Energieeffizienz

Stromspeicher, wie Batterien und Akkus, sind aus der heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Aber die Entsorgung ist noch immer problematisch und mit Risiken für die Umwelt verbunden. Bisher sind die gängigen Stromspeicher nicht ausreichend recyclingfähig und das Sammelsystem ist ungenügend. Außerdem gelten Energiespeicher schon bei einer Degradation (Leistungsverlust) von 20% als unbrauchbar und werden oftmals ausgetauscht. Statt diese Speicher einfach zu entsorgen oder besser zu recyceln, ist es noch nachhaltiger und energieeffizienter, sie weiterzuverwenden. Auch Privatpersonen haben Einfluss auf das Stromspeicherrecycling oder die Wiederverwendung, da viele Produkte bei den Konsument*innen landen.

Die Weiterverwendung und das Recycling von Stromspeichern sind wichtig, um:

• Risiken für die Umwelt als auch für die Gesundheit zu vermeiden,
• den unethischen und umweltzerstörenden Abbau wertvoller Metalle in natürlichen Vorkommen zu reduzieren,
• Müll zu reduzieren,
• Kosten bei der Energiespeicherung einzusparen,
• durch kostengünstige Nachnutzung auch ärmeren Menschen Zugang zu grünem Strom ermöglichen,
• den CO2-Ausstoß zu mindern,
• im vollständigen Recycling wertvolle Metalle, wie Nickel und Kobalt, aber auch Kupfer zurückzugewinnen.

Erste Ideen zur Umsetzung:

• Informationen zur korrekten Entsorgung von Batterien und Akkus vermitteln, z. B. durch Flyer und Plakate oder Vorträge; Wissensvermittlung ist auch über kleine Experimente oder ein Quiz möglich
• Batterie-Sammelboxen bestellen und Stromspeicher zum Recycling sammeln
• Hinweise auf Batteriesammelboxen anbringen
• Informationsmaterial neben den Sammelboxen auslegen
• über die Rücknahmeverpflichtung der Hersteller und Händler im Batteriengesetz aufklären
• Hilfe beim Transport zur Sammelstelle in der Nachbarschaft anbieten
• Verwaltung und Politik kontaktieren und auffordern, mehr für das Stromspeicher-Recycling und die Weiterverwendung zu tun; ggf. Petitionen starten
• Idee eines Second-Life-Speichers bei der Planung von Photovoltaik-Anlagen einbringen
• Elektrogeräte einer Funktionsprüfung unterziehen, da die Weiterverwendung immer die bessere Alternative zum Recycling darstellt
• Kontakte zu anderen Einrichtungen zu knüpfen und Informationen austauschen

Praxisbeispiele:

• Batterie-Sammelboxen in Supermärkten
• Second-Life-Energiespeicher am EUREF Campus

Autoren:

• Arian Kootz, Studiengang Regenerative Energien
• Max Seddig, Studiengang Regenerative Energien

Mögliche Aufgaben für Schulklassen:

Gibt es in Eurer Familie ungenutzte, alte Laptops, Handys oder Tablets? Funktionieren sie noch? Kennt ihr Sammelboxen in eurer Nähe oder habt ihr andere Ideen zum Stromspeicher-Recycling?

Um mögliche Spitzen bei der Stromproduktion von Photovoltaik-Anlagen besser nutzen zu können, ist es sinnvoll, die Stromverteilung zwischen den Gebäuden effektiver zu gestalten. Hierzu kann geprüft werden, ob die Stromspitzen mithilfe von Speichersystemen abgepuffert werden können und ob der Strom zwischen den Gebäuden so geleitet werden kann, dass die Einspeisung gegen Null läuft.

Durch eine optimierte Stromverteilung:

• soll der erzeugte Solarstrom stets selbst verbraucht werden,
• können die Stromkosten reduziert werden,
• erhöht sich die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Anlagen.

Erste Ideen zur Umsetzung:

• Prüfen, ob mit vertretbarem Aufwand Räume mit hohen Energiebedarfen in Gebäuden mit PV-Überschussstrom untergebracht werden können
• Überschussstrom in andere Gebäude (z. B. ohne PV-Anlagen) leiten
• Kurzzeit-Batteriespeichersysteme, welche die Stromerzeugungsspitzen der PV-Anlagen abspeichern und für die Nacht oder weitere Tage zu Verfügung stellen
• Kurzzeit-Batteriespeicher zum Laden von E-Mobilität nutzen (beispielsweise für Elektro-Fahrräder oder -Roller) oder von Kleinverbraucher wie Akkus von Laptops, Handys, etc.
• Auslegung Kurzzeitspeicher am maximalen Verbrauch in der Nacht bzw. am maximalen Überschussstrom tagsüber
• Mehrere kleine Speicher (5-6kWh) installieren ist wirtschaftlicher und flexibler

Praxisbeispiele:

• E-Bike-Ladestation Das Futterhaus

Autoren:

• Niklas Becker, Studiengang Regenerative Energien
• Titus Donderski, Studiengang Regenerative Energien

Mögliche Aufgaben für Schulklassen:

Welche Räume in Eurer Schule haben den größten Strombedarf? Gibt es an Eurer Schule Dachflächen, die mit Photovoltaik ausgestattet werden könnten?

Überschussstrom aus Photovoltaikanlagen, der üblicherweise ins Netz gespeist wird, könnte saisonal durch Wasserstoff gespeichert und in den strahlungsarmen Monaten eingesetzt werden. Die Wissensvermittlung zur Wasserstoffnutzung als saisonaler Speicher für Solarenergie befindet sich noch im Anfangsstadium.

Es ist wichtig das Thema Wasserstoffnutzung zu erklären, um:

• Zweifel bei der Wasserstoffnutzung zu überwinden,
• die Forschung und Wissensvermittlung in diesem Themenbereich weiter voranzutreiben,
• moderne und nachhaltige Systeme in der Energiewirtschaft zu etablieren,
• anhand neuer Forschungsbereiche Denkweisen und Entwicklungen zu beeinflussen.

Erste Ideen zur Umsetzung:

• Beispielhafte Analyse ausgewählter Energieverbraucher und welche Menge Wasserstoff notwendig wäre, die Verbraucher über ein ganzes Jahr mit regenerativem Strom zu versorgen (Überschussstrom ca. von Juli-September vorhanden)
• Darstellen einer Lastganganalyse für Stromverbrauch und Gegenüberstellung der PV-Stromerzeugung

Praxisbeispiele:

• Hochschule Bremerhaven
• Projekt Westküste 100

Autoren:

• Maximilian Gehrlich, Studiengang Fahrzeugtechnik
• Paul Möser, Studiengang Elektrotechnik

Mögliche Aufgaben für Schulklassen:

Welche Speicher für Strom kennt und verwendet ihr? Wie hoch ist der Stromverbrauch in eurer Schule und wie verteilt sich dieser auf ein Jahr?

Raumtemperaturen können, z. B durch elektrische Heizungsventile, effizienter geregelt werden. Dadurch ist es möglich Heizwärme und –kosten einzusparen. Es gibt eine Vielzahl von Systemen zur Raumregelung. Vor dem Umbau sollte geprüft werden, ob ein ausreichender Nutzen gegenüber Aufwand und Kosten besteht.

Eine optimierte Raumregelung der Heizung soll dazu beitragen:

• Lüftungswärmeverluste zu begrenzen,
• Energie zu sparen,
• Überhitzung und zu trockene Raumluft zu vermeiden.

Erste Ideen zur Umsetzung:

• Bestandsaufnahme vorhandener Heizungsventile
• Raumnutzung und -ausstattung analysieren, insb. den Wärmeeintrag durch elektrische Geräte und Menschen
• Wärmeverbrauch recherchieren
• Bewertung verschiedener Thermostat-Systeme
• Raumregelung in Unterrichtsräumen mit Stundenplan koppeln

Autor*innen:

• Joshua Rühle, Studiengang Elektrotechnik
• Leonie Emma Reimann, Studiengang Elektrotechnik

Mögliche Aufgaben für Schulklassen:

Wie wird bei euch die Heizung in den Klassenräumen geregelt? Dreht ihr das Thermostat herunter, wenn ihr lüftet oder den Raum verlasst?

Neue Gebäude können klimaneutral mit Wärme aus lokalen Quellen beheizt werden. Dazu kann beispielsweise die Umweltwärme eines Flusses genutzt werden, sofern die Gebäude in Ufernähe stehen. Die Flusswasserwärmepumpe wiederum kann mit Solarstrom vom Dach betrieben werden.

Es ist wichtig das Thema Wasserstoffnutzung zu erklären, um zu verstehen:

• dass eine klimaneutrale Wärmeversorgung eines Gebäudes technisch funktionieren kann,
• dass mit einer Wärmepumpe auch gekühlt werden kann,
• wo eine Flusswasserwärmepumpe sinnvoll eingesetzt wird,
• inwieweit die Stromversorgung der Wärmepumpe auch erneuerbar erfolgen kann.

Erste Ideen zur Umsetzung:

• Ermitteln des Wärmebedarfs eines Gebäudes (Neubau) als Jahreslastgang
• Dimensionierung einer Wärmepumpe für einen vergleichbaren Neubau
• Ermitteln des Strombedarfs der Wärmepumpe über das Jahr
• Beitrag einer PV-Dachanlage zur Deckung des Wärmepumpen-Strombedarfs untersuchen
• Strombedarf des Gebäudes gesamt und Optionen der Stromspeicherung untersuchen
• Genehmigungsrecht, z. B. bezüglich des Wasserschutzes, beachten
• Wassertemperatur des Flusses prüfen, da sie die Effizienz der Wärmepumpe maßgeblich beeinflusst
• negative Korrelation zwischen Stromerzeugung aus Photovoltaik und Strombedarf durch die Wärmepumpe berücksichtigen

Praxisbeispiele:

• Flusswärmepumpe Gemeinde Lauterecken in Rheinland-Pfalz
• Pilotprojekt Fernwärme im Heizkraftwerk Schöneweide in Berlin

Autor*innen:

• Lea Bertram, Studiengang Regenerative Energien
• Florian Riesebeck, Studiengang Regenerative Energien
• Patrick Waldner, Studiengang Regenerative Energien
• Justus Widera, Studiengang Regenerative Energien

Mögliche Aufgaben für Schulklassen:

Welche Quellen für Umweltwärme findet ihr auch in Eurer Schule? Kennt ihr Gebäude, die mit Luftwärmepumpen, Wasserwärmepumpen oder Erdwärmepumpen beheizt werden?

Abwärme aus IT-Rechenzentren oder auch Großküchen kann vielfältig genutzt werden. Eine innovative Variante stellt die Nutzung der Abwärme für Gewächshäuser und Aquaponik dar. Dort wird die Abwärme für die Nahrungsmittelproduktion verwendet.

Die vorhandene Abwärme für Aquaponik zu nutzen, soll dazu beitragen:

• Energieressourcen effizienter einzusetzen,
• den Stromverbrauch zur Kühlung einzusparen bzw. zu reduzieren,
• den CO2-Ausstoß zu reduzieren,
• Nahrungsmittel regional zu produzieren und zu verwerten.

Erste Ideen zur Umsetzung:

• Hydroponik, wo Pflanzen in einem mit Wasser und Nährstoffen durchlaufenen Kiesbett gezüchtet werden, erklären
• Erläuterung von Aquaponik als symbiontisches System, in dem Fischtanks in den Wasserkreislauf eingebunden werden
• Berechnung des Wärmebedarfs des Gewächshauses
• Expertenbefragung zur Planung und Dimensionierung einer Aquaponikanlage
• Bei der Pflanzenauswahl müssen Nährstoff-, Licht-, und Wärmebedarf berücksichtigt werden (beliebt sind Basilikum oder Tomate)
• Vielzahl von Fischarten geeignet, oft werden Forelle oder Tilapia verwendet
• Pflanzenproduktion hat im Gegensatz zur Fischaufzucht einen drei- bis zehnfach größeren Flächenbedarf
• gute Nährstoffbalance gewährleisten: die Fische sollten nicht mehr Stickstoff ausscheiden als die Pflanzen benötigen, die Fischbecken müssen mit ausreichend Sauerstoff versorgt werden

Praxisbeispiele:

• Abwärmenutzung in Kühlhäusern
• Startup Hauptstadtbarsch
• Bildung in der Stadtfarm

Autor*innen:

• Leila Bläsing, Studiengang Regenerative Energien
• Viola Weiß, Studiengang Regenerative Energien
• Julius Lenz, Studiengang Industriedesign

Mögliche Aufgaben für Schulklassen:

Wo fällt in Eurer Schule Abwärme an? Gibt es evtl. sogar Klimageräte? Wofür könnte die Abwärme bei euch genutzt werden?

In Deutschland wird der im Netz bereitgestellte Strom durch einen Strommix charakterisiert. Hierbei bilden seit Jahren konventionelle Energieträger die Grundlage für die Stromversorgung. Mit der steigenden Wichtigkeit der Energiewende etablieren sich zusätzlich erneuerbare Energien immer mehr im Stromsektor. Außerdem finden auch Im- und Exporte zwischen den Ländern im europäischen Verbundnetz statt.

Es ist wichtig den Stromhandel zu erklären, um:

• ein vielfältigeres Bild von einer nachhaltigen- und transformativen Energienutzung darzustellen,
• Akteure, wie Netzbetreiber, Strombörsen, Energieversorger und deren Aufgaben bei der Strombereitstellung zu kennen,
• zu verstehen, warum Stromerzeugeranlagen manchmal abgeschaltet werden müssen,
• die Zusammensetzung des Strompreises zu verstehen,
• den Strompreis bewerten zu können,
• Einsparpotentiale zu erkennen.

Erste Ideen zur Umsetzung:

• Stromhandel durch die altersgerechte, spielerische Aufbereitung des Themas (z. B. als Quiz) erläutern
• Vergleich des Stromverbrauchs mit anderen Haushalten oder ähnlichen Nutzungen
• Maßnahmen zur Verbrauchsreduzierung ergreifen (z. B. energiesparende Elektrogeräte anschaffen; Waschmaschinen, Spülmaschinen oder auch Kühlschränke nur voll beladen nutzen, elektrische Geräte nur einschalten, wenn diese auch genutzt werden, kein Standby)
• Ökostrom kaufen, möglichst von Stromanbietern, die in Erneuerbare Energien investieren
• regelmäßiger Strompreisvergleich

Autoren:

• Moritz Nauck, Studiengang Regenerative Energien
• Viet Duc Hoang, Studiengang Regenerative Energien

Mögliche Aufgaben für Schulklassen:

Wie hoch ist der Stromverbrauch in Eurer Schule am Tag? Wie könnt ihr Strom einsparen? Bezieht ihr zu Hause Ökostrom?