Titelbild: Schon 2017 übergab Zuckerbäcker Karl Piaty an den damaligen Bundeskanzler Christian Kern seine Ideen zuir E-Mobilität:
Warum Klimaanlagen in Wohnungen unbedingt mit Wechselstrom? Eine vielleicht einfache Frage in einer immer heißer werdenden Welt
Karl Piaty aus Waidhofen an der Ybbs, seit vielen Jahren ein Pionier und Praktiker der Elektromobilität im Ybbstal, versteht die Welt manchmal nicht mehr.
Alle reden vom Klimawandel. Wissenschaftler warnen seit Jahren vor heißeren Sommern, längeren Hitzeperioden und immer mehr Tropennächten. Politik, Gemeinden und Gesundheitsorganisationen entwickeln Hitzeschutzpläne.
Nur bei einer ganz praktischen Konsequenz scheint man vielfach noch in alten Mustern zu denken: Wie werden wir künftig unsere Wohnungen vernünftig kühlen?
So unangenehm diese Erkenntnis auch sein mag: Klimaanlagen könnten in vielen Wohnungen künftig eine ähnliche Bedeutung bekommen wie Heizungen im Winter. Nicht überall und nicht ständig – aber gerade für ältere Menschen, Kinder und besonders aufgeheizte Wohnungen kann eine vernünftige Kühlung zunehmend auch eine gesundheitliche Frage werden.
Dabei gibt es einen wesentlichen Unterschied zur Heizung.
Wenn es draußen bitterkalt ist, braucht eine Wohnung Wärme – egal, ob die Sonne scheint oder nicht. Der größte Kühlbedarf im Sommer entsteht hingegen gerade dann, wenn die Sonne besonders intensiv scheint und damit gleichzeitig Photovoltaikanlagen besonders viel elektrische Energie liefern können.
Eigentlich eine ideale Verbindung:
Die Sonne erzeugt die Hitze – und dieselbe Sonne liefert gleichzeitig die Energie, um uns vor dieser Hitze zu schützen.
Warum also der Umweg?
Ein Photovoltaikmodul erzeugt zunächst Gleichstrom (DC).
Auch ein Batteriespeicher arbeitet grundsätzlich mit Gleichstrom.
Viele Komponenten moderner Elektronik und auch die internen Leistungsteile moderner Klimageräte arbeiten ebenfalls mit Gleichspannungs-Zwischenkreisen beziehungsweise elektronisch geregelten Motoren.
Trotzdem gehen wir im Wohnbereich meist den traditionellen Weg: Der Gleichstrom der Photovoltaikanlage wird über Leistungselektronik in den für unser Hausnetz üblichen Wechselstrom umgewandelt. Das Klimagerät wird dann über dieses Wechselstromnetz versorgt und verarbeitet die elektrische Energie intern wiederum entsprechend den Anforderungen von Kompressor, Lüfter und Steuerung.
Jede notwendige Umwandlung kann Geld kosten, benötigt Technik und verursacht zumindest gewisse Verluste.
Muss dieser Weg für eine ausschließlich oder überwiegend mit Sonnenenergie betriebene Kühlung immer der sinnvollste sein?
Im Elektroauto ist Gleichstrom längst selbstverständlich
Gerade für jemanden, der sich seit Jahren so wie der Zuckerbäcker Karl Piaty sen. mit Elektromobilität beschäftigt, drängt sich diese Frage auf.
Niemand würde in einem Elektrofahrzeug auf die Idee kommen, die Energie der Fahrzeugbatterie grundsätzlich zuerst in ein herkömmliches 230-Volt-Hausnetz umzuwandeln, nur um anschließend sämtliche Verbraucher wieder daraus zu versorgen.
Auch bei Booten, Wohnmobilen und autarken Anlagen sind Gleichstromsysteme seit langer Zeit selbstverständlich.
Warum denken wir bei unseren Häusern nicht zumindest teilweise in eine ähnliche Richtung?
Eine Photovoltaikanlage könnte Energie für die Kühlung möglichst direkt bereitstellen. Überschüsse könnten in einem Batteriespeicher landen, der ohnehin auf Gleichstrombasis arbeitet. Eine dafür konstruierte Klimaanlage könnte ebenfalls direkt aus einem geeigneten DC-System versorgt werden.
Das bedeutet nicht, dass Wechselstrom plötzlich „schlecht“ wäre. Im Gegenteil: Wechselstrom hat unser modernes Stromversorgungssystem überhaupt erst in dieser Form ermöglicht.
Edison, Tesla – und eine mehr als 100 Jahre alte Entscheidung
Ende des 19. Jahrhunderts standen unterschiedliche Stromversorgungskonzepte miteinander im Wettbewerb. Thomas Alva Edison war einer der bedeutendsten Wegbereiter kommerzieller Gleichstromnetze. Nikola Tesla und George Westinghouse stehen hingegen für den entscheidenden Durchbruch der Wechselstromtechnik.
Wechselstrom hatte für große Stromnetze einen enormen Vorteil: Spannungen ließen sich mit Transformatoren vergleichsweise einfach verändern. Damit konnte elektrische Energie mit hoher Spannung und geringeren Leitungsverlusten über weite Strecken transportiert und anschließend wieder auf eine für Haushalte geeignete Spannung gebracht werden.
Der Wechselstrom setzte sich durch – aus guten Gründen.
Aber müssen deshalb mehr als 100 Jahre später auch jene Anwendungen zwingend über Wechselstrom versorgt werden, bei denen Erzeugung, Speicherung und Verbrauch unmittelbar nebeneinanderliegen?
Die technische Welt hat sich schließlich grundlegend verändert.
Auf einem Hausdach wird heute Strom erzeugt, wenige Meter darunter soll eine Wohnung gekühlt werden und möglicherweise steht im Keller oder Technikraum ein Batteriespeicher.
Da darf zumindest die Frage erlaubt sein:
Brauchen wir für jede dieser Anwendungen weiterhin den vollständigen Umweg über das klassische Wechselstrom-Hausnetz?
Die Sonne könnte die Klimaanlage direkt antreiben
Gerade bei Klimaanlagen erscheint dieser Gedanke besonders reizvoll. Denn der Energiebedarf und die Energieerzeugung passen zeitlich außergewöhnlich gut zusammen:
Je stärker die Sonne scheint, desto größer wird der Kühlbedarf – und desto mehr Strom liefert gleichzeitig die Photovoltaikanlage.
Bei bedecktem Himmel oder Regen sinkt normalerweise der Kühlbedarf. Natürlich gibt es auch schwüle Nächte und aufgeheizte Gebäude, die noch Stunden später Kühlung benötigen. Genau dafür könnte ein entsprechend dimensionierter Batteriespeicher dienen.
Es wäre also denkbar, Kühlung, Photovoltaik und Speicher stärker als ein gemeinsames Energiesystem zu betrachten und nicht als drei voneinander getrennte Geräte.
Warum denkt ein Zuckerbäcker darüber nach?
Vielleicht werden manche fragen: Warum beschäftigt sich ausgerechnet ein Zuckerbäcker aus Waidhofen an der Ybbs mit solchen technischen Überlegungen?
Die Antwort ist einfach:
Weil Hausverstand keinen akademischen Titel braucht.
Wer sich jahrzehntelang mit Elektromobilität, Batterien, Photovoltaik und praktischen Lösungen beschäftigt hat, darf Fragen stellen. Gerade scheinbar einfache Fragen haben technische Entwicklungen immer wieder angestoßen.
Vielleicht ist die Idee einer Gleichstrom-Klimatisierung nicht für jedes Gebäude die beste Lösung. Vielleicht ergeben technische Normen, Leitungslängen, Sicherheit, Regelung und Kosten in manchen Fällen weiterhin einen klaren Vorteil für das bestehende Wechselstromsystem.
Aber genau das sollte untersucht werden.
Nicht mit der Frage: „Warum soll man etwas verändern, das bisher funktioniert hat?“
Sondern mit der Frage: „Wie würden wir dieses System heute bauen, wenn wir bei null beginnen könnten?“
Und hier wäre auch die Politik gefragt
Wenn Politik Hitzeschutz ernst nimmt, sollte sie nicht nur Klimaanlagen fördern oder verbieten. Sie sollte vor allem intelligente Gesamtlösungen unterstützen.
Dazu gehören zuerst bauliche Maßnahmen wie Beschattung oder Begrünung .Denn die umweltfreundlichste Kilowattstunde für eine Klimaanlage ist jene, die durch vernünftigen Hitzeschutz gar nicht erst benötigt wird.
Wo aktive Kühlung trotzdem notwendig wird, sollten besonders effiziente Kombinationen aus Photovoltaik, Speicher und Klimatisierung gefördert und technisch weiterentwickelt werden.
Und vielleicht gehört dazu künftig auch ein stärkerer Blick auf Gleichstromsysteme. Denn manchmal besteht Fortschritt nicht darin, etwas völlig Neues zu erfinden.
Manchmal entsteht Fortschritt auch dadurch, eine sehr alte Technik unter völlig neuen Voraussetzungen noch einmal neu zu denken.
Thomas Edison würde sich vermutlich wundern, welche Renaissance der Gleichstrom mehr als ein Jahrhundert später durch Photovoltaik, Batteriespeicher und Elektromobilität erlebt.
Und vielleicht würde er bei einer Photovoltaikanlage auf dem Dach und einer Klimaanlage darunter ebenfalls eine ganz einfache Frage stellen:
Warum so oft umwandeln, wenn die Sonne den passenden Strom bereits liefert?
Noch etwas Zukunftsgeschichte, aber Natrium Speicher könnten da gut mithelfen: Das Grundprinzip ist einfach: PV-Modul → Laderegler → Natrium-Speicher → 12-Volt-Verbraucher. Wenn alle Geräte direkt mit Gleichstrom arbeiten, braucht man keinen Wechselrichter auf 230 Volt. Das macht die Anlage einfacher und reduziert Umwandlungsverluste.
Der wichtigste technische Punkt ist nur, dass Laderegler, Batterie und Verbraucher spannungsmäßig zusammenpassen und der Laderegler für die Ladecharakteristik der Natriumbatterie geeignet ist.
Für kleine Inselanlagen, Gartenhäuser, Camping oder einzelne 12-V-Geräte ist das grundsätzlich ein sehr interessantes Konzept. Natriumbatterien könnten dafür in Zukunft noch attraktiver werden, wenn Preise und Verfügbarkeit weiter besser werden.
Welche „Pionierarbeit“ hat der „Zuckerbäcker aus Waidhofen“ schon geleistet:
Titelbild: Schon 2017 übergab Zuckerbäcker Karl Piaty an den damaligen Bundeskanzler Christian Kern seine Ideen zuir E-Mobilität:
Warum Klimaanlagen in Wohnungen unbedingt mit Wechselstrom?
Eine vielleicht einfache Frage in einer immer heißer werdenden Welt
Karl Piaty aus Waidhofen an der Ybbs, seit vielen Jahren ein Pionier und Praktiker der Elektromobilität im Ybbstal, versteht die Welt manchmal nicht mehr.
Alle reden vom Klimawandel. Wissenschaftler warnen seit Jahren vor heißeren Sommern, längeren Hitzeperioden und immer mehr Tropennächten. Politik, Gemeinden und Gesundheitsorganisationen entwickeln Hitzeschutzpläne.
Nur bei einer ganz praktischen Konsequenz scheint man vielfach noch in alten Mustern zu denken: Wie werden wir künftig unsere Wohnungen vernünftig kühlen?
So unangenehm diese Erkenntnis auch sein mag: Klimaanlagen könnten in vielen Wohnungen künftig eine ähnliche Bedeutung bekommen wie Heizungen im Winter. Nicht überall und nicht ständig – aber gerade für ältere Menschen, Kinder und besonders aufgeheizte Wohnungen kann eine vernünftige Kühlung zunehmend auch eine gesundheitliche Frage werden.
Dabei gibt es einen wesentlichen Unterschied zur Heizung.
Wenn es draußen bitterkalt ist, braucht eine Wohnung Wärme – egal, ob die Sonne scheint oder nicht. Der größte Kühlbedarf im Sommer entsteht hingegen gerade dann, wenn die Sonne besonders intensiv scheint und damit gleichzeitig Photovoltaikanlagen besonders viel elektrische Energie liefern können.
Eigentlich eine ideale Verbindung:
Die Sonne erzeugt die Hitze – und dieselbe Sonne liefert gleichzeitig die Energie, um uns vor dieser Hitze zu schützen.
Warum also der Umweg?
Ein Photovoltaikmodul erzeugt zunächst Gleichstrom (DC).
Auch ein Batteriespeicher arbeitet grundsätzlich mit Gleichstrom.
Viele Komponenten moderner Elektronik und auch die internen Leistungsteile moderner Klimageräte arbeiten ebenfalls mit Gleichspannungs-Zwischenkreisen beziehungsweise elektronisch geregelten Motoren.
Trotzdem gehen wir im Wohnbereich meist den traditionellen Weg: Der Gleichstrom der Photovoltaikanlage wird über Leistungselektronik in den für unser Hausnetz üblichen Wechselstrom umgewandelt. Das Klimagerät wird dann über dieses Wechselstromnetz versorgt und verarbeitet die elektrische Energie intern wiederum entsprechend den Anforderungen von Kompressor, Lüfter und Steuerung.
Jede notwendige Umwandlung kann Geld kosten, benötigt Technik und verursacht zumindest gewisse Verluste.
Muss dieser Weg für eine ausschließlich oder überwiegend mit Sonnenenergie betriebene Kühlung immer der sinnvollste sein?
Im Elektroauto ist Gleichstrom längst selbstverständlich
Gerade für jemanden, der sich seit Jahren so wie der Zuckerbäcker Karl Piaty sen. mit Elektromobilität beschäftigt, drängt sich diese Frage auf.
Niemand würde in einem Elektrofahrzeug auf die Idee kommen, die Energie der Fahrzeugbatterie grundsätzlich zuerst in ein herkömmliches 230-Volt-Hausnetz umzuwandeln, nur um anschließend sämtliche Verbraucher wieder daraus zu versorgen.
Auch bei Booten, Wohnmobilen und autarken Anlagen sind Gleichstromsysteme seit langer Zeit selbstverständlich.
Warum denken wir bei unseren Häusern nicht zumindest teilweise in eine ähnliche Richtung?
Eine Photovoltaikanlage könnte Energie für die Kühlung möglichst direkt bereitstellen. Überschüsse könnten in einem Batteriespeicher landen, der ohnehin auf Gleichstrombasis arbeitet. Eine dafür konstruierte Klimaanlage könnte ebenfalls direkt aus einem geeigneten DC-System versorgt werden.
Das bedeutet nicht, dass Wechselstrom plötzlich „schlecht“ wäre. Im Gegenteil: Wechselstrom hat unser modernes Stromversorgungssystem überhaupt erst in dieser Form ermöglicht.
Edison, Tesla – und eine mehr als 100 Jahre alte Entscheidung
Ende des 19. Jahrhunderts standen unterschiedliche Stromversorgungskonzepte miteinander im Wettbewerb. Thomas Alva Edison war einer der bedeutendsten Wegbereiter kommerzieller Gleichstromnetze. Nikola Tesla und George Westinghouse stehen hingegen für den entscheidenden Durchbruch der Wechselstromtechnik.
Wechselstrom hatte für große Stromnetze einen enormen Vorteil: Spannungen ließen sich mit Transformatoren vergleichsweise einfach verändern. Damit konnte elektrische Energie mit hoher Spannung und geringeren Leitungsverlusten über weite Strecken transportiert und anschließend wieder auf eine für Haushalte geeignete Spannung gebracht werden.
Der Wechselstrom setzte sich durch – aus guten Gründen.
Aber müssen deshalb mehr als 100 Jahre später auch jene Anwendungen zwingend über Wechselstrom versorgt werden, bei denen Erzeugung, Speicherung und Verbrauch unmittelbar nebeneinanderliegen?
Die technische Welt hat sich schließlich grundlegend verändert.
Auf einem Hausdach wird heute Strom erzeugt, wenige Meter darunter soll eine Wohnung gekühlt werden und möglicherweise steht im Keller oder Technikraum ein Batteriespeicher.
Da darf zumindest die Frage erlaubt sein:
Brauchen wir für jede dieser Anwendungen weiterhin den vollständigen Umweg über das klassische Wechselstrom-Hausnetz?
Die Sonne könnte die Klimaanlage direkt antreiben
Gerade bei Klimaanlagen erscheint dieser Gedanke besonders reizvoll. Denn der Energiebedarf und die Energieerzeugung passen zeitlich außergewöhnlich gut zusammen:
Je stärker die Sonne scheint, desto größer wird der Kühlbedarf – und desto mehr Strom liefert gleichzeitig die Photovoltaikanlage.
Bei bedecktem Himmel oder Regen sinkt normalerweise der Kühlbedarf. Natürlich gibt es auch schwüle Nächte und aufgeheizte Gebäude, die noch Stunden später Kühlung benötigen. Genau dafür könnte ein entsprechend dimensionierter Batteriespeicher dienen.
Es wäre also denkbar, Kühlung, Photovoltaik und Speicher stärker als ein gemeinsames Energiesystem zu betrachten und nicht als drei voneinander getrennte Geräte.
Warum denkt ein Zuckerbäcker darüber nach?
Vielleicht werden manche fragen: Warum beschäftigt sich ausgerechnet ein Zuckerbäcker aus Waidhofen an der Ybbs mit solchen technischen Überlegungen?
Die Antwort ist einfach:
Weil Hausverstand keinen akademischen Titel braucht.
Wer sich jahrzehntelang mit Elektromobilität, Batterien, Photovoltaik und praktischen Lösungen beschäftigt hat, darf Fragen stellen. Gerade scheinbar einfache Fragen haben technische Entwicklungen immer wieder angestoßen.
Vielleicht ist die Idee einer Gleichstrom-Klimatisierung nicht für jedes Gebäude die beste Lösung. Vielleicht ergeben technische Normen, Leitungslängen, Sicherheit, Regelung und Kosten in manchen Fällen weiterhin einen klaren Vorteil für das bestehende Wechselstromsystem.
Aber genau das sollte untersucht werden.
Nicht mit der Frage: „Warum soll man etwas verändern, das bisher funktioniert hat?“
Sondern mit der Frage: „Wie würden wir dieses System heute bauen, wenn wir bei null beginnen könnten?“
Und hier wäre auch die Politik gefragt
Wenn Politik Hitzeschutz ernst nimmt, sollte sie nicht nur Klimaanlagen fördern oder verbieten. Sie sollte vor allem intelligente Gesamtlösungen unterstützen.
Dazu gehören zuerst bauliche Maßnahmen wie Beschattung oder Begrünung .Denn die umweltfreundlichste Kilowattstunde für eine Klimaanlage ist jene, die durch vernünftigen Hitzeschutz gar nicht erst benötigt wird.
Wo aktive Kühlung trotzdem notwendig wird, sollten besonders effiziente Kombinationen aus Photovoltaik, Speicher und Klimatisierung gefördert und technisch weiterentwickelt werden.
Und vielleicht gehört dazu künftig auch ein stärkerer Blick auf Gleichstromsysteme.
Denn manchmal besteht Fortschritt nicht darin, etwas völlig Neues zu erfinden.
Manchmal entsteht Fortschritt auch dadurch, eine sehr alte Technik unter völlig neuen Voraussetzungen noch einmal neu zu denken.
Thomas Edison würde sich vermutlich wundern, welche Renaissance der Gleichstrom mehr als ein Jahrhundert später durch Photovoltaik, Batteriespeicher und Elektromobilität erlebt.
Und vielleicht würde er bei einer Photovoltaikanlage auf dem Dach und einer Klimaanlage darunter ebenfalls eine ganz einfache Frage stellen:
Warum so oft umwandeln, wenn die Sonne den passenden Strom bereits liefert?
Noch etwas Zukunftsgeschichte, aber Natrium Speicher könnten da gut mithelfen:
Das Grundprinzip ist einfach: PV-Modul → Laderegler → Natrium-Speicher → 12-Volt-Verbraucher. Wenn alle Geräte direkt mit Gleichstrom arbeiten, braucht man keinen Wechselrichter auf 230 Volt. Das macht die Anlage einfacher und reduziert Umwandlungsverluste.
Der wichtigste technische Punkt ist nur, dass Laderegler, Batterie und Verbraucher spannungsmäßig zusammenpassen und der Laderegler für die Ladecharakteristik der Natriumbatterie geeignet ist.
Für kleine Inselanlagen, Gartenhäuser, Camping oder einzelne 12-V-Geräte ist das grundsätzlich ein sehr interessantes Konzept. Natriumbatterien könnten dafür in Zukunft noch attraktiver werden, wenn Preise und Verfügbarkeit weiter besser werden.
Welche „Pionierarbeit“ hat der „Zuckerbäcker aus Waidhofen“ schon geleistet:
und wer das 1. Elektromobil-Modellautorennen in Österreich durchführte?
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