TWD

Die Energiepreise steigen bei weltweit zunehmendem Verbrauch unaufhaltsam weiter, bei der Verbrennung der fossilen Energieträger werden zudem riesige CO2-Mengen freigesetzt, die für den Klimawandel auf der Erde verantwortlich gemacht werden. Auch der Einsatz von Kernenergie birgt Risiken, aber auch die Uranvorräte sind sehr begrenzt. Einzige die Sonnenenergie steht nahezu unbegrenzt zur Verfügung, sie muss nur sinnvoll und wirksam genutzt werden.

Neben der Nutzung der Solarenergie über Sonnenkollektoren kann diese aber auch über spezielle Wanddämmsysteme zur Beheizung von Gebäuden genutzt werden. Dazu hat die Industrie bereits vor über 25 Jahren eine »Transparente Wärmedämmung« (Abkürzung »TWD«) entwickelt, in Deutschland wurde die erste TWD im Jahre 1983 installiert. Dieses Dämmsystem fristet jedoch nach wie vor ein Schattendasein, wobei es so scheint, als ob es aus dem Kreislauf, in dem es sich befindet, nicht herauskommt. Weil dieses einzigartige System zu wenig bekannt ist, wird es staatlich kaum gefördert. Weil es kaum gefördert wird, wird es auch nur selten eingesetzt, deswegen bleibt die TWD unbekannt...

Fachleute sind von den Vorzügen dieser Wärmedämmung überzeugt, da die TWD im Gegensatz zur üblichen lichtundurchlässigen (opaken) Wärmedämmung einen Großteil der auf die Außenwand auftreffenden Sonnenenergie durchlässt und gleichzeitig die Wärme besser zurückhält als eine durchschnittliche Wärmeschutzverglasung.

Die TWD kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt werden. Zum einen ist sie als „solare Wandheizung“ verwendbar, andererseits kann sie zur Nutzung des Tageslichts genutzt werden. Bei einer Nutzung als solare Wandheizung wird die TWD auf die Außenwand eines Gebäudes aufgebracht, wobei die Möglichkeit besteht, noch eine zusätzliche Luftschicht zwischen Außenwand und TWD anzuordnen. Die Sonnenstrahlen werden über diese etwa 10 cm dicke TWD auf die dahinter liegende Wandoberfläche gelenkt, deren Wärmeenergie wird über Absorption in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt und in der schweren, massiven Wand gespeichert. Vergleichbar ist dieser Vorgang mit einem Treibhaus oder einem Wintergarten. Die in der Wand gespeicherte Wärmeenergie wird dann an den dahinter befindlichen Raum relativ gleichmäßig abgegeben, die Wand wirkt sozusagen als Wandheizung. Nach vorliegenden Schätzungen sind in Deutschland momentan (Stand Januar 2005) erst etwa 10000 m² TWD installiert.

Will man ähnlich wie bei Glasbausteinen das Tageslicht nutzen und gleichzeitig eine vergleichsweise gute Wärmedämmung haben, kommt die zweite Variante ins Spiel. Diese Variante wird hauptsächlich bei Industriegebäuden eingesetzt, in denen das Tageslicht in der Produktion benötigt wird oder genutzt werden soll. Die schwere Wand entfällt hier, die im Gebäude befindliche Luft wird direkt durch die auftreffenden Sonnenstrahlen aufgeheizt. Die TWD filtert das auftreffende Sonnenlicht ein wenig, wobei die Filterwirkung auch vom Sonnenstand abhängig ist. Diese Variante ist zumindest populärer als die solare Wandheizung, sie ist etwa 10 mal mehr verbreitet, so die Schätzungen von Fachleuten. Das Potenzial ist damit jedoch bei weitem nicht ausgeschöpft, dieses liegt mittel- und langfristig sicherlich bei mehreren Millionen Quadratmetern jährlich.

Zur Herstellung von TWD kommen heute Kunststoffe wie Polycarbonat oder Polyacryl zum Einsatz, aber auch Zelluloseacetat wird verwendet. Letzteres hat den Vorteil, dass es aus nachwachsenden Rohstoffen wie Holz hergestellt werden kann. Frühere Systeme wurden bis in die 90er Jahre hinein aus Glas hergestellt, sie haben sich am Markt aber nicht durchgesetzt und werden daher heute von der Industrie auch nicht mehr angeboten.

Zunächst sind die Kosten einer TWD gegenüber opaken Dämmsystemen höher, so dass eine Wirtschaftlichkeitsberechnung nur dann Sinn macht, wenn verschiedene Aspekte mit berücksichtigt werden. Der „Fachverband Transparente Wärmedämmung“ hat hierzu eine entsprechende Checkliste herausgegeben, mit der ein grobe Abschätzung durchgeführt werden kann (www.fvtwd.de). Auf dieser Website finden sich auch Adressen von Herstellern von transparenten Wärmedämmsystemen. Mit diesem Excel-Arbeitsblatt kann man feststellen, ob sich ein Gebäude überhaupt dazu eignet, eine TWD zu installieren. In Abhängigkeit vom System und dem Montageaufwand liegen die Kosten bei etwa 150 bis 700 Euro pro m² installierter Fläche, so dass eine solche Investition genau kalkuliert werden muss.

Eine herkömmliche opake Wärmedämmung ist damit eindeutig billiger, auch sind die Amortisationszeiten der opaken Dämmung erheblich kürzer, jedoch sind die architektonischen Aspekte einer TWD von besonderem Reiz. Nur wenn man einen Zeitraum von mindestens 20 oder gar 30 Jahren in der Gesamtkalkulation berücksichtigt, verbessert sich das Kosten-Nutzen-Verhältnis eindeutig. Bei einer langfristigen Kalkulation müssen nämlich die mit Sicherheit weiter kräftig steigenden Energiekosten berücksichtigt werden. Aber auch die zinsverbilligten Kredite, die von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) für Energieeinsparmaßnahmen gewährt werden, müssen in eine solche Kalkulation mit einfließen.

Aber auch die technischen Aspekte müssen bedacht werden, hier in erster Linie die Frage nach dem erzielbaren Energiegewinn. Zuerst einmal müssen die anderen nicht mit einer TWD ausgestatteten Bauteile sehr gut gedämmt werden, um dort nur möglichst geringe Wärmeverluste zu erleiden. Das Einsparpotenzial beim Einsatz von TWD liegt bei Gebäuden, die nach dem aktuellen EnEV-Standard ausgeführt sind, bei etwa 35 % des Heizwärmebedarfs, bei ungedämmten Altbauten dagegen nur bei etwa 15 %. Deshalb bietet sich der Einsatz der TWD gerade im Altbaubestand dort an, wo sowieso entsprechende Wärmeschutzmaßnahmen durchgeführt werden sollen. Auch ist der Anteil der schlecht oder nicht gedämmten Altbauten erheblich höher als der Anteil der Neubauten, die mindestens den aktuellen EnEV-Standard erreichen.

Nach Süden hin orientiere Fassaden erhalten die meisten Sonnenstrahlen, bedingt eignen sich auch noch Westfassaden für die Installation von TWD. Fassaden nach Norden sind für TWD ungeeignet, Ostfassaden nur sehr bedingt, da die Vormittagssonne weniger Energiereich ist als die Mittags- oder auch noch die Abendsonne. Aber auch der Gebäudestandort muss berücksichtigt werden. Der Energiegewinn ist bei sonniger und kalter Witterung höher als bei trüben und nicht so kalten Witterungsverhältnissen. Deshalb ist in alpinen Lagen ein Ertrag von bis zu 250 Kilowattstunden pro m² TWD pro Jahr möglich, dagegen aber nur etwa 100 bis 150 Kilowattstunden pro m² und Jahr bei durchschnittlichen deutschen Standorten.

Im Sommer müssen natürlich entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, damit das Gebäude durch die Sonnenstrahlen nicht überhitzt wird. Hierzu sind aktive oder passive Abschattungen vorzusehen, die eine unerwünschte Aufheizung verhindern. Als passive Abschattung sind Schattenspender wie große Dachüberstände und der höhere Sonnenstand zu nennen, es können aber auch Prismenkonstruktionen installiert werden, die bei entsprechend hohem Sonnenstand das Licht der Sonne ablenken. Die Jalousie zählt dagegen zu den aktiven Abschattungen. Neue technische Entwicklungen werden bereits erprobt, dabei handelt es sich um optische Verschattungssysteme, die in Abhängigkeit von der Temperatur ihre Lichtdurchlässigkeit verändern. Diese Hightech-Produkte bezeichnet man als thermotrope Verglasungen.

Betrachtet man allein den energetischen Nutzen der TWD, amortisiert diese sich vergleichsweise schnell, wenn man bei der Herstellung auf Metalle als Baustoff verzichtet, da der Energiebedarf zur Bearbeitung von Metallen sehr hoch ist. Beispielsweise ist die Gesamtenergiebilanz zur Herstellung von Aluminiumprofilen deutlich negativ. Die energetische Amortisationszeit von durchschnittlichen TWD-Systemen liegt dagegen bei etwa zwei bis drei Jahren. Dies bedeutet, dass die gesamte zur Herstellung und zur Installation der TWD eingesetzte Energie nach etwa 2 bis 3 Jahren durch Energiegewinne aus der Sonne wieder zurück gewonnen wird, danach ist die Energiebilanz positiv. Langfristig betrachtet ist damit ein Energiegewinn von etwa dem 10fachen der eingesetzten Energie möglich. Nach den bisher vorliegenden Erfahrungen liegt die Lebensdauer einer TWD bei mindestens 25 Jahren, wie entsprechende Forschungen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg belegen. Die Erfahrungen mit installierten TWD-Systemen erstrecken sich in der Praxis zwar noch nicht über diesen Zeitraum, doch die vor Ort gewonnen Erkenntnisse lassen eine deutlich längere Lebensdauer als realistisch erscheinen.

siehe auch:
- Blockheizkraftwerk
- Brennstoffzelle
- Brennwertkessel
- Energiekosten
- EnEV
- Passivhaus
- PCM
- Photovoltaik
- Solarthermie
- Transparente Wärmedämmung
- Wärmedämmung
- WDVS
- Wirkungsgrad