Nachhaltigkeit und Lebensfreude: Schwitzen in den drei Sauna-Modellen Hamam, Finnland, Ländle 

Ich sauniere für mein Leben gern. Neben der Entspannung hilft es, (meist) gesund über den Winter zu kommen. – Mangels Keller und Garten baute ich vor fünf Jahren eine Sauna in mein 6,5 Quadratmeter großes Büro ein. Ein voller Erfolg bei Familie und Freunden, die jetzt noch viel lieber vorbei kommen. Dann besuchte mich meine 13-jährige Nichte Paula und entfachte eine Diskussion um die Umweltverträglichkeit…

Nutzungsplan im Einklang mit Sonne und Wind

Zusammen stellten wir einen Plan auf: Die Sauna solle möglichst vormittags und nachmittags laufen. So dass die im Überfluss vorhandene Solarenergie genutzt werden kann. Für den Betrieb am Abend lohnt ein Blick auf die Wetterkarte. Bläst der Wind, dann ist die Saunanutzung kein Problem. Bläst er nicht, so achte ich auf die Betriebszeit: Nach 20 min hat die Sauna eine Temperatur von 60°C. Mit Aufgüssen machen auch 60°C richtig Spass. Meist belasse ich es abends bei einem Saunagang. So dass die Sauna insgesamt 40 min läuft.

Kurz berechnet

• Energieverbrauch pro Saunagang

  Gegeben: 
  Leistung des Ofens P= 3,6 kW
  Nutzungszeit t= 0,667 h

  Gesucht: 
  Umgesetzte elektrische Energie E
  E = P ∗ t = 3,6 kW ∗ 0,667 h = 2,40 kWh

• Kosten pro Saunagang

  Gegeben: 
  Strompreis bzw. Preis der elektrischen Energie k= 0,30 € pro kWh

  Gesucht: 
  Kosten für diese Energie K
  K = E ∗ k = 2,40 kWh ∗ 0,30 € / kWh = 0,72 €  

Fass-Sauna

Paula ist übrigens mindestens zweimal im Monat am Wochenende zu Besuch. – Sie liebt Sauna. So auch letztes Wochenende. Da ist dann unsere Diskussion neu entfacht. Sie zieht mit Ihren Eltern bald in ein Häuschen bei Tuttlingen. Dort gibt es genug Platz im Garten für eine eigene Sauna, ein Saunafass. Gerade aber im Winter, bei niedrigen Außentemperaturen wäre der kleine Ofen überfordert. Es bedarf eines wesentlich leistungsstärkeren Heizgeräts. Selbst für ein kleineres Fass sollte der Ofen mindestens sieben Kilowatt besitzen. Bleiben wir zum Vergleich bei einem Saunagang (20 min) mit einer Stunde Vorheizzeit – draußen dauert das Vorheizen länger:            
7 kW x 1,33 h = 9,3 kWh

Bei zwei Saunagängen pro Woche wären das ein Stromverbrauch von gut 1.000 kWh pro Jahr (2 x 56 x 9,3 kWh). Das entspricht immerhin der Hälfte des durchschnittlichen Gesamtstromverbrauchs eines Zwei-Personen-Haushalts (Mehrfamilienhaus). 

Beliebt ist zudem die Möglichkeit, Fasssaunen mit Holzöfen zu heizen. Doch dabei können CO₂ und gesundheitsschädliche Stoffe wie Feinstaub entstehen…

Wir suchen im Internet nach weiteren Alternativen und stoßen glücklicherweise auf ein jüngst veröffentlichtes Projekt einer jungen Forschergruppe der Uni Stuttgart: Null-Energie-Sauna. 

Bild: Energiesystem „Null-Energie-Sauna“, bestehend aus Erneuerbaren Energiequellen, Sauna sowie Energiespeicher und -wandler. / © Universität Stuttgart/IES

Null-Energie-Sauna

Die Studenten der Uni Stuttgart wollen zeigen, „dass Nachhaltigkeit und Lebensfreude nicht im Widerspruch stehen müssen“, sagt dazu ihr Professor André Thess vom Institut für Technische Thermodynamik. 

Die Null-Energie- Sauna generiert und speichert ihre gesamte Wärme lokal und CO₂-neutral aus erneuerbaren Energien. Sie stellt also, ähnlich dem „Nullenergiehaus“, ein energieautarkes System dar. 

Damit die „Null-Energie-Sauna“ aber tatsächlich umweltfreundlich ist, sollte sie besonders langlebig sein. Da elektrische Energiespeicher wie Batterien diese Anforderung mit ihrem derzeitigen technischen Stand nicht erfüllen, steht ein ausgeklügeltes Energiespeicher- und Wandlersystem im Zentrum des Konzepts.

Saunatypen und Klimazonen

Doch Sauna ist nicht gleich Sauna: Während Europäer es überwiegend heiß und trocken mögen (finnische Sauna), wird im Orient das Dampfbad (Hamam) bevorzugt, in dem eine höhere Luftfeuchtigkeit und niedrigere Temperaturen herrschen. Gleichzeitig ist in Europa eine hohe Verfügbarkeit an Windenergie gegeben, während im orientalischen Raum Sonnenenergie nahezu unbegrenzt verfügbar ist. – Für beide Saunavarianten und Standorte hat das Institut für Energiespeicherung der Universität Stuttgart in Kooperation mit dem Institut für Technische Thermodynamik des DLR mögliche Konzepte erarbeitet.

Schematische Darstellung der Konzepte für eine windbetriebene finnische Sauna, ein solarbetriebenes Hamam und eine hybride Anlage für süddeutsche Klimabedingungen.

Bild: Schematische Darstellung der Konzepte für (v.l.n.r.) eine windbetriebene finnische Sauna, ein solarbetriebenes Hamam und eine hybride Anlage für süddeutsche Klimabedingungen. / © Universität Stuttgart/IES

Hamam

Das Konzept für das Hamam sieht entsprechend eine Versorgung durch Sonnenenergie vor. Seine Innovation besteht in der direkten Erzeugung von Dampf. Die Energiespeicherung erfolgt mittels sogenannter Latentwärmespeicher (PCM-Speicher), deren Material bei der Aufnahme der Wärme schmilzt und sich bei der Abgabe wieder verfestigt (ähnlich den bekannten Taschenwärmern).

Da traditionelle Hamams bisher meist mit Holz befeuert werden – alleine in Marokko werden dafür alljährlich rund 5.000 Hektar Wald gefällt – erhoffen sich die Wissenschaftler neben der Reduktion von Treibhausgas-Emissionen auch einen nachhaltigen Schutz der Umwelt.

Finnische Sauna

Das Konzept für die finnische Sauna baut auf einer klassischen Windmühle auf. Es beinhaltet die Ankopplung an eine Kleinwindanlage und die Integration eines innovativen Energiespeicher- und Wandlersystems. Das Energiespeicher- und Wandlersystem umfasst einen mechanischen und thermischen (Wärme) Energiespeicher sowie einen elektrischen Generator und eine Wärmekraftmaschine. – Mechanische Energiereicher sind beispielsweise Pumpspeicher Kraftwerke, auch Wasserpumpspeicher genannt. 

Schwaben-Modell (Ländle)

„Jetzt wird es interessant“, ruft Paula. Das Schwaben-Modell ist speziell auf die klimatischen Bedingungen Süddeutschlands zugeschnitten. Es soll zukünftig auch für private Nutzer erschwinglich sein. 

Dieses Modell kombiniert Photovoltaik-Module für die Stromversorgung von Pumpen, Beleuchtung etc. mit Solarthermie-Kollektoren für die Wärmeerzeugung und -speicherung. Kernstück ist der hybride Dampf- und Wärmespeicher. Das System besticht durch seine Einfachheit und Effizienz und soll einmal einen flexiblen Saunabetrieb im heimischen Garten ermöglichen.

Noch ein wenig Geduld Paula

Die Nachwuchsforscher haben ihre Erfindungen bereits zum Patent angemeldet. Als nächsten Schritt träumen sie von einem Prototyp, in dem man auf dem Campus der Universität Stuttgart in Vaihingen ins Schwitzen kommen kann. Hierzu möchte das Institut für Energiespeicherung eine studentische Arbeitsgruppe initiieren, die an der Demonstration und Kommerzialisierung der „Null-Energie-Sauna“ mitwirkt.

Weitere Infos bekommst Du bei:
Micha Schäfer, Universität Stuttgart, Institut für Energiespeicherung, Tel.: 0711 685-62662, Mail: schaefer (at) ies.uni-stuttgart.de

Das Forscherteam – oder die, die für ihr Leben gerne saunieren: 
Micha Schäfer, Julian Vogel und Daniel Pfeiler, Prof. André Thees

Text:
Infos rund um die Null-Energie-Saunen: Andrea Mayer-Grenu, Hochschulkommunikation Universität Stuttgart / Aufbereitung inkl. Büro- und Fass-Sauna für wewws.de: dirk