1.

Globale Ressourcen

Die Basis dieser neuen Produktionsströme sind natürlich die eigentlichen Ressourcenströme. Hierunter verstehen wir einerseits die Rohstoffe als Basiskomponenten der Produktlinien. Andererseits benötigt die Gesellschaft Rohstoffe für den eigentlichen Betrieb und den Komfort.

In diesem Sinne ist auch die Wärmewirtschaft ist zu einem ausgedehnten System geworden. Die Wärmewirtschaft ist einer der typischsten Vertreter eines globalisierten Marktsystems mit einer hohen Korrelation zwischen Produktionsressourcen und Betriebsressourcen. Der Wärmesektor repräsentiert alle wichtigen Problemkreise globaler Ressourcen:

  • Abbau
  • Transport
  • Belastung

Die Globalisierung zeigt als System schliesslich auch ihre Grenzen auf. Die Erde ist rund geworden, - langsam schliessen sich die Lebensräume wieder zu einem Ganzen zusammen. Die globale Endlichkeit von Ressourcen und Rohstoffen tritt ins Bewusstsein des Menschen und animiert zu grösseren Denkansätzen bezüglich nachhaltiger Bewirtschaftung.

  • Kreislauf
  • Recycling
  • Gleichgewichte

Die gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und existentiellen Rahmenbedingungen ändern sich und zwingen Produktion und Handel in neue Entwicklungsrichtungen.

a)

Wärmeressourcen

Rohstoffe zur Wärmeproduktion braucht es schliesslich sowohl während des Herstellungsprozesses sowie nachträglich zum Betrieb des Produktes. In der Architektur wird also z.B. Wärme für die Stahlproduktion gebraucht. Diese Energie im Baumaterial wird . Dieser Stahl wird schliesslich im Gebäude verbaut. Dann wird dieses Gebäude während Jahrzehnten mit Wärme versorgt.  

  • Produktionsressourcen
    Die zur Herstellung benötigte Energie (Prozesswärme, mechanische Energie) nennt sich "graue Energie".
  • Betriebsressourcen
    In der Architektur wird viel Betriebsenergie für den Wärmekomfort (Klimatisierung, Heizwärme) aufgewendet. Bei einem Lebensalter von mehreren Jahrzehnten verbraucht der Betrieb der Struktur viel mehr, als zu seiner Produktion nötig war.

Schliesslich stellt sich die Frage des Ursprungs der Wärmeenergie. Diese Antwort entscheidet schliesslich über die langfristige Bilanz einer Wärmewirtschaftsrechnung.

Verbrennungswärme
  • Fossile Brennstoffe (Gas, Kohle, Heizöl)
  • Nachwachsende Brennstoffe (Holz)
  • Blockheizkraftwerke (Abfall, Holz, Fossile Brennstoffe)
  • Wärme-Kraft-Kopplung (Diesel, Gas)
  • Aus Elektrizität generierte Wärme
Solare Wärme
  • Solarkollektoren
  • Fassadeneinstrahlung (Fenster, ...)
Elektrische generierte Wärme (Wärmepumpe, Widerstandsheizung)
  • Kernkraft
  • Wasserkraft
  • Windkraft
  • Kohle
  • Gas
  • Photovoltaik

b)

Kreisläufe

Gerade in der Wärmewirtschaft ist die Frage nach Kreisläufen ein zentrales Thema. Kreisläufe im Wärmesektor sind einerseits stofflicher Natur, andrerseits energetischer Natur:

Stoffkreislauf

Der Stoffkreislauf von Energieträgern entpuppt sich als extrem komplex. Es beginnt mit der Tatsache, dass Energieträger des 20. Jahrhunderts schon durch die halbe Welt migriert sind bevor sie überhaupt erst in den Ofen kommen. Ein weiteres Faktum besteht darin, dass Energie oft schon mehrmals transformiert wurden, bevor die eigentliche Wärme vor Ort produziert wird. Des weiteren besteht die Komplexität darin, dass wir es bei Verbrennungsprozessen gleichzeitig mit Stoffen aller Aggregatzustände zu tun bekommen. Folgende Beispiele erläutern diese Komplexität:

  • Wärme kann über eine Wärmepumpe aus Elektrizität von Wasserkraftwerden produziert werden. Die Elektrizität entspringt hierbei eigentlich einem sauberen physikalischen Stoffkreislauf.
  • Der stoffliche Kreislauf einer Holzverbrennung wird über die Natur via Photosynthese chemisch gesehen geschlossen. Dabei werden Gase freigesetzt, von Pflanzen wieder in Zucker gebunden, und schliesslich über die Jahre anschliessend erneut in Form von Holz gebunden.
  • Wird das Brauchwasser einer Wohnung elektrisch geheizt, so kommt die Elektrizität vielleicht aus einem Erdgaskraftwerk im Ausland. Die Verbrennungsgase werden grossräumig entfernt freigesetzt und die eigentliche Wärme vermeintlich sauber vor Ort produziert. Das Erdgas selber kommt vielleicht sogar aus den Böden eines fremden Kontinentes.

 

Energiekreislauf

Bei Energie bindenden oder freisetzenden Prozessen werden riesige Energiemengen umgesetzt. Solche Energiepakete können natürlichen Ursprungs sein oder von Menschenhand gemacht.

  • Chemisch gebundene Energie

    Eine chemisch gespeicherte Energie ist zum Beispiel das Holz, wo Sonnenlicht in organische Bindungen eingelagert wird. Wird die Abwärme einer geheizten Grossstadt betrachtet, so ist es durchaus möglich, dass diese Wärmemenge reicht, das lokale und regionale Wärmegleichgewicht massgeblich zu beeinflussen.


  • Physikalisch gebundene Wärme

    Wenn sich ein See im Sommer erwärmt, dann ist dies eine physikalische Speicherung von Wärmeenergie. Meeresströme sind immense Wärmeströme, die sich über den ganzen Kontinent ziehen. Abwärme vom Kühlturm eines Kraftwerks liegt in einer verschwindend kleinen Grössenordnung, wenn man die natürlichen Wärmeströme als Relation nimmt.

c)

Zeitdimension

Betrachtet man diese globalen Wärmeprozesse im Zeitraum, so merkt man dass viele Prozesse typische Kreislaufzyklen aufweisen. Da stellt sich die Frage stellen nach zeitlich korrelierten Gleichgewichten. Man hat es hier mit zum Teil mächtigen Zeiträumen zu tun, die zwischen der Energieeinlagerung und deren Freisetzung liegen. Im folgenden ein paar Beispiele von typischen Zeithorizonten:

  • Jahr
    Schneeschmelze, Golfstrom, Biotreibstoffe
  • Jahrzehnte
    Brennholz
  • Jahrmillionen

    fossile Brennstoffe

Eine lokale Holzverbrennung setzt also stofflich und energetisch gesehen sein Potential dort wieder frei, wo es innerhalb von Jahrzehnten aufgebaut wurde.

Eine Verbrennung fossiler Brennstoffe setzt Energie und Stoffe frei, die vor Millionen von Jahren an einem fremden Ort gebunden und eingesotten wurde. Erst diese zeitliche Betrachtung ermöglicht schliesslich ein verantwortungsvolles Bewirtschaften von Ressourcen über kurz- und langfristige Zeiträume.