Der ÖKOMAT

Beschreibung

Von H. -J. Bennecke:

Vorbemerkungen:

In den Schulen wird das warme Wasser an den vielfältigen Arbeitsplätzen häufig mit 2 kW - Speichern aufbereitet. Da die Gesamtschule Niendorf über 31 solcher Geräte verfügt, bot es sich im Rahmen des "fifty-fifty-Projektes" an, über die Nutzung und die Effizienz dieser Geräte nachzudenken.

Um 5 Liter Leitungswasser mit einem Elektrospeicher auf eine Temperatur von 55 oC (Stufe II) zu bringen, benötigt man etwa 0,25 kWh elektrische Energie. Wird nun z.B. in einem Kunstraum jede Woche 1 x warmes Wasser entnommen, ergibt sich für die Wassererwärmung ein Verbrauch von etwa 40 x 0,25 kWh = 10 kWh pro Jahr.

Messungen haben ergeben, daß die Bereitstellungsverluste etwa:

71 kWh auf Stufe I

115 kWh auf Stufe II und

226 kWh auf Stufe III pro Jahr betragen.

Somit kommen auf Stufe II zu den 10 kWh Aufheizenergie noch etwa 115 kWh Bereitstellungsverluste pro Jahr hinzu. Das bedeutet praktisch, daß für den Komfort der sofortigen Bereitschaft etwa 92 % der elektrischen Energie vergeudet und nur 8 % genutzt werden. Bei einmaliger täglicher und einmaliger monatlicher Wasserentnahme, was unter schulischen Bedingungen realistisch ist, ergeben sich Energieverluste zwischen 70% und 98%. Auf die Primärenergieträger bezogen, betragen die prozentualen Verluste durch die Wirkungsgrade der Kraftwerke 90% bzw. 99,3 %.

Gemäß den Intentionen des "fifty-fifty-Projektes" lauten einfache Antworten darauf: Die Speicher nur zur Nutzung einschalten oder eine Schaltuhr einsetzen!

Bei regelmäßiger Wasserentnahme zu bestimmten Zeiten, können durch eine Schaltuhr, ohne Einschränkung des Komforts, bis zu 80% der Bereitschaftsverluste eingespart werden, wobei sich eine solche Uhr in etwas weniger als einem Jahr amortisiert.

Eine Feriencheckliste für den Haushandwerker, der die Speicher zu den Ferien abschaltet, reduziert den Verbrauch noch weiter.


Der ÖKOMAT

Eine noch sparsamere Variante stellt der von mir entwickelte ÖKOMAT (Energiesparstecker) dar, der die Bereitstellungsverluste fast auf 0 kWh reduziert und ohne Feriencheckliste auskommt. Fehlbedienungen sind ausgeschlossen.

Zur Beschreibung werden die Grundüberlegungen und die Funktion erläutert.


Schulische Bedingungen

Das warme Wasser wird im oder auch außerhalb des Unterrichtes überwiegend zu Reinigungszwecken gebraucht. Durch die Vorarbeiten zum Unterricht und zur Reinigung (Anwesenheitsfeststellung, Hausaufgabenauswertung, Bereitstellung der zu reinigenden Gegenstände und der Reinigungsmittel) vergehen mindestens 5 Minuten, bis das warme Wasser benötigt wird. Diese Zeit reicht aus, um das 12 - 18 oC kalte Leitungswasser mit der hohen Leistung von 2 kW auf 55oC aufzuheizen.


Die Funktion

Diese Bedingungen werden beim ÖKOMAT in der Weise genutzt, indem auf die Speicherfunktion des Heißwasserspeichers verzichtet und auf klassischen Boilerbetrieb, ähnlich dem Heißwassergerät in einer Küche, umgestellt wird. Beim Boilerbetrieb wird nur dann Wasser erhitzt, wenn es auch wirklich gebraucht wird. Die Bereitstellungsverluste von 71 - 226 kWh pro Jahr (je nach Schaltstufe) werden somit eingespart.

Durch Betätigen eines Tasters, wird der Speicher als Boiler eingeschaltet und das Wasser über den Heizstab auf die gewünschte Temperatur gebracht. Ist die Solltemperatur erreicht, schaltet der Speicherthermostat üblicherweise ab. Nach längerer Zeit der Abkühlung oder nach der Wasserentnahme würde der Thermostat den Speicher wieder einschalten, um auf die Solltemperatur aufzuheizen. Dieses verhindert der ÖKOMAT.

Erst nach weiterer Betätigung des Tastschalters wird die nächste Aufheizphase gestartet.

Im Vergleich zur Schaltuhr ergibt sich der Vorteil, daß nach der Wasserentnahme gar nicht wieder aufgeheizt wird und auf die Ferienzeit keine Rücksicht genommen werden muß.


Der ökologische Nutzen

In Deutschland werden beim Energiemix der Kraftwerke (Öl-, Gas-, Kohle- und Kernenergie) beim Verbrauch von
1 kWh 0,6 kg CO2 in die Atmosphäre ausgestoßen. Somit lassen sich mit dem ÖKOMAT bei einem 2 kW - Speicher auf:

Stufe I: 71 kWh * 0,6 kg CO2/kWh = 42,6 kg CO2

Stufe II: 115 kWh * 0,6 kg CO 2/kWh = 69,0 kg CO2

Stufe III: 226 kWh * 0,6 kg CO2/kWh = 135,6 kg CO2

an klimaverändernden Schadstoffen einsparen.

Würden nur 5 Speicher der Gesamtschule Niendorf mit einem solchen ÖKOMAT versehen, ließen sich etwa
5 * 115 kWh = 575 kWh einsparen, eine Energiemenge, die unsere 21.000 DM teure Solaranlage pro Jahr in das Schulnetz einspeist. Nicht berücksichtigt ist, daß die Warmwasserspeicher im Boilerbetrieb nach meiner Schätzung mindestens doppelt so langehalten, da es dann kaum noch Kalkablagerungen gibt.


Amortisation

Würde man darauf achten, daß der Speicher nicht zur Spitzenzeit (an der Gesamtschule Niendorf zwischen 8.50 und 9.35 Uhr) eingeschaltet wird, würde sich der ÖKOMAT bei einem Preis von etwa 15 Euro in einem halben Jahr amortisieren.

Die Vorgespräche zur möglichen Patentanmeldung und die Kontaktaufnahme zu Firmen sind angelaufen.

Der ÖKOMAT wurde von mir in 2 Varianten gebaut:

a. als Zwischenstecker

b. als Steckerersatz