Netzunabhängige Solarstrom-Heizung beheizt Doppelhaus

Während vielerorts versucht wird, den Endenergiebedarf von Gebäuden soweit wie möglich zu reduzieren, um den KfW 55 Effizienzhaus-Standard zu erreichen, ist man im oberfränkischen Gundelsheim schon einen entscheidenden Schritt weiter. Mit gerade einmal 4,9 kWh/m²a geht der Endenergiebedarf von zwei dort gebauten Doppelhaushälften stark gegen null – und das, obwohl das Gebäude ausschließlich mit Strom beheizt wird! Zum Vergleich: Selbst ein Passivhaus benötigt noch zwischen 15 und 25 kWh/m²a!

Photothermie-System

Möglich wird dies durch das Ebitsch Photothermie-Heizsystem, das den Strom aus der 92 m² großen PV-Anlage optimal nutzt, um im Winter für Wärme, im Sommer für Kühlung und das ganze Jahr über für frisches Warmwasser zu sorgen. Herzstück der Anlage ist der Ebitsch 2Max Saisonwärmespeicher. Mit einem Speichervolumen von 44.000 Litern und hervorragenden Dämmwerten ist dieser in der Lage in Wärme gespeicherte Sonnenenergie in den Winter zu retten. Und nicht nur das: Ein intelligentes Wärmemanagement-System mit einem von der Firma Ebitsch Energietechnik entwickelten und patentierten Multifunktionsventil sorgt dafür, dass die Wärme immer optimal genutzt wird, sei es indirekt als Wärmequelle für den Ebitsch Photothermie-Converter oder direkt als Wärmelieferant, um zum Beispiel die Fußbodenheizung zu beschicken oder über den Hochleistungsplattenwärmetauscher Warmwasser zu bereiten.

Der große Vorteil des Systems ist allerdings, dass der Ebitsch Saisonspeicher anders als andere Großspeichersysteme vertikal, liegend verbaut werden kann und trotzdem als vollwertiger Schichtspeicher funktioniert. Möglich wird dies durch zwei thermisch getrennte Kammern und ein intelligentes Rohrsystem, das diese Kammern verbindet. Während die Hochtemperaturkammer heißes Wasser speichert, dass zur Brauchwassererwärmung genutzt wird, lassen sich in einer weiteren Kammer niedrigere Temperaturen abspeichern.

Obwohl ein solches System geradezu nach Solarthermie-Kollektoren schreit, die in der Übergangszeit das Wasser erwärmen und in den Speicher einschichten, ist man bei den beiden Doppelhaushälften in Gundelsheim bewusst einen anderen Weg gegangen. Dazu muss man wissen, dass die zwei Doppelhaus-Hälften im Bamberger Umland nicht das erste gemeinsame Projekt des Bauunternehmens Görtler & Schramm mit dem Hersteller des innovativen Heizsystems, der EBITSCHenergietechnik GmbH, ist. Und früher kamen tatsächlich Solarthermie- Kollektoren zum Einsatz. Bis man nach einer Vielzahl von Vergleichsmessungen, bei Projekten mit Solarthermie- und PV-Anlage mit gleichem Winkel und gleicher Ausrichtung, zu dem Schluss kam, dass PV-Module gerade in den Wintermonaten mehr Energie zur Verfügung stellen können als Solar-Kollektoren. Im Sommer dagegen mussten die Solarthermie-Kollektoren, nachdem der Speicher maximal beladen war, außer Betrieb genommen werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Aus dieser Erkenntnis wurde die Idee geboren: Wie wäre es, wenn man den PVStrom in Wärme wandeln könnte und, wenn der Speicher vollständig beladen ist, den übrigen Sonnenstrom selbst verwenden oder ins Netz einspeisen könnte?

Und genau dieses Konzept wurde in Gundelsheim realisiert. Die Doppelhaus-Hälften werden ausschließlich mit PV-Strom beheizt. Möglich wurde dies durch den von der Firma Ebitsch entwickelten Photothermie-Converter. Technisch gesehen handelt es sich dabei um eine modulierende Wasser/Wasser-Wärmepumpe, die bereits mit geringsten Stromleistungen ab 600W betrieben werden kann und einen  Luftwärmetauscher für die Außenaufstellung. So ist das Gerät auch in der Lage kleinste Erträge aus der PV-Anlage zu nutzen. Dank der intelligenten Steuerung und des immensen Speichervolumens des 2Max, kann der kostenlose Sonnenstrom immer optimal verwendet werden: An warmen Tagen nutzt der Photothermie-Converter den reichlich vorhandenen Strom und die Wärme im Freien, um den Speicher aufzuladen. Der, ebenfalls mit Solarstrom betriebene, Luftwärmetauscher erwärmt dazu Wasser, das dann abhängig von der Außentemperatur und dem Angebot an Sonnenstrom entweder direkt in den Speicher eingeschichtet oder als Wärmequelle für die Wasser/Wasser-Wärmepumpe verwendet wird. Auf diese Weise wird das System immer so optimiert, dass die Sonnenenergie optimal genutzt wird. Und selbst an sonnigen Januartagen mit eisigen Temperaturen, arbeitet der Photothermie-Converter noch gewinnbringend. Denn dann verwendet die Anlage den Solarstrom, um die Hochtemperaturkammer des Speichers aufzuladen. Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe des Photothermie-Converters nutzt dann den Solarstrom als Antriebsenergie und die kühleren Speicherschichten des 2Max-Saisonspeichers als Wärmequelle. Dies führt langfristig zur Auskühlung dieser Speicherschichten, was diese wiederum aufnahmefähig für kleinste Wärmeerträge macht.

An Tagen, an denen weder Solarerträge aus der PV-Anlage noch Wärmeerträge aus dem Luftwärmetauscher zu erwarten sind, greift das Heizsystem einfach auf die gespeicherte Wärme im Ebitsch 2Max zurück.

Praktischer Großspeicher

Um längere Kälteperioden zu überbrücken, ist natürlich ein großvolumiger Speicher notwendig. In Gundelsheim versorgt ein 44.000Liter Speicher beide Hälften des Doppelhauses. Während andere Großspeicher-Systeme im Haus untergebracht werden müssen und so teuren umbauten Raum belegen, wurde der horizontal liegende Ebitsch 2Max aus glasfaserverstärktem Kunststoff einfach unter der Süd-Terrasse der beiden Haushälften im Erdreich installiert. Über den sogenannten Technikdom werden alle notwendigen Leitungen in den Haustechnikraum geführt. Zudem beherbergt der Technikdom auch eine Frischwasserstation, die im Durchlauferhitzerprinzip immer für hygienische Warmwasserbereitung sorgt. Auch der Platzbedarf für die übrige Haustechnik hält sich in Grenzen. Der Photothermie-Converter benötigt kaum einen halben Quadratmeter Stellfläche. Die Steuerungselektronik für das Heizsystem und die PV-Anlage sowie der Wechselrichter fanden problemlos an der Wand platz.

Rechnet sich die hochwertige Anlagentechnik?

„Wir wollten ein Haus bauen, das zu fast 100 Prozent solar beheizt wird“, so der Bauherr einer der beiden Doppelhaushälften, Werner Deinlein. Als Energieberater rechnete er das Konzept natürlich bis ins Detail durch. Denn er und sein Bruder Günther Deinlein, ebenfalls Bauingenieur und Bauherr der anderen Haushälfte, fragten sich natürlich, ob ein Objekt mit einem solch aufwendigen Heizsystem am Ende auch verkäuflich sein würde. Denn das großzügige Haus mit zweimal 158 m² Wohnfläche war nicht für die Eigennutzung gedacht und zwei Käufer dafür müssen noch gefunden werden. „Wir haben das selbstverständlich durchgerechnet.“, so Günther Deinlein, „Natürlich ist der Anschaffungspreis um einiges höher als bei einem vergleichbaren Doppelhaus, das mit zwei billigen Gasthermen beheizt wird. Aber, wenn man allein die eingesparten Kosten, die man sonst jährlich für Gas oder Öl benötigen würden, mit den Mehrkosten für Kredit und Zinsen gegenrechnet, fallen diese Mehrkosten eigentlich nicht mehr ins Gewicht – wenn es denn überhaupt welche gibt. Und wenn wir die Entwicklung der letzten Jahre anschauen, können wir nicht davon ausgehen, dass die Preise für Energie stabil bleiben.“ So gesehen gehen die beiden Bauherren davon aus, dass die Käufer des Gundelsheimer Doppelhauses nach zwanzig Jahren deutlich weniger für das Wohnen ausgegeben haben als Käufer einer vergleichbaren Immobilie mit konventionellem, „billigerem“ Heizsystem.

Komfortable Kühlfunktion

Zudem bietet das Photothermiesystem, wie es in den Gundelsheim Doppelhaushälften installiert wurde, auch einen erheblichen Komfortgewinn. Denn das System kann nicht nur heizen, sondern auch kühlen. Dabei wird der Boden über die Fußbodenheizung sanft abgekühlt. Auch die Kühlfunktion nutzt den Strom der PV-Anlage und verursacht keine Betriebskosten. Ganz im Gegenteil: Im Laufe des Sommers wird der Speicher so mit der Hitze, die aus den Doppelhaushälften abtransportiert wird, aufgeladen.

Bewährte Haustechnik-Komponenten intelligent kombiniert

Das in Gundelsheim installierte Photothermie-System bringt die Vorteile bewährter Komponenten zusammen, um Sonnenenergie optimal zu nutzen – und das genau zu den Zeiten, wenn sie benötigt wird. So trägt die PV-Anlage selbst bei diffusen Lichtverhältnissen an trüben Wintertagen noch dazu bei, den Speicher zu beladen. Solarthermie-Kollektoren müssen bei solchen Wetterverhältnissen oftmals schon passen. Wird im Sommer dagegen keine Energie für die Heizung benötigt, lässt sich der produzierte Strom anderweitig nutzen. So erreicht das Photothermie-System eine wesentlich höhere Wertschöpfung pro qm-Dachfläche als Solarthermie. In Kombination mit dem Photothermie-Converter und dem 2Max-Saisonspeicher mit seinem innovativen Wärmemanagement, ergibt sich ein Heizsystem, das nicht nur zu 100 Prozent solar heizt, sondern mit Kühlfunktion und Frischwassertherme auch hohen Komfort bietet. Zudem ist das Photothermie-System nahezu wartungsfrei.

Kasten:
Die Firma EBITSCHenergietechnik GmbH hat auf Basis des bewährten Großspeichers 2Max ein Photothermie-System entwickelt, das PV-Strom äußerst effizient in Wärme umwandeln und langfristig speichern kann. Das Photothermie-System von Ebitsch erlaubt eine effizientere Beladung des Großspeichers, als dies mit Solarthermie-Kollektoren möglich wäre.

Energiekomponenten Doppelhaus:
Photovoltaik 14 kWp IBC Monosol
2Max Wärmespeicher 44m³
PV-Converter 3-12kW

Eckdaten Doppelhaushälfte:
KfW 55 Effizienshaus
Endenergiebetarf: 4,9 kWh (m²a)
Wohnfläche: 158m²
Wohn- und Nutzfläche: 218m²
Zimmer: 5

Herausgeber:
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