Batterie oder Akku? Was ist die beste Stromversorgung für smarte Thermostate?

Digitale Heizkörperthermostate benötigen für ihren Betrieb eine konstante, geringe Energiemenge. Dieser Energiebedarf kann grundsätzlich über Batterien, Akkus, „Energy Harvesting“ oder das klassische Stromkabel zu jedem einzelnen Heizkörper gedeckt werden. In diesem Beitrag erfahren Sie, welche Vor- und Nachteile die unterschiedlichen Energiequellen von smarten Thermostaten haben.

 

1. Warum benötigen digitale Thermostate Energie?
2. Welche Energiequellen für digitale Thermostate gibt es?
3. Warum sind Batterien die sinnvollste Lösung?
4. Was geschieht mit leeren Batterien?
5. Zum kostenlosen Webinar anmelden

 

Warum benötigen digitale Thermostate Energie?

Digitale Thermostate haben mehr Funktionen als konventionelle Thermostate. Zum einen bieten einige Modelle eine Displayanzeige, die Energie verbraucht. Viele Geräte zeigen darin beispielsweise die Raumtemperatur in Celsius an, bei einigen Modellen lassen sich nur über das Display die Heizzeiten einprogrammieren.

Zum anderen gibt es in digitalen Thermostaten integrierte Elemente, die den Heizenergieverbrauch optimieren – dafür aber auch etwas Energie benötigen. Bei intelligenten Thermostaten, die automatisiert die Raumtemperatur regeln, sind zum Beispiel Sensoren (bei vilisto-Thermostaten sind das Bewegungs-, Schallpegel-, Umgebungslicht- und Luftfeuchtigkeitssensoren sowie Thermometer) verbaut. Damit diese die An- bzw. Abwesenheitswahrscheinlichkeit berechnen und dementsprechend die Thermostate hoch oder herunter regeln können, ist eine Stromversorgung nötig. ➡️ Mehr zum Thema Präsenzerkennungssensoren.

Digitale Thermostate übernehmen die Steuerung der Raumtemperatur über eine App oder automatisch auf Basis eines technischen Impulses. Dafür werden Raumdaten über ein Gateway an eine Online-Plattform gesendet, wo sie von einem selbstlernenden Algorithmus verarbeitet und Optimierungsmöglichkeiten ermittelt werden. Auf einen dort ausgelösten Impuls wird daraufhin der Thermostatmotor in Bewegung gesetzt. Übrigens: Bei einigen Anbietern von smarten Thermostaten, wie vilisto, besteht zusätzlich die Möglichkeit des manuellen Drehens, um eine einfache Handhabung zu garantieren.

➡️ Zu den Unterschieden bei digitalen Thermostaten lesen Sie auch den Beitrag „Warum nicht jedes smarte Thermostat auch ein intelligentes Thermostat ist“.

 

Welche Energiequellen für digitale Thermostate gibt es?

Batterien

Batterien oder auch Primärbatterien sind Energiespeicher, die einmal entladen werden können. Sie sind dafür geeignet, über einen langen Zeitraum konstant eine geringe Menge Energie abzugeben. Deshalb findet man sie häufig zum Beispiel in Rauchmeldern und Uhren. Zudem verlieren sie über ihre Lebensdauer, auch bei Nicht-Nutzung, kaum Ladung. Daher sind sie unter anderem für Fernbedienungen und Taschenlampen die beste Energiequelle. In digitalen Thermostaten werden mit Lithiumbatterien eine spezielle Art von Hochenergiezellen eingesetzt, die im Einzelhandel nicht erhältlich sind und eine sehr hohe Energiedichte besitzen.

Akkus

Auch Akkus sind Batterien – allerdings wiederaufladbare. Deshalb werden sie auch Sekundärbatterien genannt. Akkus eigenen sich vor allem für Geräte, die einen hohen Energiebedarf haben. Dazu gehören Laptops, Bohrmaschinen und E-Bikes. Für digitale Thermostate sind sie daher nicht optimal geeignet, weil diese eine stetige geringe Energiemenge benötigen. Darüber hinaus entladen sich Akkus bei Nicht-Nutzung oft selbst. Wenn die Thermostate in den wärmeren Monaten also nicht „arbeiten“, besteht die Gefahr, dass der Akku zum Start der nächsten Heizperiode leer oder sogar kaputt ist. Um dem vorzubeugen, sollten Akkus in der Regel mindestens alle sechs Monate aufgeladen werden, was einen hohen Arbeitsaufwand bedeutet. Zudem ist für die Aufladung zusätzliches Equipment in Form von Aufladestationen nötig, die einerseits Geld kosten und andererseits einen erhöhten Materialverbrauch bedeuten. Nicht zu vernachlässigen ist außerdem die Brandgefahr, die von Akkus ausgeht.

„Energy Harvesting“

Beim „Energie Ernten“ wird Energie aus der Umgebung gewonnen, indem Bewegung, Licht oder Temperaturunterschiede umgewandelt werden. Ein Beispiel hierfür sind integrierte Solarzellen auf Geräten. Bei Heizkörperthermostaten erfolgt die Energiegewinnung aus dem Temperaturgefälle zwischen Vorlauf- und Umgebungstemperatur. Das Verfahren gewährleistet eine autarke Energieversorgung solange die Energiequelle – hier die Temperaturdifferenz – vorhanden ist. Das bedeutet jedoch im Umkehrschluss, dass für die Funktionsfähigkeit der Thermostate bzw. Sensoren eine hohe Vorlauftemperatur nötig ist, um genügend Energie zu „ernten“. In sanierten, gut gedämmten Gebäuden ist allerdings eine immer niedrigere Vorlauftemperatur möglich, sodass die Energy-Harvesting-Methode nicht für jedes Gebäude geeignet ist.

Stromkabel

Wie bei einer Stehlampe oder einem Toaster ließen sich digitale Thermostate theoretisch auch über ein Stromkabel mit Energie versorgen. Das ist grundsätzlich möglich, weil die Thermostate naturgemäß auf ihrer Position am Heizkörper festmontiert sind. Jedoch würde die Kabellösung zu jedem einzelnen Heizkörper einen enormen baulichen, zeitlichen und finanziellen Aufwand bedeuten. Im Sinne einer einfachen Installation, die innerhalb von eins bis drei Tagen und im laufenden Betrieb stattfinden kann sowie ohne bauliche Veränderungen auskommt, ist die Stromkabellösung für digitale Thermostate folglich in keinem Fall zu empfehlen.

 

Warum sind Batterien für intelligente Thermostate die sinnvollste Lösung?

Zwar wirken Akkus auf den ersten Blick als nachhaltigste Lösung, da sie länger verwendet werden können und somit weniger Müll verursachen. Doch aufgrund der Eignung für unterschiedliche Verwendungszwecke und benötigtem Zusatz-Zubehör lohnt sich ein genauerer Blick.

Denn Batterien verbrauchen im Vergleich zu Akkus nur die Hälfte des Batterievolumens (vgl. Bischofberger, Catherine (2021): „Are primary batteries a sustainable option?”). Folglich werden für die gleiche Leistung je Thermostat entweder zwei Batterien oder vier Akkus benötigt. Akkubetriebene Heizkörperthermostate sind außerdem aufgrund des Aufwands beim regelmäßigen Ausbauen, Anschließen an die Ladestation und Wiedereinbauen eher für kleine Gebäude mit maximal 20 Thermostaten geeignet. Zwar müssen auch Primärbatterien gelegentlich getauscht werden, jedoch weniger häufig und mit weniger Aufwand: Thermostatkappe abnehmen, leere Batterien entnehmen, neue einsetzen, fertig.

Sowohl Batterien als auch Akkus verursachen CO2e-Emissionen: Bei der Produktion, dem Aufladen und der Entsorgung. Hierbei ist jedoch das Maß entscheidend und der positive Effekt, der durch den Einsatz der Batterien entsteht, darf nicht unterschätzt werden. Denn ohne eine Reduktion des allgemeinen Energiebedarfs ist eine Abkehr von fossilen Brennstoffen und somit die Erreichung der Klimaziele nicht möglich.

Mit Blick auf die Energieeinsparungen durch die batteriebetriebenen intelligenten Thermostate sind somit die entstehenden Batterie-Emissionen legitimierbar. Denn diese sind im Verhältnis zu den erreichbaren CO₂e-Einsparungen (mit vilisto bis zu 32 Prozent) verschwindend gering – laut Berechnungen des Beratungsunternehmens ConClimate liegen sie beispielsweise bei den von vilisto verwendeten Lithiumbatterien bei nur rund 0,1 Prozent. Alternativen wie Akkus würden lediglich 0,02 Prozent weniger CO2e verursachen, gleichzeitig aber einen enormen Arbeits- und Logistikaufwand für die Gebäudebetreibenden bedeuten.

Solange es keine zuverlässige klimaneutrale Energieversorgung für die intelligenten Thermostate gibt, bleibt Anbietern nur der Ausgleich des CO₂-Fußabdrucks. vilisto arbeitet hier mit ConClimate zusammen und finanziert mit der Kompensation verschiedene Klimaschutzprojekte. ➡️ Mehr dazu finden Sie hier: Unser Beitrag zum Klimaschutz.

 

Was geschieht mit leeren Batterien?

Die leeren Lithiumbatterien werden über ein Recyclingverfahren wieder dem Materialkreislauf zurückgeführt. Anbieter wie die Stiftung GRS sortieren die zurückgesendeten entleerten Batterien und trennen diese nach elektrochemischen Systemen und Größe. Anschließend beginnt der Wiederverwertungsprozess, um Sekundärrohstoffe rückzugewinnen. Dabei werden die Lithiumbatterien über ein vakuumdestillatives Verfahren in einzelne Bestandteile zerlegt, um beispielsweise das nickelhaltige Eisen und Ferromangan für den Einsatz als Legierung wiederzugewinnen.

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