Bei teuren und wenig erprobten technische Lösungen besteht eine gewisse Gefahr, dass sie als Fehlschlag enden. Der Einbau erneuerbarer Heizsysteme in Mehrfamilienhaus-Bestandgebäude ist ein solcher Fall. Technisch können kaskadierende Wärmepumpen in Verbindung mit Photovoltaik und Spitzenlastkesseln oder Fernwärme zur Absicherung sehr komplex werden. Und auch das Geschäftsmodell mit verschiedenen Standbeinen aus dem Wärmeverkauf, Mieterstrom und Solarstrom-Vermarktung ist kompliziert (Siehe Alle suchen Lösungen – pv magazine Deutschland in unserer aktuellen Magazinausgabe – premium content). Timo Leukefeld, Honorarprofessor an der Berufsakademie Glauchau, der Technischen Universität Bergakademie Freiberg und Teil des „Autarkieteams“, befürchtet, dass allein durch die Komplexität Gebäudeeigentümer bei der Entscheidungsfindung blockiert sind und es auch die Finanzierung ihrer Vorhaben erschwert. Wenn solche Lösungen dennoch gebaut werden, drohten fehlerhafte Installationen durch überforderte Handwerker und spätere Probleme bei Reparaturen oder der Wartung, so Leukefeld.
Schwerpunkt Elektrisch Heizen im Bestand
Wärmepumpen- oder Infrarotheizungen für Neubauten sind schon beinahe Standard. Doch wenn man die Energiewende voran bringen will oder die alten Gasheizungen in Bestandshäusern kaputt gehen, was macht man dann? Für Bestands-Einfamilienhäuser gibt es bereits etliche Beispiele, doch für Bestands-Mehrfamilienhäuser sind die Herausforderungen noch groß.
Wir haben uns in der pv magazine Augabe November 2021 den Stand der Entwicklung angesehen (Premium Content):
- Welche Möglichkeiten gibt es derzeit bei Bestands-Mehrfamilienhäusern mit Photovoltaik und Wärmepumpen und was sind die Alternativen?
- Mit Wärmepumpe und Solarstrom in vier Wochen saniert
- Ein Blockheizkraftwerk kann Zeit erkaufen
- Da geht noch was – Effizienz von Wärmepumpen
- Wann ist eine Infrarotheizung sinnvoll?
In der pv magazine Ausgabe November 2020 finden Sie dazu:
- 20 Jahre altes Einfamilienhaus mit neuer Photovoltaik-Indachanlage und Luftwärmepumpe
- FAQ: Wärmepumpe im Bestand
- Wer erlaubt es, eigenen Solarstrom und gleichzeitig den günstigen Nebentarif zu nutzen?
- Schluss mit Gasheizungen im Bestand
- Wärmepumpe im Generationenwohnpark
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Er bezieht das vor allem auf Flüssigkeitsheizungen wie beispielsweise Wärmepumpen oder Hybridsysteme, die nach seiner Ansicht wartungsintensiv ssind und bei der Erstinstallation durch die Verlegung von Heizungsrohren, Verteilerkästen, hydraulischem Abgleich und aufwändigen Steuerungen hohe Anschaffungskosten verursachen und durch die Komplexität sehr störanfällig sind.
In seinen Bauprojekten mit Immobilienunternehmen und Banken geht er diese Schwierigkeiten nun von zwei Seiten an – sowohl von der wirtschaftlichen als auch von der technischen Seite. Auf der wirtschaftlichen Seite will er die Einfachheit zurückbringen, durch „maximale Intransparenz“ wie er sagt. Dahinter verbirgt sich ein interessantes Geschäftsmodell, nämlich die Flatrate-Miete, in der für die Mieter bereits die Stromversorgung, die Wärmeversorgung und das warme Wasser enthalten sind. Je nach Projekt können sogar sommerliche Kühlung, ein Elektroauto-Carsharing und weitere Dienste rund ums Wohnen dazukommen. Auf der technischen Seite hat sich Leukefeld, der eine Professur für Solarthermie hält und viele Häuser, darunter sein eigenes, um einen großen Saisonpufferspeicher gebaut hat, völlig von wasserführenden Heizsystemen verabschiedet. Stattdessen baut er nun mit Infrarotheizungen, die er zu einem Großteil mit Strom aus Photovoltaik betreibt. Ein zentraler, industrieller Batteriespeicher gehört ebenso zum Konzept, wie Boiler für die Warmwasserbereitung direkt in jeder Wohnung.
Miete ohne Verbrauchszähler
Leukefeld ist überzeugt, die Investition eines Immobilienunternehmens in eine bessere Dämmung und ausgefeilte erneuerbare Heiztechnik, wird sich selbst nicht amortisieren und schon gar nicht Warmmieten-neutral. „Wärme ist defizitär“, fasst er zusammen. Es gibt viele Gründe, die die Wärmevermarktung für Vermieter zunehmend unattraktiv machen. Dazu gehören die gestiegenen Anforderungen an die Erfassung und Abrechnung des Verbrauchs, der sinkende Wärmebedarf, der das Verhältnis von Nutzwärme zu Wärmeverlusten im Rohrsystem und bei der Produktion ungünstig verschiebt. Das Dämmen an sich wird teurer, wegen der gestiegenen Anforderungen und vor allem wegen des Handwerkermangels. Und im Kontrast zu alledem stehe die heutige sehr billige Wärmeerzeugung zum Beispiel mit Gasheizungen, die monetäre Einsparungen kaum möglich mache.
Darum müsse eine Mischkalkulation und eine Querfinanzierung über andere Energieformen die Wärme mittragen, erläutert Leukefeld. So weit haben das viele andere Anbieter auch bereits erkannt. Mit der Flatrate-Miete geht Leukefeld noch einen Schritt weiter. Denn wer damit auch den Haushaltsstrom abdecke, müsse sich nicht mit unattraktiven Mieterstrommodellen abgeben. Er müsse nicht einmal für jeden Mieter einen eigenen Zähler einbauen und somit weder für Smart Meter noch für den Messstellenbetrieb aufkommen. Stattdessen bekämen die Mieter eine feste Miete für bis zu zehn Jahre zugesichert und ein großzügiges Energiekontingent, das sie nicht überschreiten sollten. Das Haus wird zur Blackbox, in der sich Über- und Unterschreitungen ausgleichen. Für die Mieter vereinfacht sich die Entscheidung für oder gegen die Wohnung auf die Frage: „Kann ich mir die Miete leisten“, denn Überraschungen durch Neben-, Heiz- und Betriebskosten sollte es nicht geben. Im Gegenzug wird Sparsamkeit auch nicht belohnt.
Der Vermieter hätte durch diese Lösung inklusive aller Kosten auskömmliche und sichere Einnahmen, vorausgesetzt, die Energielösung ist so konzipiert, dass sie zu sehr vorhersehbaren Kosten produziert, sagt Leukefeld. Dafür müsse die Technik einfach, preisgünstig und wartungsarm sein.
Hoher Dämmstandard nötig
Das ideale Haus für sein Konzept ist entweder im KfW-55-Standard neu gebaut oder kernsaniert, mit schweren dicken Wänden aus Ziegeln oder Beton und es hat große nach Süden ausgerichtete Dachflächen und Fassaden. „Das bietet nicht jedes Gebäude, das ist klar. Aber es ist im Neubau möglich, wenn man ihn entsprechend plant und in etwa 25 Prozent der Altbauten,“ so Leukefeld.
Ein Altbau, bei dem die Sanierung gerade begonnen hat, steht in Aschersleben. Es ist ein typischer niedriger DDR-Plattenbau mit drei Etagen. Die Eigentümer wollten ihn eigentlich abreißen lassen. Stattdessen wurde er völlig entkernt und nur die Betonwände, die einst unter hohen CO2-Emissionen produziert wurden, bleiben stehen. Leukefelds Team plant, das Haus um eine Etage aufzustocken und sorgfältig zu dämmen. Nach der Ertüchtigung der Hülle erhält das Haus eine zweite Haut aus Solarmodulen. Geht alles nach Plan, sinkt der Wärmebedarf auf 34 Kilowattstunden pro Quadratmeter im Jahr. Hinzu kommt der Energiebedarf fürs Trinkwasser. Der gesamte Energiebedarf für die 22 Wohnungen inklusive dem Strombedarf für die Haushalte und dem Allgemeinstrom würde sich auf 126.000 Kilowattstunden belaufen. Die gesamte Photovoltaik-Anlage beträgt 176 Kilowattpeak.
Geheizt wird dann nur noch durch Infrarotstrahler. Infrarotheizungen sind zwar nicht so effizient wie Wärmepumpen, dafür produzierten sie die Wärme direkt vor Ort und ohne Verluste im Leitungsnetz, reagierten nicht so träge und die Strahlung erzeuge schon bei niedrigeren Raumtemperaturen ein behagliches Gefühl, erläutert Leukefeld. Im Zusammenspiel mit massiven Wänden gewinne das Gebäude zudem thermische Trägheit. Die Anschaffung und Installation einer Infrarotheizung ist deutlich günstiger als die von Wärmepumpen, da nur Stromkabel verlegt werden müssen.
In Leukefelds Vergleichsrechnung verursachen Wärmepumpen neben hohen Anschaffungs- und Installationskosten auch noch Wartungskosten, die sich über die jährlichen Energieeinsparungen bis zum Zeitpunkt der Ersatzinvestition nicht ausgleichen. Diese Annahmen lassen sich aber nicht verallgemeinern. Vorausgesetzt werden eine sehr gute Dämmung und ein hoher Photovoltaik-Ertrag. Um den Warmwasserbedarf zu decken, setzt Leukefeld künftig Boiler ein, die zwei Heizstäbe enthalten. Einer steht für die Steuerung durch den Mieter zu Verfügung und einer wird vom Energiemanagement angesteuert, um damit solare Überschüsse zu puffern. Hinzu kommt ein zentraler Batteriespeicher mit 120 Kilowattstunden Kapazität.
Zubrot durch Energiemanagement
„Wir simulieren das Gebäude für die ersten zehn Jahre, inklusive der Degradation der Solarmodule und des Speichers.“ Das Ziel, den Energiebedarf des Gebäudes für Heizung, Warmwasser und Haushaltsstrom zu mindestens 50 Prozent zu decken, werde nach dieser Simulation mit 59 bis 64 Prozent Autarkie erfüllt.
Mit den Einnahmen aus der Mischkalkulation durch die Flatrate-Miete könne der Vermieter die Kosten für die Sanierung und lukrative Zusatzeinnahmen generieren, ist Leukefeld überzeugt. Interessant sei es aber auch, externe Dienstleister mit einzubeziehen. So könne ein Energieversorger die Installation der Technik und die Betriebsführung übernehmen. Er sichert dem Vermieter ein festes Energiekontingent zu und kann dann eigenständig noch weitere Geschäftsmodelle aufsatteln. So könnte er die Kapazität des Batteriespeichers für zusätzliche Netzdienstleistungen einsetzen, lokal Ladeinfrastruktur beliefern und sommerliche Überschüsse im Quartier vermarkten, zählt Leukefeld auf.
Einige Energieversorger würden sich schon für den Betrieb seiner Bauprojekte interessieren, denn sie müssten sich langfristig neue Geschäftsmodelle erschließen und somit Einnahmen, die unabhängig von der einzelnen verkauften Kilowattstunde seien. Allerdings, auch dieses Geschäftsmodell muss zunächst in der Praxis gebaut und erprobt werden.
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Viel Spaß mit extrem hohen Strompreisen und sehr geringen PV Ertrag im Winter. Besonders wenn man keine Mieter hat die aus Prinzip Energieverschwendung vermeiden.
Ich kenne das Problem aus meinem neu gedämmten Haus. Ich habe noch Nachtspeicheröfen. Eine Gas/Öl-Heizung rentiert sich bei dem niedrigen Energieverbrauch nicht. Rechnet man noch Wartung und Instandhaltung ein, kommt das auf das Selbe raus, auch wenn Strom das doppelte kostet…
Wir haben das genauso umgesetzt.
Teilinklusivmiete In der Wärme und Hausstrom inkludiert ist.
Wir rechnen nur noch das Wasser ab. (Weil uns dazu die validen Verbrauchsdaten fehlen, soll zukünftig auch inkludiert werden)
30 Appartement Haus in Frankfurt, aus den 1960ern auf KFW 40 Standard gebracht (25cm Dämmung mit Cellulose, Fassadensanierung mit vorgefertigten Holzbaumodulen mit schon vormontierten Fenstern) mit einer 10kw Wärmepumpe werden 1100m2 beheizt, 30kwp PV-anlage am Dach und fassade, Wärmeluftrückgewinnung, inkl Einbeziehung der Gewerbeeinheit im EG(Abwärme geht an die Mieter)
Wir zählen zwar alles(Strom,Wasser, Wärme), rechnen aber keine Verbräuche mehr ab um die ablesemafia wie Techem etc auszumerzen. Internet und Fernsehen wird ebenfalls zur Verfügung gestellt und in Miete inkludiert.
Übrige Kosten(verbrauchsunabhängig) werden weiterhin normal umgelegt.
PV-strom wird nicht eingespeist sondern Überkapazität über Mining PC in etherum umgewandelt .
Baubeginn November 2021, Fertigstellung 2022.
Und das alles im bewohnten Zustand!!!
Beat this Mr. Prof 😉
Totes Modell, da sich Batteriespeicher auch vom rechnen….
Strom Direktheizungen machen dich nur dann Sinn wenn man fast ein Passivhaus hat. Bei jedem normalen Haus rechnet sich eine Wärmepumpe schnell wenn man ein realistisches Angebot hat.
Bei mir war die fbh schon drin. Die LWWP hat mich 8000€ gekostet und eine Woche Arbeit. Sie spart mir gegenüber Strom direkt Heizungen ca. 3100€/a. Ich glaube die Investition hat sich gelohnt…
Und wo braucht eine Wärmepumpe den bitte viel Wartung? Ich reinige die Schmutzfänger und das war’s. Die Gasheizung braucht mehr Wartung und den Schornsteinfeger.
Ich halte das erreichen der ambitionierten Projekt Ziele was die Autarkie angeht für nicht realistisch würde aber gerne in einem Bericht in 10 Jahren anderes lesen. Der dammstandart müsste Auchauch besser im Passivhaus Bereich liegen und nicht im kfw55 Bereich . Auch glaube ich nicht das die Kosten des Speichers in Relationen zum Nutzen stehen – zur Wärmeversorgung im Winter wird es wohl nichts zu speichern geben. Schön wäre es wissenschaftl gewesen wenn ein zweiter gebaürekomplex mit gleichen dammstandart und PV, aber mit wassergeführter Flächenheizung und einfachen Luftwärmepumpen ausgestattet , errichtet würde. Ich wage es zu behaupten daß ein solches System mit einem cop von über 4 den Infrarotheizungs system hoch überlegen sein wird. Also das Geld für den Speicher lieber in die Flächenheizung investieren!
Genau, hier fehlt einfach der Vergleich. Wie viel kostet die wasserführende Heizung in der Abschaffung mehr und was kostet die Infrarotheizung im Betrieb mehr. Ohne diese beiden Zahlen kann man den Artikel glauben oder nicht. Mit Flächenheizung kommt eine LWWP bei akzeptabler Dämmung auf eine Jaz größer 4. Da wird dann schon einiges an Strom eingespart.
Im Photovoltaikforum wurde auch y mal vorgerechbet, dass sich aussuchen nicht lohnen. Also wenn sie Dämmung auch nicht auf oder Nähe passiv Haus Niveau befindet ist das hier eine schöne Werbeanzeige aber nicht mehr.
Es ist in sehr interessanter Ansatz, den ganzen Aufwand für Messgeräte, Ablesung und Abrechnung einfach aus einem Gebäude heraus zu planen und dadurch maximale Intransparenz zu schaffen, wie es Prof. Leukefeld nennt.
Allerdings wundert es mich sehr, dass gerade Prof. Leukefeld, der eine Professur für Solarthermie hält und viele Häuser, darunter sein eigenes, um einen großen Saisonpufferspeicher gebaut hat, sich völlig von Wasser führenden Heizsystemen verabschiedet hat.
Gerade Großwohngebäude, die i. d. R. einen über den Tag verteilten Heiz- und Warmwasserbedarf haben, eignen sich sehr gut für den Einsatz von Solarthermie. Es ist klar, dass es mehr kostet, Rohre zu verlegen als Kabel. Allerdings ist auch die Solarthermie eine Sonnenenergie, bei der man sich von keinem Staat und von keinem Netzbetreiber überwachen lassen muss. Sie benötigt auch keinen Kamin und nur wenig Wartung. Vermutlich ist der Plattenbau, bei dem er seine Theorie ausprobieren will, für ihn ein Übungs- und Vorzeigeobjekt.
Ich selbst habe schon in einem Mehrfamiliengebäude gelebt, bei dem, widerrechtlich, die Energiekosten für Heizung und Warmwasser nicht abgerechnet wurden. Deshalb wurde von den Bewohnern die Energie im großen Stil vergeudet, nach dem Motto: „Was nichts kostet ist nichts wert.“
Das ist sicher nicht das, was Herr Prof. Leukefeld damit bezweckt.
Ich habe vor 2 Jahren aus meinem Einfamilien-Bungalow (Bauj. 1976, saniert mit WDVS, Fenster mit 3-Scheiben-Verglasung, Dachbodendecke wärmegedämmt) die Öl-Heizung entfernt und alles komplett auf eine funkgesteuerte Infrarot-Deckenheizung umgestellt. Die Warmwasserversorgung geschieht über einen 120l-Warmwasserbeuler.
Die erste Erfahrung war: die IR-Strahler müssen eine hohe Strahlungstemperatur von 115-125°C haben, die Anheizzeit muss möglichst kurz sein. Dieses bedeutet, dass die Oberfläche der Strahler lichtdurchlässig und dünn sein muss, damit die IR-Strahlen (Lichtstrahlen) ohne Materialwechsel und ohne Aufheizzeit direkt in den Raum hineinstrahlen können. Die Effizienz ist dann am größten. Die Steuerung des Energieverbrauchs geschieht durch Intermittieren (ein- und ausschalten), d. h. nachts und wenn niemand im Raum ist, wird die Heizung abgeschaltet.
Seit Nov. 2020 wird täglich der Stromverbrauch gemessen. Bis heute sind jeden Monat im Schnitt 234,95 € Energieverbrauch angefallen. Dabei entfielen auf den Allgemeinstrom 98,43 € und auf die Heizung 136,52 € pro Monat.
Die Verbrauchskosten unserer Ölheizung waren, je nach Heizölpreis billiger oder teurer. Unser Gewinn sind aber zusätzliche 2 Räume, Wegfall der Schornsteinfeger- und Emissionsmessungskosen und alle Reparatur- und Wartungskosten. Die Anschaffungs- und Installationskosten waren lächerlich gering.
Die Installation einer PV-Anlage mit Batteriespeicher ist für nächstes Jahr geplant in der Hoffnung, dass es dann die ersten Graphen-Batterien mit hoher Energiedichte geben wird.
Der hier verfolgte Ansatz von Hr. Leukefeld ist eine von vielen Heizungsoptionen – es ist nur natürlich, dass man das nicht generell ablehnen sollte – aber auch nicht verallgemeinert empfehlen. Es gibt die vdi-Richtlinie 2067 zum Heizungs-Vollkosten-Vergleich. Hier lassen sich die verschiedenen Kostenarten (Investition bzw. Abschreibung inkl. Finanzierungskosten, Wartung, verbrauchsgebundene Kosten) aufschlüsseln. Je nach Gebäude (Orientierung, Fenstergröße, Wärmeverluste, solare Strahlungsgewinne, bis hin zu Nutzeranzahl und Nutzerverhalten) wird es unterschiedliche „Gewinner“-Konzepte geben…
Bzgl. Infrarotheizungen gibt es von der TU Kaiserslautern einige interessante Vergleichsstudien. https://www-user.rhrk.uni-kl.de/~kosack/forschung/?INFRAROT-STRAHLUNGSHEIZUNG
Nachtrag zum obigen Kommentar: Forschungsprojekt „Potenzial von IR-Heizsystemen für hocheffiziente Wohngebäude (Kurztitel: IR-BAU)
https://www.htwg-konstanz.de/fileadmin/pub/ou/energie/Forschung/IR-Bau/Abschlussbericht_Forschungsprojekt_IR-Bau.pdf
Hier auch der PV Magazine Podcast dazu! https://www.pv-magazine.de/2020/06/18/pv-magazine-podcast-infrarotheizungen-und-photovoltaik-eine-alternative-im-neubau/
In Südeuropa ist es Üblich das jede Wohnung einen Warmwasserboiler hat. Der kann so montiert werden das nur Bad und Küche mit Warmwasser versorgt werden spart schon mal gedämmte Rohre zu den Zapfstellen. Ich hatte früher noch mehr eingespart in dem für die Küche und das Bad jeweils einen Durchlauferhitzer erhielten. Die sind in der Anschaffung preisgünstig, heizen das Wasser nur wenn der Wasserhahnen auf ist und man brauch zu den Zapfstellen nur Kaltwasserleitungen legen.
Wir sind derzeit auf der Suche nach einem neuen Heizungssystem. In diesem Zuge kam uns dieser Beitrag sehr gelegen. Vielen dank für diese Inspiration.