenbar, die "grenzüberschreitenden" Energieströme durch diese Hülle zu bilanzieren. Ist ein solcher Energiestrom negativ (vom System aus gesehen), so handelt es sich per Definition um einen Verlust, ist er positiv, handelt es sich um von außen zugeführte Energie. Nun ist die Energiebilanz offensichtlich((in Analogie zu einer Stoffbilanz)): Die Änderung der Energieinhalts (der "Inneren Energie") ist gleich der Summe aller die Hülle durchtretenden Energieströme; oder, m.a.W.: Die Differenz von Energiegewinnen minus der Energieverluste. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff12_offenes_sys.png?650|}}<sub>**Abb. 12 Bei offenen Systemen kann es (...wird es) Energieverluste geben; das sind die Energieströme, die das System verlassen **</sub>\\ \\  |
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 |<WRAP box 10cm>Das letzte in der Nutzung befindliche System ist hier allein dargestellt, für den Fall, dass der erzeugte Nutzen selbst nicht in Energieeinheiten gemessen werden kann((was in ca. 95% aller Anwendungen der Fall ist, wie wir noch sehen werden)). Dies ist das eigentlich wichtigste Teilsystem der Kette überhaupt: Hier wird nämlich das erzeugt, wofür die gesamte Kette letztlich dient: Wir nennen das die **Energiedienstleistung**((engl. **Energy-Service**)), der eigentliche Nutzen des Energieeinsatzes((Das System selbst nennen wir das "Dienstleistungssystem" und die Energie, die dort als Input eingespeist wird, die "Nutzenergie".)). Als Output gibt es auch hier((wg. des Energiesatzes für das offene System)) einen Energiestrom. Dabei handelt es sich allerdings ausschließlich um einen Verlust: Denn **nach** der Nutzung ist die Energie aus unserer Sicht "endgültig verbraucht", sie verlässt das letzte beachtete durchströmte System in die((regelmäßig nicht mehr beachtete)) Umwelt.\\ </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff15_flussbild_nutzung.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 15: Hier ist es nun, das letzte und eigentlich entscheidende Glied der Energieversorgungskette: Es ist das System, welches den eigekauften Energiestrom für die tatsächlich benötigte Dienstleistung einsetzt, im Fall der Heizung ist das das Gebäude selbst. Durch die Hülle entsteht aus dem Wärmestrom eine Temperaturdifferenz. Wie groß diese ist, hängt entscheidend von der Qualität dieser Hülle ab. Der Wärmstrom selbst endet vollständig in der Umwelt - es handelt sich letztendlich ausschließlich um Wärmeverluste. \\  \\     **</sub>| |<WRAP box 10cm>Das letzte in der Nutzung befindliche System ist hier allein dargestellt, für den Fall, dass der erzeugte Nutzen selbst nicht in Energieeinheiten gemessen werden kann((was in ca. 95% aller Anwendungen der Fall ist, wie wir noch sehen werden)). Dies ist das eigentlich wichtigste Teilsystem der Kette überhaupt: Hier wird nämlich das erzeugt, wofür die gesamte Kette letztlich dient: Wir nennen das die **Energiedienstleistung**((engl. **Energy-Service**)), der eigentliche Nutzen des Energieeinsatzes((Das System selbst nennen wir das "Dienstleistungssystem" und die Energie, die dort als Input eingespeist wird, die "Nutzenergie".)). Als Output gibt es auch hier((wg. des Energiesatzes für das offene System)) einen Energiestrom. Dabei handelt es sich allerdings ausschließlich um einen Verlust: Denn **nach** der Nutzung ist die Energie aus unserer Sicht "endgültig verbraucht", sie verlässt das letzte beachtete durchströmte System in die((regelmäßig nicht mehr beachtete)) Umwelt.\\ </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff15_flussbild_nutzung.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 15: Hier ist es nun, das letzte und eigentlich entscheidende Glied der Energieversorgungskette: Es ist das System, welches den eigekauften Energiestrom für die tatsächlich benötigte Dienstleistung einsetzt, im Fall der Heizung ist das das Gebäude selbst. Durch die Hülle entsteht aus dem Wärmestrom eine Temperaturdifferenz. Wie groß diese ist, hängt entscheidend von der Qualität dieser Hülle ab. Der Wärmstrom selbst endet vollständig in der Umwelt - es handelt sich letztendlich ausschließlich um Wärmeverluste. \\  \\     **</sub>|
 Warnung: Hier könnte der Eindruck entstehen, dass die gesamte Energieanwendung überhaupt nur ein "sinnloser Wegwerfprozess" ist, auf den wir auch komplett verzichten könnten. Das ist aber nicht so: Um den Service zu erbringen, wird die betreffende Energiemenge in der konkreten Situation auf Grund von spezifischen Randbedingungen wirklich gebraucht((ohne Wärmezufuhr an die Kanne in Figur 2 wird der Kaffee nämlich wirklich kalt und die Dienstleistung fehlt)). Illustrieren wir es an einem historischen Beispiel einer Dampfmaschine: Die hatte zwar um 1890 nur einen Wirkungsgrad von um 10%, 90% der verbrannten Kohle waren reiner "Verlust"[LEIFIphysics]. Aber ohne diese Kohle würde die konkrete Maschine überhaupt nicht laufen, die Dienstleistung wäre Null. Die Art der vorhandenen Maschine legt uns somit auf den "Bedarf an Kohle" fest. **Aber**: Sehr oft lassen sich die Randbedingungen so verändern, dass das Gesamtausmaß der für die Dienstleistung benötigten Energieströme sehr viel geringer wird, als mit heutiger Technik üblich. Das ist z.B. der Fall, wenn der Antrieb statt mit der Dampfmaschine elektrisch gemacht wird (Wirkungsgrad um 90%) und der Strom dafür aus einem Windgenerator stammt. Genau das werden wir im Folgenden anhand der wichtigsten Beispiele behandeln.\\  \\  Warnung: Hier könnte der Eindruck entstehen, dass die gesamte Energieanwendung überhaupt nur ein "sinnloser Wegwerfprozess" ist, auf den wir auch komplett verzichten könnten. Das ist aber nicht so: Um den Service zu erbringen, wird die betreffende Energiemenge in der konkreten Situation auf Grund von spezifischen Randbedingungen wirklich gebraucht((ohne Wärmezufuhr an die Kanne in Figur 2 wird der Kaffee nämlich wirklich kalt und die Dienstleistung fehlt)). Illustrieren wir es an einem historischen Beispiel einer Dampfmaschine: Die hatte zwar um 1890 nur einen Wirkungsgrad von um 10%, 90% der verbrannten Kohle waren reiner "Verlust"[LEIFIphysics]. Aber ohne diese Kohle würde die konkrete Maschine überhaupt nicht laufen, die Dienstleistung wäre Null. Die Art der vorhandenen Maschine legt uns somit auf den "Bedarf an Kohle" fest. **Aber**: Sehr oft lassen sich die Randbedingungen so verändern, dass das Gesamtausmaß der für die Dienstleistung benötigten Energieströme sehr viel geringer wird, als mit heutiger Technik üblich. Das ist z.B. der Fall, wenn der Antrieb statt mit der Dampfmaschine elektrisch gemacht wird (Wirkungsgrad um 90%) und der Strom dafür aus einem Windgenerator stammt. Genau das werden wir im Folgenden anhand der wichtigsten Beispiele behandeln.\\  \\ 
 +Als Einwand auf die hier dargestellten technischen Potentiale zurr Verbesserung der Energienutzung kommt in den Diskussionen sehr häufig "dass die kleinen Fortschritte bei der Effizienz doch aber regelmäßig vom starken Anwachsen des Bedarfs aufgefressen werden". Wir haben die Frage des Wachstums (an Dienstleistungen oder in der Ökonomie) und die Auswirkungen, die daraus resultieren, an anderer Stelle umfassender diskutiert, siehe die Seite zur [[grundlagen:energiewirtschaft_und_oekologie:bemerkungen_zur_wachstumsdebatte|Wachstumsdebatte]]((Für eilige Leser in einem Satz gefasst: Die Umsetzungsrate der Effizienzverbesserung kann in einer entwickelten Volkswirtschaft deutlich höher sein als der Zuwachs am Bruttoinlandsprodukt bei ungestörter Wirtschaftsentwicklung. Wieviel höher ist eine Frage der Initiative zu einer möglichst breiten Umsetzung.)).\\ \\ 
  
 =====Energiedienstleistung Raumheizung===== =====Energiedienstleistung Raumheizung=====
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 |<WRAP box 10cm>Das ist schematisch das eigentlich entscheidende Dienstleistungssystem der "Raumheizung": Es ist das Gebäude selbst, in dessen Innerem (orange) die Dienstleistung gewährleistet wird: Vereinfacht hier mit einer konstanten Innentemperatur gekennzeichnet. Der Physiker weiß sofort: Bei konstanter Innentemperatur ändert sich die Innere Energie dieses Systems nicht; das täte sie aber, wenn wir das System in einer kälteren Umgebung einfach so sich selbst überlassen würden: Da fließt dann nämlich Wärme ab, nach außen, in die Umgebung. Diese Wärme verlässt unsere Nutzungskette endgültig und sie lässt sich aus der Umgebung auch nur noch mit Aufwand zurückholen((dazu unternehmen wir aber normalerweise keinerlei Anstrengung)). Hier handelt es sich somit um Energie-Verluste; und zwar ausschließlich Energieverluste, keine einzige kWh der im letzten Winter verbrauchten Heizenergie ist jetzt im Gebäude noch irgendwo "anwesend". Die Höhe der Energieverluste entscheiden sich nach dem Aufbau der Hüllflächenkomponenten des Gebäudes: Lassen die einen zügigen Wärmetransport zu (z.B. ein Einfachglas), so sind die Verluste hoch; ist es eine Vakuumverglasung, so sind sie vernachlässigbar klein.            </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff17_bilanz.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 17: Schema des Energieflusses in Gebäuden; das ist eine einfache Energiebilanz, weil es sich um ein offenes System mit identischem End- wie Anfangszustand handelt. Die Summe der eintretenden Energieströme muss daher gleich er Summe der Verluste sein.  **</sub>| |<WRAP box 10cm>Das ist schematisch das eigentlich entscheidende Dienstleistungssystem der "Raumheizung": Es ist das Gebäude selbst, in dessen Innerem (orange) die Dienstleistung gewährleistet wird: Vereinfacht hier mit einer konstanten Innentemperatur gekennzeichnet. Der Physiker weiß sofort: Bei konstanter Innentemperatur ändert sich die Innere Energie dieses Systems nicht; das täte sie aber, wenn wir das System in einer kälteren Umgebung einfach so sich selbst überlassen würden: Da fließt dann nämlich Wärme ab, nach außen, in die Umgebung. Diese Wärme verlässt unsere Nutzungskette endgültig und sie lässt sich aus der Umgebung auch nur noch mit Aufwand zurückholen((dazu unternehmen wir aber normalerweise keinerlei Anstrengung)). Hier handelt es sich somit um Energie-Verluste; und zwar ausschließlich Energieverluste, keine einzige kWh der im letzten Winter verbrauchten Heizenergie ist jetzt im Gebäude noch irgendwo "anwesend". Die Höhe der Energieverluste entscheiden sich nach dem Aufbau der Hüllflächenkomponenten des Gebäudes: Lassen die einen zügigen Wärmetransport zu (z.B. ein Einfachglas), so sind die Verluste hoch; ist es eine Vakuumverglasung, so sind sie vernachlässigbar klein.            </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff17_bilanz.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 17: Schema des Energieflusses in Gebäuden; das ist eine einfache Energiebilanz, weil es sich um ein offenes System mit identischem End- wie Anfangszustand handelt. Die Summe der eintretenden Energieströme muss daher gleich er Summe der Verluste sein.  **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Das Ausmaß der Verluste lässt sich nach den Gesetzen des Wärmetransports sogar leicht ausrechnen: Materialien wie Beton leiten Wärme sehr gut von Bereichen höherer in Gebiete niedrigerer Temperatur weiter. Besteht eine Gebäudehülle im Wesentlichen **nur** aus Beton, so sind die Wärmeverluste sehr hoch und entsprechend viel muss nachgeheizt werden. Viele unseren bestehenden Gebäude sind so gebaut, als ob es ganz gleichgültig wäre, dass auf diesem Weg riesige Energiemengen 'einfach so' in die Umgebung abfließen können. \\ \\ Was wir hier sehen: Es ist vor allem die Qualität des Dienstleistungssystems, in unserem Fall charakterisiert von der Wärmedämmwirkung (dem "Wärmedurchgangswiderstand") der Gebäudehülle, wodurch der 'Bedarf' an nachzuliefernder Energie bestimmt wird. \\ (Elektro- und Elektronikingenieure und Facharbeiter können das an Hand des elektrischen Analogmodells((Der Wärmestrom verhält sich im Analogmodell wie ein elektrischer Strom; die Spannung entspricht dabei der Temperaturdifferenz, der Wärmedurchgangswiderstand dem elektrischen Widerstand $R$. Nach dem Ohm'schen Gesetz muss dann der Strom durch $R$ den Wert $ \frac {\Delta \phi}{R}$ annehmen, um die Potentialdifferenz $\Delta \phi$ (entspricht der Temperaturdifferenz $\Delta T$) aufzubauen. "Hochohmig" bedeutet kleinen Strom; niederohmig (=schlecht gedämmt) hohem Strom. $R$ ist der Kehrwert des Leitwertes (entspricht dem Wärmedurchgangskoeffizienten). Auch die elektrische Kapazität C entspricht übrigens in diesem Analogmodell der thermischen Kapazität ("Wärmespeicherfähigkeit"). Alles, was man über die Berechnung elektrischer Netzwerke weiß, lässt sich so 1:1 in die thermischen Vorgänge übersetzen. Historisches Schmankerln: Vor der Zeit der Digitalrechner haben Bauphysiker tatsächlich eine Zeitlang elektrische Analog-Schaltungen zusammengelötet, um Fragen des thermischen Verhaltens von Komponenten im sehr viel schnelleren elektrischen Modell zu studieren. Das Stichwort ist hierzu "Beuken-Modelle". Die Nerds der Gebäudesimulation kommunizieren noch heute gern ihre jeweiligen Ansätze gern mit einer elektrischen Analogschaltung, z.B. "Einkapazitätenmodell" oder "$\pi$-Glied" bzw. "Tiefpass". Übrigens wird, diese Analogie im Kopf, auch sehr leicht klar, dass hohe Kapazitäten allenfalls glättende, aber bei periodischen Vorgängen nie stromsparende Wirkung haben (Tiefpassverhalten); es sei denn, sie sind so groß, dass sie saisonal Energie speichern; die Zeitkonstanten von Gebäuden liegen aber im Bereich von Stunden bis wenigen Tagen.)) sehr einfach verstehen). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff18_ungedaemmt.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 18 **Baustelle eines Hochhauses: Die Hülle besteht vor allem aus hochwärmeleitendem Beton. </sub>| |<WRAP box 10cm>Das Ausmaß der Verluste lässt sich nach den Gesetzen des Wärmetransports sogar leicht ausrechnen: Materialien wie Beton leiten Wärme sehr gut von Bereichen höherer in Gebiete niedrigerer Temperatur weiter. Besteht eine Gebäudehülle im Wesentlichen **nur** aus Beton, so sind die Wärmeverluste sehr hoch und entsprechend viel muss nachgeheizt werden. Viele unseren bestehenden Gebäude sind so gebaut, als ob es ganz gleichgültig wäre, dass auf diesem Weg riesige Energiemengen 'einfach so' in die Umgebung abfließen können. \\ \\ Was wir hier sehen: Es ist vor allem die Qualität des Dienstleistungssystems, in unserem Fall charakterisiert von der Wärmedämmwirkung (dem "Wärmedurchgangswiderstand") der Gebäudehülle, wodurch der 'Bedarf' an nachzuliefernder Energie bestimmt wird. \\ (Elektro- und Elektronikingenieure und Facharbeiter können das an Hand des elektrischen Analogmodells((Der Wärmestrom verhält sich im Analogmodell wie ein elektrischer Strom; die Spannung entspricht dabei der Temperaturdifferenz, der Wärmedurchgangswiderstand dem elektrischen Widerstand $R$. Nach dem Ohm'schen Gesetz muss dann der Strom durch $R$ den Wert $ \frac {\Delta \phi}{R}$ annehmen, um die Potentialdifferenz $\Delta \phi$ (entspricht der Temperaturdifferenz $\Delta T$) aufzubauen. "Hochohmig" bedeutet kleinen Strom; niederohmig (=schlecht gedämmt) hohem Strom. $R$ ist der Kehrwert des Leitwertes (entspricht dem Wärmedurchgangskoeffizienten). Auch die elektrische Kapazität C entspricht übrigens in diesem Analogmodell der thermischen Kapazität ("Wärmespeicherfähigkeit"). Alles, was man über die Berechnung elektrischer Netzwerke weiß, lässt sich so 1:1 in die thermischen Vorgänge übersetzen. Historisches Schmankerln: Vor der Zeit der Digitalrechner haben Bauphysiker tatsächlich eine Zeitlang elektrische Analog-Schaltungen zusammengelötet, um Fragen des thermischen Verhaltens von Komponenten im sehr viel schnelleren elektrischen Modell zu studieren. Das Stichwort ist hierzu "Beuken-Modelle". Die Nerds der Gebäudesimulation kommunizieren noch heute gern ihre jeweiligen Ansätze gern mit einer elektrischen Analogschaltung, z.B. "Einkapazitätenmodell" oder "$\pi$-Glied" bzw. "Tiefpass". Übrigens wird, diese Analogie im Kopf, auch sehr leicht klar, dass hohe Kapazitäten allenfalls glättende, aber bei periodischen Vorgängen nie stromsparende Wirkung haben (Tiefpassverhalten); es sei denn, sie sind so groß, dass sie saisonal Energie speichern; die Zeitkonstanten von Gebäuden liegen aber im Bereich von Stunden bis wenigen Tagen.)) sehr einfach verstehen). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff18_ungedaemmt.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 18 **Baustelle eines Hochhauses: Die Hülle besteht vor allem aus hochwärmeleitendem Beton. </sub>|
-|<WRAP box 10cm>Hier ist nun die quantitative Fassung der Energieverluste für ein konkretes Gebäude, wie wir es noch bis vor Kurzem üblicherweise gebaut haben((Berechnen lässt sich das in jedem konkreten Fall mit dem Programm [[planung/energieeffizienz_ist_berechenbar/energiebilanzen_mit_dem_phpp|PHPP]].)). Auf der linken Seite sind leicht ermittelbaren Verluste aufgestapelt: Es treten die Lüftung, die Außenwand und die Fenster hervor. Ein Teil der Verluste wird quasi kostenlos von solaren Beiträgen durch die Fenster und von Personen und Geräten geliefert. Weil aber die Verluste vollständig kompensiert werden müssen((Das ist wie bei einer Waage)), ist der bedeutende Energiestrom auf der Zufuhrseite die Heizwärme (rot dargestellt). Das sind in diesem Fall um 96 kWh/(m²a)((Bezogen auf die Wohnfläche)). Nicht mehr ganz so viel wie in den meisten Altbauten, aber immer noch eine gigantische Energiemenge, die, aus Öl nachgeliefert, so etwa 1500 Liter Heizöl jährlich verschlingt. Dabei wird die zugehörige Menge von fast genau 4 Tonnen CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre freigesetzt.       </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff19_phpp_konvemt.png?650|}} <sub>**Abb. 19 Die Energiebilanz in einem konkreten Fall für einen heute in Europa "üblichen" Neubau. Noch immer lassen wir da hohe Verlustwärmeströme zu.**</sub>|+|<WRAP box 10cm>Hier ist nun die quantitative Fassung der Energieverluste für ein konkretes Gebäude, wie wir es noch bis vor Kurzem üblicherweise gebaut haben((Berechnen lässt sich das in jedem konkreten Fall mit dem Programm [[planung/energieeffizienz_ist_berechenbar/energiebilanzen_mit_dem_phpp|PHPP]].)). Auf der linken Seite sind leicht ermittelbaren Verluste aufgestapelt: Es treten die Lüftung, die Außenwand und die Fenster hervor. Ein Teil der Verluste wird quasi kostenlos von solaren Beiträgen durch die Fenster und von Personen und Geräten geliefert. Weil aber die Verluste vollständig kompensiert werden müssen((Das ist wie bei einer Waage)), ist der bedeutende Energiestrom auf der Zufuhrseite die Heizwärme (rot dargestellt). Das sind in diesem Fall um 96 kWh/(m²a)((Bezogen auf die Wohnfläche)). Nicht mehr ganz so viel wie in den meisten Altbauten, aber immer noch eine gigantische Energiemenge, die, aus Öl nachgeliefert, so etwa 1500 Liter Heizöl jährlich verschlingt. Dabei wird die zugehörige Menge von fast genau 4 Tonnen CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre freigesetzt.       </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff19_phpp_konvemt.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 19 Die Energiebilanz in einem konkreten Fall für einen heute in Europa "üblichen" Neubau. Noch immer lassen wir da hohe Verlustwärmeströme zu.**</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Durch technische Verbesserungen am Nutzungssystem lassen sich die Verluste umfassend verringern. "Technisch" heißt in diesem Fall bautechnisch; z.B. bessere Fenster (dreifachverglast), bessere Wärmeschutz im Dach (z.B. Dämmstoff in die Geschossdecke eingelegt), eine Verkleidung der Fassade. Diese Verbesserungen können mit dem heutigen Stand der Bautechnik die Verluste nicht nur "so ein bisschen" reduzieren, sondern in sehr großem Umfang; im nebenstehenden Beispiel wurde dieser Neubau mit einer Gebäudehülle gebaut, die nur noch etwa ein Viertel der üblichen Verluste bewirkt. Weil die kostenlos nachgelieferte "freie Wärme" aber in etwa gleich groß bleibt, schlagen die verringerten Verluste fast vollständig auf die Heizwärme durch, die sogar nur noch etwa ein Siebtel, nämlich ca. 14 kWh/(m²a), beträgt. Das ist i.Ü. so wenig Heizenergie, dass wir dafür gar keine Öl- oder Gasheizung mehr brauchen. So kleine Energiemengen können ganz problemlos aus Erneuerbaren Quellen kommen - und sie können ebenfalls ohne Problem über das bestehende Stromnetz geliefert werden((das zugehörige Windrad kann also auch ganz woanders stehen. **Entscheidend** ist dafür tatsächlich, dass die erforderliche Leistung auch in der Summe über alle Verbraucher die der heute maximal auftretenden Spitzenlasten nicht erheblich überschreitet. Wollten wir alle heutigen schlecht gedämmten Gebäude elektrisch beheizen, dann würde das eine zusätzliche Spitzenlast von über 300 GW verursachen. Das sind 270 Großkraftwerke und ist etwa noch einmal dreimal so viel die insgesamt bisher in Deutschland maximal aufgetretene elektrische Leistung.)).</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff20_phpp_passivhaus.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 20: Das architektonisch vollständig gleiche Gebäude wie in Abb. 19, nur, dass in diesem Fall ein guter Dämmstoff eingesetzt, Dreischeibenverglaste Fenster verwendet und eine Wärmerückgewinnung betrieben wird. Diese Häuser sind tatsächlich so gebaut worden [Feist/Peper 2002].**\\  \\  |<WRAP box 10cm>Durch technische Verbesserungen am Nutzungssystem lassen sich die Verluste umfassend verringern. "Technisch" heißt in diesem Fall bautechnisch; z.B. bessere Fenster (dreifachverglast), bessere Wärmeschutz im Dach (z.B. Dämmstoff in die Geschossdecke eingelegt), eine Verkleidung der Fassade. Diese Verbesserungen können mit dem heutigen Stand der Bautechnik die Verluste nicht nur "so ein bisschen" reduzieren, sondern in sehr großem Umfang; im nebenstehenden Beispiel wurde dieser Neubau mit einer Gebäudehülle gebaut, die nur noch etwa ein Viertel der üblichen Verluste bewirkt. Weil die kostenlos nachgelieferte "freie Wärme" aber in etwa gleich groß bleibt, schlagen die verringerten Verluste fast vollständig auf die Heizwärme durch, die sogar nur noch etwa ein Siebtel, nämlich ca. 14 kWh/(m²a), beträgt. Das ist i.Ü. so wenig Heizenergie, dass wir dafür gar keine Öl- oder Gasheizung mehr brauchen. So kleine Energiemengen können ganz problemlos aus Erneuerbaren Quellen kommen - und sie können ebenfalls ohne Problem über das bestehende Stromnetz geliefert werden((das zugehörige Windrad kann also auch ganz woanders stehen. **Entscheidend** ist dafür tatsächlich, dass die erforderliche Leistung auch in der Summe über alle Verbraucher die der heute maximal auftretenden Spitzenlasten nicht erheblich überschreitet. Wollten wir alle heutigen schlecht gedämmten Gebäude elektrisch beheizen, dann würde das eine zusätzliche Spitzenlast von über 300 GW verursachen. Das sind 270 Großkraftwerke und ist etwa noch einmal dreimal so viel die insgesamt bisher in Deutschland maximal aufgetretene elektrische Leistung.)).</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff20_phpp_passivhaus.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 20: Das architektonisch vollständig gleiche Gebäude wie in Abb. 19, nur, dass in diesem Fall ein guter Dämmstoff eingesetzt, Dreischeibenverglaste Fenster verwendet und eine Wärmerückgewinnung betrieben wird. Diese Häuser sind tatsächlich so gebaut worden [Feist/Peper 2002].**\\  \\ 
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   - Wärmerückgewinnung aus dem Abluftstrom (denn frische Luft wird gebraucht, die ist aber kalt. Also erwärmen wir sie mit dem Wärmestrom der verbrauchten Luft vor)   - Wärmerückgewinnung aus dem Abluftstrom (denn frische Luft wird gebraucht, die ist aber kalt. Also erwärmen wir sie mit dem Wärmestrom der verbrauchten Luft vor)
 Wir wissen heute durch Millionen gebauter Projekte, dass alle diese Techniken so funktionieren wie intendiert und dass zugleich eine Vielzahl anderer Problem durch deren Einsatz mitgelöst wird. </WRAP>| {{:energieeffizienz_jetzt:eeff23_esssentials_bau.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 23: Es ist eine Frage der Qualität der in der Praxis verwendeten Komponenten.\\ Was wir da heute können, liegt im Ergebnis bei etwa einem Faktor 10 niedrigeren Verlusten. Das konsequent umgesetzt ist in der Lage, auch die Energieanwendung Heizung auf Werte zu begrenzen, die in der Größenordnung anderer Anwendungen (wie Kühltruhen oder Waschtrockner) liegen. Damit ist die Dienstleistung "Raumwärme" dauerhaft und nachhaltig aus regional gewinnbarer erneuerbarer Energie zu decken. ** \\  \\  </sub>| Wir wissen heute durch Millionen gebauter Projekte, dass alle diese Techniken so funktionieren wie intendiert und dass zugleich eine Vielzahl anderer Problem durch deren Einsatz mitgelöst wird. </WRAP>| {{:energieeffizienz_jetzt:eeff23_esssentials_bau.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 23: Es ist eine Frage der Qualität der in der Praxis verwendeten Komponenten.\\ Was wir da heute können, liegt im Ergebnis bei etwa einem Faktor 10 niedrigeren Verlusten. Das konsequent umgesetzt ist in der Lage, auch die Energieanwendung Heizung auf Werte zu begrenzen, die in der Größenordnung anderer Anwendungen (wie Kühltruhen oder Waschtrockner) liegen. Damit ist die Dienstleistung "Raumwärme" dauerhaft und nachhaltig aus regional gewinnbarer erneuerbarer Energie zu decken. ** \\  \\  </sub>|
-|<WRAP box 10cm>Und das funktioniert sogar nachträglich bei bestehenden Gebäuden. Das Bild zeigt links einen Altbau, der ohnehin zur Modernisierung anstand. Der wurde (rechtes Bild) mit einer verbesserten Dämmung von Kopf bis Fuß, neuen, vergrößerten Fenstern, Balkonen und sogar einer Wärmerückgewinnung ausgestattet. Der Effekt: 85% der zuvor benötigten Raumheizenergie wurde eingespart, die Wohnungen sind heller und komfortabler geworden, die Substanz über weitere Jahrzehnte gesichert. Wir nennen diesen Ansatz heute **[[planung:sanierung_mit_passivhaus_komponenten:fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen|"EnerPHit"]]** und er hat sich inzwischen tausendfach bei den unterschiedlichsten Gebäuden und überall auf der Welt bewährt. \\  \\ Die Alternativen sind nicht "Kohle" oder "Erdöl" oder "Erdgas" oder "Uran".\\ \\ Die Alternative ist: "Effizienz und Erneuerbare" oder "Abhängig von fossiler Energie und ihren Lieferanten" </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff24_altbau_vorher_nachher.png?650|}}<sub>**Abb. 24 Bessere Lebensqualität, besserer Komfort, höhere Versorgungssicherheit, weniger Klimagase. Geringere Gesamtkosten.\\  Das sind keine Widersprüche - das geht alles zusammen. \\ \\  **</sub>|+|<WRAP box 10cm>Und das funktioniert sogar nachträglich bei bestehenden Gebäuden. Das Bild zeigt links einen Altbau, der ohnehin zur Modernisierung anstand. Der wurde (rechtes Bild) mit einer verbesserten Dämmung von Kopf bis Fuß, neuen, vergrößerten Fenstern, Balkonen und sogar einer Wärmerückgewinnung ausgestattet. Der Effekt: 85% der zuvor benötigten Raumheizenergie wurde eingespart, die Wohnungen sind heller und komfortabler geworden, die Substanz über weitere Jahrzehnte gesichert. Wir nennen diesen Ansatz heute **[[planung:sanierung_mit_passivhaus_komponenten:fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen|"EnerPHit"]]** und er hat sich inzwischen tausendfach bei den unterschiedlichsten Gebäuden und überall auf der Welt bewährt. \\  \\ Die Alternativen sind nicht "Kohle" oder "Erdöl" oder "Erdgas" oder "Uran".\\ \\ Die Alternative ist: "Effizienz und Erneuerbare" oder "Abhängig von fossiler Energie und ihren Lieferanten" </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff24_altbau_vorher_nachher.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 24 Bessere Lebensqualität, besserer Komfort, höhere Versorgungssicherheit, weniger Klimagase. Geringere Gesamtkosten.\\  Das sind keine Widersprüche - das geht alles zusammen. \\ \\  **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Sehen wir uns das Gebäude wieder mit unserer Wärmebildkamera an((ähnlich wie schon die Kaffeemaschine; [[baulich:thermographie|Hinweise zur Thermographie gibt es hier]])), so wird die Wirkung dieser Maßnahmen auch äußerlich erkennbar: Die Fassade ist kaum noch wärmer als der im freien stehende Baum und selbst die Fenster strahlen kaum noch Wärme ab. Im starken Kontrast zur Abstrahlung des noch ungedämmten Gebäudes im Hintergrund. Dieses Gebäude wird übrigens in [[planung/waermeschutz/waermeschutz_funktioniert/waermedaemmung_schuetzt_die_substanz_-_beleg_4_messungen_in_einem_modernisierten_altbau|EnerPHit-Beispiel]] genau beschrieben.     </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff25_thermographie.png?650|}}  \\ <sub>**Abb. 25: Das Wärmebild zeigt es überdeutlich; rechts das modernisierte Gebäude, im Hintergrund ein ungedämmter vergleichbarer Altbau.  **</sub>| |<WRAP box 10cm>Sehen wir uns das Gebäude wieder mit unserer Wärmebildkamera an((ähnlich wie schon die Kaffeemaschine; [[baulich:thermographie|Hinweise zur Thermographie gibt es hier]])), so wird die Wirkung dieser Maßnahmen auch äußerlich erkennbar: Die Fassade ist kaum noch wärmer als der im freien stehende Baum und selbst die Fenster strahlen kaum noch Wärme ab. Im starken Kontrast zur Abstrahlung des noch ungedämmten Gebäudes im Hintergrund. Dieses Gebäude wird übrigens in [[planung/waermeschutz/waermeschutz_funktioniert/waermedaemmung_schuetzt_die_substanz_-_beleg_4_messungen_in_einem_modernisierten_altbau|EnerPHit-Beispiel]] genau beschrieben.     </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff25_thermographie.png?650|}}  \\ <sub>**Abb. 25: Das Wärmebild zeigt es überdeutlich; rechts das modernisierte Gebäude, im Hintergrund ein ungedämmter vergleichbarer Altbau.  **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Wie relevant ist dieser Bereich der Raumheizung eigentlich? Das nebenstehende Kuchendiagramm zeigt, dass die beiden Dienstleistungen "Verkehr" und "Raumwärme" jeweils etwa um 30% des Gesamtverbrauchs an Endenergie ausmachen. Es sind damit tatsächlich die bedeutendsten Einzelanwendungen. Daraus, wie wir bei diesen Anwendungen die Effizienz verbessern, können wir auch für die übrigen Dienstleistungen lernen und werden das auch mit den folgenden Folien zeigen. Der dritte große Brocken, die "Prozesswärme", ist in Wahrheit ein Sammelsurium ganz unterschiedlicher Anwendungen von der Erzschmelze bis zum Gießen von Wachs in Kerzenformen; bei allen diesen Prozessen müssen Experten der Verfahrenstechnik jeweils Konzepte für die Effizienzverbesserung entwickeln - was tatsächlich in vielen Fällen auch bereits gelungen ist.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff26_energie_de.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 26 Endenergieverbrauch in Deutschland - wofür? Quelle: [Energiedaten BMWi] **</sub>| |<WRAP box 10cm>Wie relevant ist dieser Bereich der Raumheizung eigentlich? Das nebenstehende Kuchendiagramm zeigt, dass die beiden Dienstleistungen "Verkehr" und "Raumwärme" jeweils etwa um 30% des Gesamtverbrauchs an Endenergie ausmachen. Es sind damit tatsächlich die bedeutendsten Einzelanwendungen. Daraus, wie wir bei diesen Anwendungen die Effizienz verbessern, können wir auch für die übrigen Dienstleistungen lernen und werden das auch mit den folgenden Folien zeigen. Der dritte große Brocken, die "Prozesswärme", ist in Wahrheit ein Sammelsurium ganz unterschiedlicher Anwendungen von der Erzschmelze bis zum Gießen von Wachs in Kerzenformen; bei allen diesen Prozessen müssen Experten der Verfahrenstechnik jeweils Konzepte für die Effizienzverbesserung entwickeln - was tatsächlich in vielen Fällen auch bereits gelungen ist.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff26_energie_de.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 26 Endenergieverbrauch in Deutschland - wofür? Quelle: [Energiedaten BMWi] **</sub>|
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 =====Rebound-Effekt?===== =====Rebound-Effekt?=====
-| Am Beispiel lässt sich auch die Frage diskutieren, welche Rolle der sogenannte „Rebound-Effekt“ spielen kann. Um die durch das verbesserte Leuchtmittel möglichen Einsparungen zu „verbrauchen“, müssten wir den Lichtstrom um etwa einen Faktor 17 erhöhen. Das geht natürlich – wird aber in der Praxis nicht gemacht, nicht beim heute schon vorliegenden Komfortniveau. Ja, die Beleuchtung hat sich auch in den vergangenen Jahren etwas verbessert, vielleicht sogar um maximal einen Faktor 3. Das würde uns dann Netto-Energieeinsparungen von 83 % statt der möglichen 94 % bescheren. Offensichtlich spielt das keine große Rolle – beide Einsparungen sind extrem hoch und beide sind in jedem Fall hoch genug, um die dann noch benötigte Energie ausschließlich durch erneuerbare Erzeugung bereitstellen zu können. Um Rebound-Effekte zu „bekämpfen“, muss die Effizienzsteigerung eben wirklich so hoch sein, dass die verbleibende „Nachfrage“ ohnehin vernachlässigbar gering ist.\\ \\ Dieser Beitrag zeigt in vielen Details, dass das möglich ist: Passivhäuser brauchen so wenig Heizwärme, dass der Rest niemandem mehr wehtut und spielend für alle mit sogar mit nachhaltig verfügbarer Biomasse (Abfällen) zu decken wäre, auf Fahrradtechnik basierende Elektro-Leichtfahrzeuge können mit wenigen Solarpaneelen auf dem bewohnten Haus versorgt werden und LED-Licht erzeugt nur noch einen extrem geringen Strombedarf.\\ \\ Nichts spricht übrigens darüber hinaus gegen ein Nachdenken auch über Sinn und Zweck evtl. weiterer Steigerungen der Inanspruchnahme von Energiedienstleistungen. Ist die Qualität unseres Lebens dadurch, dass wir heute 3 statt einmal pro Jahr in den Urlaub fliegen, und das auch in immer weiter entlegene Regionen, wirklich stark gestiegen? Sind 23°C implizit durch leichte Kleidung vereinbarte Temperatur im Winter wirklich ein Gewinn für unser Leben((Nicht Frieren zu müssen ist das unbezweifelbar. Aber auch bei 20°C im Raum muss bei angemessener Kleidung niemand frieren))? Muss es wirklich alle 8 Jahre eine neue Wohnzimmer-Garnitur sein? Ist das Lebensgefühl bei Tempo 180 wirklich so viel besser wie bei Tempo 130? Ich weiß aus der Erfahrung zahlreicher Diskussionen, dass diese Fragen in der Lage sind, enorme Emotionen auszulösen. Übrigens auf beiden Seiten der Fraktionen, die dabei jeweils eine dezidierte Antwort vertreten. Ich halte es vor allem für wichtig, darüber nach zu denken; angesichts der drängenden Gefahren durch die Klimakrise und der Zeit, die wie für eine Lösung jetzt noch haben, gibt es durchaus wichtige Argumente, dies zu reflektieren. \\ \\ Bei den Effizienz-Potentialen ist die Lage eine andere: Diese lassen sich nämlich ohne Verzichtsdebatte umsetzen; vielfach darf sogar ein gewisser Zuwachs an Energiedienstleistung stattfinden und die Einsparungen bleiben trotzdem hoch. Davon, diese Effizienz-Potentiale umzusetzen, können alle profitieren, gleichgültig, wie sie zu diesen Fragen stehen. ||  +| Am Beispiel lässt sich auch die Frage diskutieren, welche Rolle der sogenannte „Rebound-Effekt“ spielen kann. Um die durch das verbesserte Leuchtmittel möglichen Einsparungen zu „verbrauchen“, müssten wir den Lichtstrom um etwa einen Faktor 17 erhöhen. Das geht natürlich – wird aber in der Praxis nicht gemacht, nicht beim heute schon vorliegenden Komfortniveau. Ja, die Beleuchtung hat sich auch in den vergangenen Jahren etwas verbessert, vielleicht sogar um maximal einen Faktor 3. Das würde uns dann Netto-Energieeinsparungen von 83 % statt der möglichen 94 % bescheren. Offensichtlich spielt das keine große Rolle – beide Einsparungen sind extrem hoch und beide sind in jedem Fall hoch genug, um die dann noch benötigte Energie ausschließlich durch erneuerbare Erzeugung bereitstellen zu können. Um Rebound-Effekte zu „bekämpfen“, muss die Effizienzsteigerung eben wirklich so hoch sein, dass die verbleibende „Nachfrage“ ohnehin vernachlässigbar gering ist.\\ \\ Dieser Beitrag zeigt in vielen Details, dass das möglich ist: Passivhäuser brauchen so wenig Heizwärme, dass der Rest niemandem mehr wehtut und spielend für alle mit sogar mit nachhaltig verfügbarer Biomasse (Abfällen) zu decken wäre, auf Fahrradtechnik basierende Elektro-Leichtfahrzeuge können mit wenigen Solarpaneelen auf dem bewohnten Haus versorgt werden und LED-Licht erzeugt nur noch einen extrem geringen Strombedarf.\\ \\ Nichts spricht übrigens darüber hinaus gegen ein Nachdenken auch über Sinn und Zweck evtl. weiterer Steigerungen der Inanspruchnahme von Energiedienstleistungen. Ist die Qualität unseres Lebens dadurch, dass wir heute 3 statt einmal pro Jahr in den Urlaub fliegen, und das auch in immer weiter entlegene Regionen, wirklich stark gestiegen? Sind 23°C implizit durch leichte Kleidung vereinbarte Temperatur im Winter wirklich ein Gewinn für unser Leben((Nicht Frieren zu müssen ist das unbezweifelbar. Aber auch bei 20°C im Raum muss bei angemessener Kleidung niemand frieren))? Muss es wirklich alle 8 Jahre eine neue Wohnzimmer-Garnitur sein? Ist das Lebensgefühl bei Tempo 180 wirklich so viel besser wie bei Tempo 130? Ich weiß aus der Erfahrung zahlreicher Diskussionen, dass diese Fragen in der Lage sind, enorme Emotionen auszulösen. Übrigens auf beiden Seiten der Fraktionen, die dabei jeweils eine dezidierte Antwort vertreten. Ich halte es vor allem für wichtig, darüber nach zu denken; angesichts der drängenden Gefahren durch die Klimakrise und der Zeit, die wie für eine Lösung jetzt noch haben, gibt es durchaus wichtige Argumente, dies zu reflektieren. Die Frage, welchen Einfluss dabei das wirtschaftliche Wachstum hat, behandeln wir eingehender unter diesen Beitrag zur [[grundlagen:energiewirtschaft_und_oekologie:bemerkungen_zur_wachstumsdebatte|Wachstumsdebatte]]. \\ \\ Bei den Effizienz-Potentialen ist die Lage eine andere: Diese lassen sich nämlich ohne Verzichtsdebatte umsetzen; vielfach darf sogar ein gewisser Zuwachs an Energiedienstleistung stattfinden und die Einsparungen bleiben trotzdem hoch. Davon, diese Effizienz-Potentiale umzusetzen, können alle profitieren, gleichgültig, wie sie zu diesen Fragen stehen. ||  
-|<WRAP box 11cm> Als Amateurastronom will ich hier ein damit zusammenhängendes Thema ansprechen: Die weltweit stark **zunehmende Lichtverschmutzung**. Wir haben uns so an die Verfügbarkeit von billigem Licht rund um den Tag gewöhnt, dass mancherorts auch die ganze Nacht hindurch alles hell erstrahlt. Folge: Wir können oft schon die Sterne am Himmel nicht mehr sehen, das feine Band der Milchstraße ohnehin kaum noch - ein wirkliches kulturelles Defizit, dass uns der Verbindung zu unserer kosmischen Heimat raubt. Für die Astronomie wird die Beobachtung zunehmend erschwert. \\ \\ Mit steigendem materiellen Wohlstand können sich immer mehr Menschen immer mehr Konsum an vielen früher knappen Gütern leisten. Das ist aus meiner Sicht ein unbezweifelbarer Fortschritt bei der Überwindung von Hunger, Krankheit, Obdachlosigkeit und unwürdiger Ausbeutung - das muss im Blick haben, wer die Lösung ausschließlich im Verzicht sucht. Wenn ich aber bereits 500 lux auf meinem Schreibtisch verfügbar habe, dann sind die nächsten 500 bei weitem keine so enorme Steigerung der Lebensqualität mehr. Dass ich dann zumindest verlange, dass solches Licht nicht durch die Fenster in den Nachthimmel abstrahlt, ist ein legitimer Anspruch der Lebensqualität der anderen Mitmenschen, insbesondere der Astronomen.\\ \\ **Fazit**: auch wenn gutes Licht sehr billig ist, sollte auf wenig Lichtlecks in die Umgebung geachtet werden. </WRAP>   | {{ :energieeffizienz_jetzt:milkyway2.jpg?400 |}} \\ <sub> // Das prächtige Doppelband der Milchstraße beobachtet aus dem Pfälzerwald. Das ist unsere Heimatgalaxie - jedes der Bänder besteht aus mehreren Hundertmillionen Sternen. // \\ Foto: @SvenOKrumke, herzlichen Dank für die Erlaubnis das Bild hier zu verwenden.  </sub>|+|<WRAP box 11cm> Als Amateurastronom will ich hier ein damit zusammenhängendes Thema ansprechen: Die weltweit stark **zunehmende Lichtverschmutzung**. Wir haben uns so an die Verfügbarkeit von billigem Licht rund um den Tag gewöhnt, dass mancherorts auch die ganze Nacht hindurch alles hell erstrahlt. Folge: Wir können oft schon die Sterne am Himmel nicht mehr sehen, das feine Band der Milchstraße ohnehin kaum noch - ein wirkliches kulturelles Defizit, das uns der Verbindung zu unserer kosmischen Heimat raubt. Für die Astronomie wird die Beobachtung zunehmend erschwert. \\ \\ Mit steigendem materiellen Wohlstand können sich immer mehr Menschen immer mehr Konsum an vielen früher knappen Gütern leisten. Das ist aus meiner Sicht ein unbezweifelbarer Fortschritt bei der Überwindung von Hunger, Krankheit, Obdachlosigkeit und unwürdiger Ausbeutung - das muss im Blick haben, wer die Lösung ausschließlich im Verzicht sucht. Wenn ich aber bereits 500 lux auf meinem Schreibtisch verfügbar habe, dann sind die nächsten 500 bei weitem keine so enorme Steigerung der Lebensqualität mehr. Dass ich dann zumindest verlange, dass solches Licht nicht durch die Fenster in den Nachthimmel abstrahlt, ist ein legitimer Anspruch der Lebensqualität der anderen Mitmenschen, insbesondere der Astronomen.\\ \\ **Fazit**: auch wenn gutes Licht sehr billig ist, sollte auf wenig Lichtlecks in die Umgebung geachtet werden. </WRAP>   | {{ :energieeffizienz_jetzt:milkyway2.jpg?400 |}} \\ <sub> // Das prächtige Doppelband der Milchstraße beobachtet aus dem Pfälzerwald. Das ist unsere Heimatgalaxie - jedes der Bänder besteht aus mehreren Hundertmillionen Sternen. // \\ Foto: @SvenOKrumke, herzlichen Dank für die Erlaubnis das Bild hier zu verwenden.  </sub>|
 =====Energiedienstleistung: Kommunikation, Information===== =====Energiedienstleistung: Kommunikation, Information=====
  
-|<WRAP box 8cm>Ein bedeutender Teil des Energieverbrauchs bei Informations-Technologien kommt von den visuellen Endgeräten. Während die noch vor einem Jahrzehnt überwiegend verwendeten Röhrenbildschirme (typischer Verbrauch: 76 Watt) heiß wurden, Röntgenstrahlen emittierten, schwer waren und viel Platz brauchten, sind bereits LCD-Bildschirme platzsparend und haben eine erheblich verbesserte Effizienz: 10-20 Watt sind bei guten Geräten typisch. Ist das nun "gut genug" oder gar die Grenze der physikalischen Möglichkeiten? Keinesfalls: Herkömmlich gedruckte Bücher führen uns vor Augen, dass zur Anzeige einer Information eigentlich gar keine Energie gebraucht wird (aus der Beleuchtung, und da reichen wenige Watt). Und tatsächlich zeigt die nächste Folie, dass es die Technologie mit höchster Effizienz tatsächlich bereits gibt: Reflexionsbildschirme mit durch elektrische Felder verstellbaren Pigmentpartikeln, sog. "elektronische Tinte" ist in manchen Endgeräten sogar bereits im Einsatz.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff36_monitor.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 36 Bildschirme **</sub>|+|<WRAP box 8cm>Ein bedeutender Teil des Energieverbrauchs bei Informations-Technologien kommt von den visuellen Endgeräten. Während die noch vor einem Jahrzehnt überwiegend verwendeten Röhrenbildschirme (typischer Verbrauch: 76 Watt) heiß wurden, Röntgenstrahlen emittierten, schwer waren und viel Platz brauchten, sind bereits LCD-Bildschirme platzsparend und haben eine erheblich verbesserte Effizienz: 10-20 Watt sind bei guten Geräten typisch. Ist das nun "gut genug" oder gar die Grenze der physikalischen Möglichkeiten? Keinesfalls: Herkömmlich gedruckte Bücher führen uns vor Augen, dass zur Anzeige einer Information eigentlich gar keine Energie gebraucht wird (außer der Beleuchtung, und da reichen wenige Watt). Und tatsächlich zeigt die nächste Folie, dass es die Technologie mit höchster Effizienz tatsächlich bereits gibt: Reflexionsbildschirme mit durch elektrische Felder verstellbaren Pigmentpartikeln, sog. "elektronische Tinte" ist in manchen Endgeräten sogar bereits im Einsatz.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff36_monitor.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 36 Bildschirme **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Außer für das Licht und minimale Feldänderungen beim Bildwechsel braucht das elektronische Papier keine Energie für die Anzeige; das Bild kann sogar dauerhaft stehen bleiben, wenn das Gerät abgeschaltet ist. Bisher ist diese Technik noch relativ teuer, das kann sich aber schnell ändern.\\ \\ Was ist denn nun mit den ganzen anderen Stromverbräuchen für den Computer am Arbeitsplatz, die Server und den Informationsfluss im Internet? Da gab es noch vor kurzem die schockierende Nachricht das "Video-Streaming" extrem viel Energie verbrauchen würde (um 1 kW!). Der Kollege Rüdiger Paschotta ist dem einmal gründlich auf den Zahn gegangen: [[https://www.energie-lexikon.info/rp-energie-blog_2020_04_18.html|Video-Streaming]]. Und dem ist kaum etwas hinzuzufügen, ganz kurz zusammengefasst: "Allerdings zeigt eine neue Studie, dass dieser Effekt in einer früheren Studie massiv überschätzt wurde: Streaming ist keineswegs das neue Fliegen."\\ \\ Und nun doch noch eine Kleinigkeit ergänzt: Die Ausnahmefälle, in denen durch exzessive Fehlnutzung von Video-Übertragung (4-K-video per Mobilfunknetz (!) aufs Handy) ein extremer Stromverbrauch entstehen würde, lassen sich leicht abstellen und sind ohnehin völlig sinnlos.\\ \\ Auch der verbleibende Verbrauch bei derzeitiger Technik ist zwar nicht spielentscheidend, aber doch immer noch überflüssig hoch. Hier sind, wie die Glasfasernetze zeigen, entscheidende Effizienzverbesserungen drin. Und jeder Internet-Teilnehmer sollte sich ab und an fragen, ob jetzt wirklich eine 4K-Übertragung notwendig ist oder den Video-Genuss entscheidend erhöht. Letzteres freilich gehört in den Bereich der "Suffizienz"; ist aber wohl keine existenzbedrohliche "Einschränkung".</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff37_elektronpapier.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 37 Elektronisches Papier**</sub>|  |<WRAP box 10cm>Außer für das Licht und minimale Feldänderungen beim Bildwechsel braucht das elektronische Papier keine Energie für die Anzeige; das Bild kann sogar dauerhaft stehen bleiben, wenn das Gerät abgeschaltet ist. Bisher ist diese Technik noch relativ teuer, das kann sich aber schnell ändern.\\ \\ Was ist denn nun mit den ganzen anderen Stromverbräuchen für den Computer am Arbeitsplatz, die Server und den Informationsfluss im Internet? Da gab es noch vor kurzem die schockierende Nachricht das "Video-Streaming" extrem viel Energie verbrauchen würde (um 1 kW!). Der Kollege Rüdiger Paschotta ist dem einmal gründlich auf den Zahn gegangen: [[https://www.energie-lexikon.info/rp-energie-blog_2020_04_18.html|Video-Streaming]]. Und dem ist kaum etwas hinzuzufügen, ganz kurz zusammengefasst: "Allerdings zeigt eine neue Studie, dass dieser Effekt in einer früheren Studie massiv überschätzt wurde: Streaming ist keineswegs das neue Fliegen."\\ \\ Und nun doch noch eine Kleinigkeit ergänzt: Die Ausnahmefälle, in denen durch exzessive Fehlnutzung von Video-Übertragung (4-K-video per Mobilfunknetz (!) aufs Handy) ein extremer Stromverbrauch entstehen würde, lassen sich leicht abstellen und sind ohnehin völlig sinnlos.\\ \\ Auch der verbleibende Verbrauch bei derzeitiger Technik ist zwar nicht spielentscheidend, aber doch immer noch überflüssig hoch. Hier sind, wie die Glasfasernetze zeigen, entscheidende Effizienzverbesserungen drin. Und jeder Internet-Teilnehmer sollte sich ab und an fragen, ob jetzt wirklich eine 4K-Übertragung notwendig ist oder den Video-Genuss entscheidend erhöht. Letzteres freilich gehört in den Bereich der "Suffizienz"; ist aber wohl keine existenzbedrohliche "Einschränkung".</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff37_elektronpapier.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 37 Elektronisches Papier**</sub>| 
  
 =====Wie relevant ist das für die Praxis?===== =====Wie relevant ist das für die Praxis?=====
 Können die hier aufgezeigten Potentiale ökonomisch tatsächlich für eine gesamte Volkswirtschaft erschlossen werden? Das lässt sich inzwischen ziemlich gut beantworten, denn die praktische Umsetzung zumindest eines Teils der Potentiale ist jetzt seit einigen Jahrzehnten zumindest in einigen Ländern im Gang. Ich greife hier als Beispiel die Entwicklung in Deutschland heraus -  nicht, weil diese besonders 'vorbildlich' wäre((sie ist einigermaßen typisch für die vergangenen Jahrzehnte für entwickelte Industrieländer)), sondern weil die zugehörigen Daten gut dokumentiert und schon viele Jahre eingehend ausgewertet sind. Zur Einordung der Ergebnisse sollte hier ergänzt werden, dass das Erschließen von Effizienz-Potentialen seit mehr als einem Jahrzehnt so gut wie keine Rolle in der öffentlichen Kommunikation spielte. Die, wie wir sehen werden, trotzdem vorliegenden beachtlichen Erfolge stellen sich vor allem wegen der kleinen Verbesserungsschritte bei den hergestellten Produkten im Zuge der ohnehin stattfindenden Erneuerungsprozesse ein((z.B. der Ersatz von Fenstern oder von Lampen oder von veralteten Bildschirmen... )). Können die hier aufgezeigten Potentiale ökonomisch tatsächlich für eine gesamte Volkswirtschaft erschlossen werden? Das lässt sich inzwischen ziemlich gut beantworten, denn die praktische Umsetzung zumindest eines Teils der Potentiale ist jetzt seit einigen Jahrzehnten zumindest in einigen Ländern im Gang. Ich greife hier als Beispiel die Entwicklung in Deutschland heraus -  nicht, weil diese besonders 'vorbildlich' wäre((sie ist einigermaßen typisch für die vergangenen Jahrzehnte für entwickelte Industrieländer)), sondern weil die zugehörigen Daten gut dokumentiert und schon viele Jahre eingehend ausgewertet sind. Zur Einordung der Ergebnisse sollte hier ergänzt werden, dass das Erschließen von Effizienz-Potentialen seit mehr als einem Jahrzehnt so gut wie keine Rolle in der öffentlichen Kommunikation spielte. Die, wie wir sehen werden, trotzdem vorliegenden beachtlichen Erfolge stellen sich vor allem wegen der kleinen Verbesserungsschritte bei den hergestellten Produkten im Zuge der ohnehin stattfindenden Erneuerungsprozesse ein((z.B. der Ersatz von Fenstern oder von Lampen oder von veralteten Bildschirmen... )).
-|<WRAP box 8cm>Zwischen 1990 und 2016 ist die Wirtschaftsleistung (gemessen durch das reale Brutto-Inlandsprodukt BIP) Deutschlands insgesamt um ca. 51% gestiegen. Wir wollen hier davon ausgehen, dass dazu auch eine Steigerung der Energiedienstleistungen in etwa gleichem Umfang korrespondiert ((In der Tat ist die gebaute Wohnfläche vergrößert worden und es gibt mehr Kraftfahrzeuge. Im Grundsatz wäre die gesamte EDL ermittelbar; das ist genau genommen nur eine Fleißarbeit, weil z.B. die Fahrzeug-km erhoben werden und veröffentlicht sind. Eine grobe Schätzung stützt die These, dass die Energie-Dienstleistungen tatsächlich in etwa mit dem BIP gestiegen sind)). Bei gleichbleibender Energie-Intensität (insb. -Effizienz) war vor diesem Hintergrund erwartet worden, dass der Primärenergieverbrauch PEV in Deutschland im gleichen Maß, eben von 14913 PJ/a auf rund 22500 PJ/a zunimmt. Tatsächlich ist der PEV aber in diesem Zeitraum sogar gesunken, nämlich auf 13383 PJ/a (das sind -10%). Verbesserte "Effizienz-Energie" deckt somit in DE bereits über 40% des Bedarfs und stellt daher schon heute den größten Einzelanteil aller "Energieträger"((Wenn wir hier dem Ansatz des Kollegen Meyer-Abich folgen, der angesichts der Möglichkeiten der Substitution von Energieträgern durch "eingesparte Energie" von "Energiesparen als Energiequelle" sprach. Diese (frühe) Publikation zeigt auch, dass die hier dargestellten Erkenntnisse keinesfalls 'neu' sind; [Lovins], [Bossel], [Nørgård], [Rosenfeld] und [Shurcliff] haben die Zusammenhänge auch schon in den 70er Jahren korrekt dargestellt.)). Die jährliche durchschnittliche Effizienzverbesserung liegt mit 2,3%/a sogar deutlich über dem Energiedienstleistungswachstum (1,9%/a). </WRAP>|<sub>**Abb. 38 **</sub>{{ :playground:primaer_energie_de_2..png?800|}}|+|<WRAP box 8cm>Zwischen 1990 und 2016 ist die Wirtschaftsleistung (gemessen durch das reale Brutto-Inlandsprodukt BIP) Deutschlands insgesamt um ca. 51% gestiegen((Die Höhe des weiteren Wirtschaftswachstums ist eine weitere wichtige Bestimmungsgröße. Mit der Frage, wie hoch das Wachstum im Durchschnitt ausfällt und wie hoch der Einfluss ist, haben wir unter [[grundlagen:energiewirtschaft_und_oekologie:bemerkungen_zur_wachstumsdebatte|"Bemerkungen zur Wachstumsdebatte"]] diskutiert.)). Wir wollen hier davon ausgehen, dass dazu auch eine Steigerung der Energiedienstleistungen in etwa gleichem Umfang korrespondiert((In der Tat ist die gebaute Wohnfläche vergrößert worden und es gibt mehr Kraftfahrzeuge. Im Grundsatz wäre die gesamte EDL ermittelbar; das ist genau genommen nur eine Fleißarbeit, weil z.B. die Fahrzeug-km erhoben werden und veröffentlicht sind. Eine grobe Schätzung stützt die These, dass die Energie-Dienstleistungen tatsächlich in etwa mit dem BIP gestiegen sind)). Bei gleichbleibender Energie-Intensität (insb. -Effizienz) war vor diesem Hintergrund erwartet worden, dass der Primärenergieverbrauch PEV in Deutschland im gleichen Maß, eben von 14913 PJ/a auf rund 22500 PJ/a zunimmt. Tatsächlich ist der PEV aber in diesem Zeitraum sogar gesunken, nämlich auf 13383 PJ/a (das sind -10%). Verbesserte "Effizienz-Energie" deckt somit in DE bereits über 40% des Bedarfs und stellt daher schon heute den größten Einzelanteil aller "Energieträger"((Wenn wir hier dem Ansatz des Kollegen Meyer-Abich folgen, der angesichts der Möglichkeiten der Substitution von Energieträgern durch "eingesparte Energie" von "Energiesparen als Energiequelle" sprach. Diese (frühe) Publikation zeigt auch, dass die hier dargestellten Erkenntnisse keinesfalls 'neu' sind; [Lovins], [Bossel], [Nørgård], [Rosenfeld] und [Shurcliff] haben die Zusammenhänge auch schon in den 70er Jahren korrekt dargestellt.)). Die jährliche durchschnittliche Effizienzverbesserung liegt mit 2,3%/a sogar deutlich über dem Energiedienstleistungswachstum (1,9%/a). </WRAP>|<sub>**Abb. 38 **</sub>{{ :playground:primaer_energie_de_2..png?800|}}|
 Das ist ein großer Erfolg der Effizienz-Entwicklung, insbesondere vor dem Hintergrund, dass Politik und Wirtschaft keinesfalls besonderes Gewicht auf diese Verbesserungen gelegt hatten((Ab 2010 sogar ganz im Gegenteil: dazu haben wir die offizielle Statistik im Zeitverlauf ausgewertet: [[Brach liegende Potentiale]].)). An anderer Stelle haben wir ausgeführt, wie sich dieser Erfolg erheblich steigern ließe: 3,3% Effizienz-Steigerung je Jahr wäre mit etwas Engagement erreichbar und dies würde es erlauben, die Klimaziele relativ schnell zu erreichen((Zusammen mit einem etwa ebensolchen Ausbau der Erneuerbaren Energieerzeugung; beides ergänzt sich in ausgezeichneter Weise)).\\ \\  Das ist ein großer Erfolg der Effizienz-Entwicklung, insbesondere vor dem Hintergrund, dass Politik und Wirtschaft keinesfalls besonderes Gewicht auf diese Verbesserungen gelegt hatten((Ab 2010 sogar ganz im Gegenteil: dazu haben wir die offizielle Statistik im Zeitverlauf ausgewertet: [[Brach liegende Potentiale]].)). An anderer Stelle haben wir ausgeführt, wie sich dieser Erfolg erheblich steigern ließe: 3,3% Effizienz-Steigerung je Jahr wäre mit etwas Engagement erreichbar und dies würde es erlauben, die Klimaziele relativ schnell zu erreichen((Zusammen mit einem etwa ebensolchen Ausbau der Erneuerbaren Energieerzeugung; beides ergänzt sich in ausgezeichneter Weise)).\\ \\ 
-Wie lässt sich konkret die Steigerung des Effizienz-Einsatzes erreichen? Das ist im Grunde verblüffend einfach: Z.B. werden jährlich etwa 3% aller Fenster in den Bestandsgebäuden erneuert. Bisher sind die neuen Fenster üblicherweise um etwa einen Faktor 2 besser als die alten. Insgesamt führt das so auf eine Verlustreduktion von ca. 1,5%/a. Bleiben wir bei der gleichen Austauschrate, gehen aber auf Fenster nach dem Stand der Technik über, so nimmt die Einsparung auf über 82% zu und das sind 2,6%/a in diesem Segment. Dies, obwohl noch nicht einmal eine erhöhte Austauschrate angesetzt wurde((Eine solche ist vor dem Hintergrund der fossilen Versorgungskrise und der hohen Wirtschaftlichkeit durchaus anzustreben)). Der Ansatz ist hier also: Es werden die ohnehin ablaufenden Neu- oder Ersatzinvestitionen durchgeführt - allerdings nicht mit einem "mittelmäßigen Durchschnittsprodukt", sondern mit um Faktoren verbesserten Komponenten((die es im Übrigen alle bereits am Markt zu vernünftigen Kosten gibt)). Wir wir zu noch mehr solchen verbesserten Bauteilen kommen, zeigt die folgende Folie. \\ +Wie lässt sich konkret die Steigerung des Effizienz-Einsatzes erreichen? Das ist im Grunde verblüffend einfach: Z.B. werden jährlich etwa 3% aller Fenster in den Bestandsgebäuden erneuert. Bisher sind die neuen Fenster üblicherweise um etwa einen Faktor 2 besser als die alten. Insgesamt führt das so auf eine Verlustreduktion von ca. 1,5%/a. Bleiben wir bei der gleichen Austauschrate, gehen aber auf Fenster nach dem Stand der Technik über, so nimmt die Einsparung auf über 82% zu und das sind 2,6%/a in diesem Segment. Dies, obwohl noch nicht einmal eine erhöhte Austauschrate angesetzt wurde((Eine solche ist vor dem Hintergrund der fossilen Versorgungskrise und der hohen Wirtschaftlichkeit durchaus anzustreben.)). Der Ansatz ist hier demnach: Es werden die ohnehin ablaufenden Neu- oder Ersatzinvestitionen durchgeführt - allerdings nicht mit einem "mittelmäßigen Durchschnittsprodukt", sondern mit um Faktoren verbesserten Komponenten((die es im Übrigen alle bereits am Markt zu vernünftigen Kosten gibt)). Wir wir zu noch mehr solchen verbesserten Bauteilen kommen, zeigt die folgende Folie. \\ 
  
 |<WRAP box 8cm>So funktioniert die bereits seit Jahrzehnten bewährte Vorgehensweise zur Initiierung der benötigten Effizienz-Verbesserung. Ein Hersteller eines Produktes, das bei seinem Einsatz Energieströme verursacht, kann hierzu beitragen((gezeigt am Bspl. eines Fensterrahmens. Es geht aber genauso z.B. für ein Steckernetzteil oder einen Auto-Dachträger oder einen Fahrstuhl oder...)). Der Hersteller überlegt sich einen Vorschlag für ein verbessertes Produkt und kontaktiert einen Energie-Effizienz-Zertifizierer((in diesem Fall geht es um das Zertifikat "Passivhaus-tauglich")). Der hat die Kompetenz, die verbesserte Komponente auf den tatsächlich erreichten Effizienzgrad zu prüfen((beim Fenster geht es hier vor allem um die Wärmeverluste, die regelmäßig in der Nutzungsdauer erheblich höher sind als z.B. die Herstellungsenergie für einen solchen Rahmen)). Werden die Kriterien erfüllt, kann das Effizienz-Zertifikat vergeben werden. Ist das noch nicht der Fall, so ist ein Ingenieur am PHI in der Lage, Hinweise auf noch bestehende Schwachstellen zu geben und Tipps dazu, wie sich diese weiter verbessern lassen. Nach einer endlichen Zahl von Schleifen gelingt hier regelmäßig eine Verbesserung um Faktoren. So sind bereits Tausende von erheblich Effizienz-verbesserten Komponenten auf den Markt gekommen.((Für die Regierungen wäre es i.Ü. relativ einfach, diese Prozesse verstärkt anzuschieben, indem für erfolgreiche Verbesserungen Anreize gegeben werden; die Kosten solcher Entwicklungen sind in den meisten Fällen nicht sonderlich hoch.)) </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff39_zertifiz.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 39 Unabhängige Testung, Hilfe bei der Entwicklung und Zertifizierung energieeffizienter Komponenten**</sub>| |<WRAP box 8cm>So funktioniert die bereits seit Jahrzehnten bewährte Vorgehensweise zur Initiierung der benötigten Effizienz-Verbesserung. Ein Hersteller eines Produktes, das bei seinem Einsatz Energieströme verursacht, kann hierzu beitragen((gezeigt am Bspl. eines Fensterrahmens. Es geht aber genauso z.B. für ein Steckernetzteil oder einen Auto-Dachträger oder einen Fahrstuhl oder...)). Der Hersteller überlegt sich einen Vorschlag für ein verbessertes Produkt und kontaktiert einen Energie-Effizienz-Zertifizierer((in diesem Fall geht es um das Zertifikat "Passivhaus-tauglich")). Der hat die Kompetenz, die verbesserte Komponente auf den tatsächlich erreichten Effizienzgrad zu prüfen((beim Fenster geht es hier vor allem um die Wärmeverluste, die regelmäßig in der Nutzungsdauer erheblich höher sind als z.B. die Herstellungsenergie für einen solchen Rahmen)). Werden die Kriterien erfüllt, kann das Effizienz-Zertifikat vergeben werden. Ist das noch nicht der Fall, so ist ein Ingenieur am PHI in der Lage, Hinweise auf noch bestehende Schwachstellen zu geben und Tipps dazu, wie sich diese weiter verbessern lassen. Nach einer endlichen Zahl von Schleifen gelingt hier regelmäßig eine Verbesserung um Faktoren. So sind bereits Tausende von erheblich Effizienz-verbesserten Komponenten auf den Markt gekommen.((Für die Regierungen wäre es i.Ü. relativ einfach, diese Prozesse verstärkt anzuschieben, indem für erfolgreiche Verbesserungen Anreize gegeben werden; die Kosten solcher Entwicklungen sind in den meisten Fällen nicht sonderlich hoch.)) </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff39_zertifiz.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 39 Unabhängige Testung, Hilfe bei der Entwicklung und Zertifizierung energieeffizienter Komponenten**</sub>|
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