In großen Gebäuden wie Einkaufszentren, Hotels, Krankenhäusern und Behörden können Energieversorgungsunternehmen bereits ihre HLK-Anlagen aus der Ferne steuern, um extremen Stromverbrauch zu verwalten. Wenn die Temperatur in einem Supermarkt im Sommer um 1 ºC angehoben wird, können Tausende von kWh an Strom eingespart werden.
Der Bau und Betrieb von Gebäuden hatte im Jahr 2018 den größten Anteil am weltweiten Endenergieverbrauch (36 %) und an den energiebezogenen CO2-Emissionen (39 %).
Beleuchtung, Kühlung, Belüftung und Klimatisierung verbrauchen 64 % des gesamten Energieverbrauchs von Geschäftsgebäuden. In Privathaushalten werden mehr als 50 % der insgesamt verbrauchten Energie für Raumheizung und Klimatisierung verwendet.
In diesem Herbst steht Europa vor einer noch nie dagewesenen Energiekrise. Der Krieg in der Ukraine und die Abhängigkeit von Russland bei der Gasversorgung zwingen europäische Mitgliedstaaten wie Deutschland und Frankreich zu strengen Einschränkungen bei der Energienutzung.
Tatsächlich fordert die Europäische Union alle Mitgliedstaaten auf, die Belastung mitzutragen. Spanien, das weder bei der Heizung noch bei der Stromerzeugung von russischem Gas abhängig ist, hat neue Gesetze erlassen, die Unternehmen und öffentliche Einrichtungen dazu verpflichten, die Temperatur der Klimaanlagen nicht unter 27º C und die der Heizung nicht über 17º C zu halten. Einige Branchen, wie Supermärkte, Restaurants und andere lebensmittelbezogene Unternehmen, sind davon ausgenommen.
Sonnenkollektoren und Batteriespeicher sorgen für Energieunabhängigkeit
Die Kosten für fotovoltaische Sonnenkollektoren sind in den letzten 40 Jahren drastisch gesunken. 1977 kosteten Sonnenkollektoren 77 Dollar pro Watt. In nur 45 Jahren ist der Preis für Sonnenkollektoren um 99,3 % auf heute durchschnittlich 0,60 $ gefallen. Außerdem ist die Dichte der Stromerzeugung in Sonnenkollektoren viel höher, so dass mehr Energie pro Quadratmeter gewonnen werden kann.
Eine Kombination aus Fotovoltaikflächen, -panelen oder intelligenten Fenstern und Batteriespeichern vor Ort kann dazu beitragen, dass Gebäude energieeffizient und bis zu einem gewissen Grad energieunabhängig werden.
Neue Gebäude eignen sich besonders gut, um diese Technologien zu nutzen. Die Gestaltung von Fotovoltaikflächen und Sonnenkollektoren auf dem Dach könnte einen großen Teil des Strombedarfs decken. Je nach Standort, Jahreszeit und Menge der erzeugten Fotovoltaikenergie kann überschüssiger Strom gespeichert werden, in hauseigenen Batterien, die sich in der Regel im Keller befinden, um ihn bei fehlender Sonneneinstrahlung, in der Nacht und an bewölkten Tagen zu nutzen.
Energiemanagement und Netzausgleich auf der Basis von Versorgungsunternehmen
Unterschiedliche Jahreszeiten bedeuten in den meisten Regionen einen unterschiedlichen Stromverbrauch. An Orten, an denen im Winter kaum geheizt wird, besteht im Sommer ein enormer Strombedarf für Klimaanlagen. Außerdem treten Hitzewellen und andere ungewöhnliche Wetterereignisse weltweit immer häufiger auf. In Städten wie London herrschen Temperaturen von über 40º C, was noch vor 10 Jahren unvorstellbar war. Solche Ereignisse treten in Gebieten auf, in denen die Stromnetze nicht auf den bisher nie dagewesenen Anstieg der Stromnachfrage vorbereitet sind.
Heutzutage ist es üblich, dass Energieversorgungsunternehmen Unternehmen auffordern, ihnen bei der Bewältigung des Problems des ungleichmäßigen Stromverbrauchs während des Tages und zu verschiedenen Jahreszeiten zu helfen.
Die Stromversorger haben sich mit der Industrie und den Eigentümern von Geschäftsgebäuden zusammengetan, um den Stromverbrauch auszugleichen. In Gebieten mit ungleichmäßigem Stromverbrauch zu verschiedenen Stunden oder Jahreszeiten bieten Energieversorger Unternehmen wie Fabriken, Hotels und Bürogebäuden spezielle Angebote, um sie bei der Verwaltung einiger ihrer stromintensiven Systeme, meist Klimageräte, zu unterstützen. Hotels und große Einzelhandelsunternehmen ermöglichen es den Versorgungsunternehmen, ihre HLK-Anlagen direkt zu steuern, um die Temperatur entsprechend dem Gesamtstromverbrauch anzupassen. Eine geringfügige Erhöhung der Temperatur um 1º C in einem großen Hotel, die von den Gästen kaum bemerkt wird, führt zu einer Energieeinsparung im Megawattbereich.
In Fällen, in denen die Gebäude über Stromerzeugungssysteme und -speicher verfügen, wie z. B. Fotovoltaikanlagen und Batteriespeicher, könnte der erzeugte oder gespeicherte Überschussstrom zum Ausgleich des örtlichen Stromnetzes beitragen, insbesondere bei hohem Stromverbrauch aufgrund extremer Wetterbedingungen.
Das Laden von E-Fahrzeugen auf dem Parkplatz kann die Lichter anlassen
Bis zum Jahr 2030 werden zwischen 250 Millionen und 320 Millionen Elektroautos (einschließlich Plug-in-Hybride) und mehr als 2 Millionen Elektrobusse weltweit auf den Straßen unterwegs sein. Im Jahr 2021 waren weltweit fünfmal mehr Elektroautomodelle verfügbar als im Jahr 2015, und die Zahl der verfügbaren Modelle stieg auf 450 Ende 2021.
In vielen Städten auf der ganzen Welt sind Gebäude verpflichtet, in ihren Garagen Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu installieren. Mit der zunehmenden Zahl von Elektroautos steigt auch die Möglichkeit, diese als Ausgleich für erzeugte erneuerbare Energien und als netzunabhängige Speicher zu nutzen.
Und das ist noch nicht alles. Durch den Einsatz von Vehicle-to-Grid-Technologien (V2G) können mehrere Elektrofahrzeuge als kostengünstige Stromspeicher dienen und bei Stromausfällen einige der kritischen Systeme des Gebäudes in Betrieb halten.
Um dies zu erreichen, benötigen EV-Ladestationen in intelligenten Gebäuden bidirektionale Ladestationen, die idealerweise mit Gleichstromanschlüssen wie CHAdeMO ausgestattet sind. Bei einem Stromausfall ermöglicht das System die Rückübertragung des in den EV-Batterien gespeicherten Stroms auf die Gebäudeinfrastruktur in Echtzeit. Diese Lösung könnte dazu beitragen, den Einsatz umweltschädlicher Dieselgeneratoren zu vermeiden.
Der Übergang zu grünem Strom erfordert die Zusammenarbeit aller Beteiligten
Die Planung und der Bau von Gebäuden haben ein großes Potenzial, um den Energieverbrauch und damit auch die derzeitige Energiekrise zu minimieren. Wir verfügen zwar bereits über die für die Umsetzung dieser Lösungen erforderlichen Technologien, aber die Bauindustrie muss mit verschiedenen Interessengruppen zusammenarbeiten.
Ohne gemeinsame Standards und die Interoperabilität der verschiedenen Systeme wird es schwierig, alle notwendigen Teile effektiv miteinander zu verbinden und die Vorteile der bereits vorhandenen Technologien zu nutzen.
Viele Gebäude verfügen heute bereits über Sonnenkollektoren, intelligente Klimaanlagen und irgendeine Form der Energiespeicherung. Außerdem gibt es in vielen Garagen und anderen überdachten Einrichtungen Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Die verschiedenen Branchen müssen einen Weg finden, all diese Elemente miteinander zu verbinden und das Management von Energieverteilung und -verbrauch zu erleichtern.
Die meisten Analysten sind sich einig, dass der Stromverbrauch und die Kosten in absehbarer Zeit nicht sinken werden. Und Gebäude und Städte sind die größten Stromverbraucher. Der erzeugte und nicht genutzte Strom nützt niemandem. Alle Beteiligten müssen zusammenarbeiten, um die Nachhaltigkeit des gesamten Ökosystems zu verbessern.
