Mit Jahresmittelwertvergleichen zur Transparenz

Effizienztechnologien spielen eine wichtige Rolle bei der Rea­lisierung der Energiewende. Dabei sind oft zielgerichtete Fördermaßnahmen notwendig, um eine Marktreife zu erreichen. Dass dabei einiges im Argen liegt, beleuchtet der folgende Kommentar. Dass es auch ohne Förderungen gehen kann, zeigen die vorgestellten Beispiele. Diese Entwicklungen könnten bei häufiger Anwendung mit dazu beitragen, die sich anbahnende Katastrophe der Erderwärmung noch abzuwenden!

Der Weg zum Megatrend Jahresmessung

Zielsetzung: kompetente Fördergeldvergaben und schnellere Realisierungen

Subventionen für Atomkraftwerke, für leicht brennbare Wärmedämmungen u.a. Fehlinvestitionen gehen zu Lasten der Endverbraucher und der Steuerzahler. Wie der Teufel immer vom Ganzen abzuspalten beliebt, so verwundert im lobbybestimmten Aufteilungsverfahren nicht, dass wenig vom Kuchen für die Allgemeinheit übrigbleibt. Dem Übel Gewinnsucht sind eben leider noch keine Obergrenzen gesetzt. Der Clou – dank gegenwärtiger Subventionspolitik: Noch immer ist kein Ende in Sicht.

So bedienen sich nicht nur Händler, sondern ganze Industriezweige beschönigter Darstellungen. Das verbal verkündete Vorurteil Dritter, das nach Einstein im Gegensatz zum Atomkern unspaltbar ist, macht im Weiteren das Übrige. So erlangen Akteure von Kampagnen schnell millionenschwere Subventionsbeträge für „versprochene“ hohe Wirkungsgradverbesserungen. Andererseits aber fehlen dann Entwicklungsgelder für nötige Projektrealisierungen, so wie dies bei einer staatlich in München entwickelten Temperierungsmethode der Fall ist [1]. Dadurch musste eine genial einfache Methode über drei Jahrzehnte ihr Dasein allein in elitären Fachkreisen fristen – und das, obwohl sie verfahrenstechnisch und energetisch extrem hocheffizient funktioniert! 

Ihre bisherige Anwendung erfolgt vornehmlich in Museen und Depots. Für die künftige Beseitigung von hygienischen Missständen sollte die Größenordnung von insgesamt 5 bis 6 Mio. deutschen, von Schimmel befallenen Wohnungen mehr Beachtung bekommen [2]. Immerhin: Es handelt sich wohl um 15 bis 20 Mio. betroffener Schicksale – allein in Deutschland! 

Hier könnte ein Ereignis („Schwarzer Schwan“ [3]) einen Durchbruch schaffen, wie einst bei der ehemaligen Deutschen Post (im Telekombereich): Ein Exempel gegen Lobbyisten im dschungelhaften Wirrwarr von Wirkungsgradangaben, statuiert mit der Initiative „verpflichtender Jahrestest aller einzusetzenden Klimageräte“. 

Energieeinsparungen im Jahresmittel und vergleichbare Wirkungsgrade

Von der Arbeitsgruppe „DIVHst“ der damaligen deutschen Post/Telekom (siehe hierzu das Fachbuch von Jürgen Loose [4]) wurden ab 1987 Vorgaben für Vergabeverfahren erarbeitet, wonach zur Raumkühlung notwendige Klimageräte erst dann eingesetzt werden dürfen, wenn vor der Angebotserstellung der angebotene Klimagerätetyp einer umfangreichen Energie­verbrauchsprüfung für ein Referenzjahr umgerechnet vom TÜV oder ähnlichen Sachverständigen unterzogen wurde – sprich der jährliche Energiebedarf am geplanten Einsatzort echt nachgewiesen ist. Vorher war es üblich, dass jeder Klimagerätehersteller seine individuellen Einsparmöglichkeiten einfach nannte (behauptete) und der Anwender (Auftraggeber) das glauben durfte – oder nicht. So ist es auch heute noch bei vielen anderen Angeboten mit diversen Wirkungsgrad- oder Einsparversprechungen.

Zum anderen wurde von der Arbeitsgruppe vorgegeben, dass die etwa 15.000 auf die digitale Vermittlungstechnik um­zu­rüs­ten­den Telekommunikationsräume so lange wie möglich mit der zumeist kühlen Außenluft direkt zu kühlen sind, was zu der damaligen Zeit eine absolute Neuheit (eigentlich eine Revolution) gegenüber den bekannten – üblichen – Umluftkühlsystemen (sog. Split-Anlagentechnik) darstellte. 

Beide Vorgaben erbrachten einen besonderen Innovationswettbewerb bei den ca. 30 Kühlgeräteherstellern in Europa, der die Klimageräte Zug um Zug energiesparender werden ließ und der damaligen deutschen Post/Telekom (später Telekom AG) jährlich sehr hohe Einsparungen bei den Betriebskosten brachte.

Mit den von Herrn Jürgen Loose in seinem Buch beschriebenen Jahresenergie­verbrauchstests konnte so die Spreu vom Weizen getrennt werden. Dieser Fachbuchautor beriet mich von 1997 bis 2000 als Experte und aktiver Energiespar-Preisträger bei Münchner Maßnahmen der Finanzämter zur LAN-Verkabelung. In den Projekten Bavaria und Elster brachten die ersten Fremdanwendungen außerhalb des Telekombereiches jährliche Einsparungen von ca. 75 % gegenüber der Split-Anlagentechnik. Weitere Fremdanwendungen folgten danach impulsgebend deutschlandweit!

Darauf aufbauend konnte Herr Loose für den Einsatz in einem umzubauenden, sehr bedeutenden Rechenzentrum für den Freistaat Bayern, das von mir betreut wurde, diese Einspartechnik weiterentwickeln. Während bei den Telekom-Gebäuden lediglich gekühlt werden muss (ohne Beachtung der Feuchtewerte in den Räumen), musste das spezielle, umzubauende Rechenzentrum klimatisiert, also auch be- und entfeuchtet werden. Erstmalig wurden in einem Klimagerät die beiden Energiesparsysteme, direkte freie Kühlung und indirekte freie Kühlung, mit einer dann nur noch selten erforderlichen maschinellen Kühlung per Kälte­maschine kombiniert, wodurch neben der reinen Kühlenergie auch noch Be- und Entfeuchtungsenergie eingespart werden. Das ist noch nicht alles: Eine neuartige luft­widerstandsparende Teilstromtechnik sorgt dafür, dass auch noch Antriebsleistung bei den Ventilatoren eingespart wird. Ein Meilenstein!

Eine derartige Kühltechnik mit detaillierter Jahres-Energie­verbrauchserfassung wurde, unterstützt vom Planungsbüro BSW aus Rosenheim, vom Klimagerätehersteller Huber & Ranner GmbH, der MSR-Fa. pala GmbH aus Grafing, dem Anlagenbauer Fa. Gebr. Peters aus Ingolstadt und dem unmittelbaren Umfeld vor Ort in München verwirklicht.

Von Dezember 2011 bis heute wurden ca. 90 % an Energieeinsparungen mit einem PUE- Wert von 1,1 im Jahresmittel messtechnisch ermittelt [5]. Diese wichtige Richtgröße für Rechner­räume und Rechenzentren (theoretisch 1,0) ist im Vergleich zu üblichen IT-Umluftkühlungen (Bestwert 1,3 und Schlechtwert 3,0) überwältigend.

Dieses mittlerweile nochmals verbesserte Kühlsystem wird von der Firma Huber & Ranner GmbH aus Pocking mit dem Markennamen „IT-Case“ vertrieben. Eine Studentin hat in ihrer Abschlussarbeit an der Hochschule München für angewandte Wissenschaften [6] das Kühlsystem des „IT-Case“ besonders behandelt und die extrem hohen Einsparungen von ca. 88 % bestätigt. Mit diesem Kühlverfahren „IT-Case“ kann man sogar bis zu 95 % (!) einsparen, wenn das System mit Warm-und Kaltzonen kombiniert würde – was beim ersten Projekt in München aus baulichen Gründen nicht möglich war. 

Übrigens: Laut einer Patentanmeldung [7] von Herrn Loose könnte das Kühlverfahren noch um eine adiabate Kühlung erweitert werden. Dann könnte man vielerorts noch mehr Strom sparen und die Kältemaschinen­stunden nochmals reduzieren, wenn man in den wenigen Stunden des Jahres, in denen sehr hohe Außen-Temperaturen oder -Feuchtewerte vorkommen, ausnahmsweise die Ausblas­temperaturen bei den Rechnerracks entsprechend ansteigen lässt und mehr Kühlluft fördert.

Derartige Einsparungen von über 95 % sind für mich, der die ersten „Geburtswehen“ des neuartigen Kühlsystems begleiten durfte, eine sensationelle Erfolgsgeschichte. Und vermutlich eine Utopie für die Auto­mo­bil­indus­trie? In dieser Branche liegen die Wirkungsgrade im Bestpunkt des Ottomotors bei maximal 40 % und vom Dieselmotor bei 50 %.

Beim PKW derzeitig im praktischen Alltagsbetrieb liegen sie bei bis zu 29 % und beim LKW bis zu 39 % gemessen vor. Diese Größenordnung gilt nicht für radnabenantrieblose Elektroautos, die für ihre Batterieaufladungen den Strom aus der Steckdose beziehen. Ihr Wirkungsgrad beträgt nämlich vom Kraftwerk bis hin zur Traktion ihres Fahrweges im praktischen Betrieb nur 5 %. Auspufflos bei 100 % Schadstoffausstoß im Kraftwerk kostet es 95 % Mehrenergie für eine effektive Nutzung von 5 %. Übrigens noch weit unter dem 12-%-Wirkungsgrad so mancher alten Dampflokomotive. 

Aber es wird vermutlich nötig sein, alle oben genannten Potentiale zu nutzen, um den für 2050 gewünschten Wert der Bundesrepublik von 60 % fortwährenden jährlichen Energieeinsparungen überhaupt statistisch erreichen zu können. Hier könnten die vorgestellten neuartigen Energiespartechniken zum Heizen und Kühlen (Klimatisieren/Klima­stabilisieren) einen großen Beitrag leisten. Insbesondere dann, wenn neben dem hohen Einsparpotential noch die hohe Zahl der möglichen Anwendungsfälle betrachtet würde.

Meines Erachtens wäre für die hier vorgetragenen Beispiele, wenn politisch gewollt, eine künftige Förderung angebracht.

Quellen:

[1] Fachbuch „Gut aufgehoben – Museumsdepots planen und betreiben“, Klima im Depot, 2014, ISBN 978-3-422-07296-1

[2] Fachbeitrag „Schimmelt nicht mehr“, Sanitär + Heizungstechnik S. 82–84 [2], Ausgabe 11/2005 

[3] „Schwarzer Schwan“ – Der Finanzmathematiker Nassim Nicholas Taleb bezeichnete Entdeckungen, historische Ereignisse und künstlerische Errungenschaften in unverhältnismäßig großer Wirkung als „Black Swan“ (schwarze Schwäne)

[4] Fachbuch „Innovationen für Raumkühlung“, Jürgen Loose, 1993, ISBN 978-3-929900-00-2

[5] Energieeffizienzpakt, 30. Juli 2013, Projekte und Vorhaben: 6.12, Seite 59

[6] „Untersuchung eines neuartigen Gerätes für Rechnenzentren“, Frau Li Chen, Veröffentlichung, 6. August 2012

[7] Patentanmeldung DE 10 2011 054 257.4

[8] 6. und 7. Tag der Elektromobilität an der THI Ingolstadt am 29. Juni 2016 bzw. 31. Mai 2017