Projekt
Bereits beim Bau des Einfamilienhauses im Jahr 1986 stand für die Eigentümer die Energieeffizienz des Gebäudes im Vordergrund. Sie entschieden sich unter anderem für eine gute Dämmung der Außenwände sowie Fenster mit Isolierverglasung. Ziel war es, beim Heizen mit möglichst wenig fossilen Brennstoffen auszukommen.
2021 begann die Planung einer energetischen Sanierung, um die Energiebilanz des Gebäudes weiter zu verbessern. Nach der Beratung durch einen Experten stand fest, dass die sinnvollste Stellschraube in einer anderen Lösung für Heizen und Warmwasser bestand. Die Entscheidung fiel auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage mit Batteriespeicher, um auf den Bezug von zusätzlicher Energie in Form von Strom verzichten zu können. Bereits im ersten Jahr konnten durch diese Kombination bilanziell 50 Prozent der Energie selbst erzeugt werden, im Folgejahr von 52 Prozent. Zugleich sank im zweiten Jahr nach der Inbetriebnahme der Stromverbrauch um 11 Prozent.
- 65% Erneuerbare Energien
- Energieeffizienz
- Sanierung
- Wärmepumpe
- Wohngebäude
Bautafel:
BEHEIZTE FLÄCHE
140 m² + 60 m² beheizter Keller (ca. 16°C)
BAUZEIT
Einbau 8/2021;
Inbetriebnahme PV-Einspeisung Nov 21;
Auslese-Programm WP-Daten 1/2022 (Eigenprogrammierung)
WP Stromverbrauchsanzeige 3/2022
Pufferspeicher über PV-gesteuerten Heizstab 4/2022
BAUKOSTEN
Wärmepumpe: 34.500 €, nach Förderung: 13.800 €
Photovoltaik und Batteriespeicher: 29.500 €, nach Förderung inklusive Mehrwertsteuer-Erstattung: 22.450 €
ENERGETISCHER ZUSTAND VORHER
Außenwände aus Porotonstein, vorgesetzte Klinkerfassade, Luftschicht mit Steinwolle gefüllt
Fenster mit Isolierverglasung (U-Wert 1,3)
Ölheizung in einem Heizkreis mit Mischer
Fußbodenheizung in Wohnräumen (35°C/28°C), Radiatoren im Kellergeschoss
Heizölverbrauch: 1.700 l/a
Strombedarf: 4.300 kWh/a
ENERGETISCHER ZUSTAND NACHHER
Senkung Gesamtverbrauch Strom auf 8.600 kWh
Gesamterzeugung 7.700 kWh, davon 4.500 kWH Eigennutzung
Netzbezug Strom 4.100 kWh
VERWENDETE GEBÄUDETECHNIK
Luft-Wärme-Wasserpumpe:
Vitocall 222-A Typ AWOT-E-AC 221.A09
Heizleistung: 8,5 kW
Kühlleistung: 6,5 kW
Jahresarbeitszahl: 4,4
Photovoltaikanlage: 22 Module, 8,25 kWp
Batteriespeicher mit 8 kWh Leistung
Herausforderungen
Die größte Herausforderung bei diesem Projekt lag in der Dimensionierung der verschiedenen Komponenten. Die zunächst vorgesehene Leistung der Wärmepumpe wurde nach einer umfassenden Analyse durch eine spezialisierte Firma von ursprünglich vorgesehenen 12 kW auf 8,5 kW reduziert. Die Entscheidung fiel auf eine besonders geräuscharme Wärmepumpe mit geringem Platzbedarf und geringen Betriebskosten.
Um möglichst viel eigenen Strom für den normalen Eigenbedarf und den Betrieb der Wärmepumpe erzeugen zu können, entschieden die Eigentümer, für die Photovoltaik-Anlage auf der Süd-Ost-Seite des Daches die maximale Anzahl von Modulen (22 Stück) zu installieren. Der Batteriespeicher mit einer Kapazität von 8 kWh ermöglicht es, einen höheren Autarkiegrad zu erzielen und mehr Energiereserven für sonnenarme Zeiten zu haben.
Ziele & Erfolge
Die verschiedenen Komponenten gingen ab August 2021 in Betrieb. Von Ende April 2022 bis Mitte September 2022 gelang es, durch eine intelligente Abstimmung der verschiedenen Komponenten eine vollständige Energie-Autarkie zu erreichen. In den anderen Monaten musste zur Deckung des Bedarfs Strom dazugekauft werden. Trotz des erhöhten Strombedarfs durch die Wärmepumpe gelang es, in der Saison 2021/2022 nur 300 kWh mehr Strom zu beziehen als durchschnittlich in den Jahren zuvor. In der Saison 2022/23 wurden 200 kWh weniger als der frühere Durchschnitt verbraucht. Umgelegt auf die heutigen Öl- und Strompreise entspricht dies einer Ersparnis von fast 1.800 Euro.
In Kombination mit der vorhandenen Dämmung ließ sich durch die Nutzung von Photovoltaik-Anlage, Wärmepumpe und Batteriespeicher die CO2-Emission um ca. 5 Tonnen/Jahr verringern.
Auch die Erwartungen an die Geräuscharmut der Wärmepumpe wurden erfüllt. Selbst tiefe, häufig als störend empfundene Frequenzen der Außenanlage waren kaum hörbar.
Maßnahmen
Für das Energiemanagement und die Steuerung der Photovoltaik-Anlage investierten die Eigentümer darüber hinaus in ein App-gesteuertes Energiemanagement System.
Um die Leistung der Wärmepumpe nicht nur als Momentaufnahme, sondern im Verlauf beobachten und daraus Schlussfolgerungen für weitere Optimierungen ziehen zu können, wurde die zur Anlage gehörende Software um eine eigenprogrammierte Software ergänzt. Diese ging im Januar 2022 an den Start und ermöglicht eine detaillierte Auswertung in Excel.
Um den Eigenverbrauch an Solarstrom zu steigern, erfolgte im April 2022 der Einbau eines solarbetriebenen Heizstabes im Pufferspeicher.
Lessons Learned
Auch wenn der Einbau der Anlagen in nur wenigen Wochen möglich ist, brauchte das Projekt eine Vorlaufzeit von fast neun Monaten. In dieser Zeit erfolgten Energieberatung, Angebotseinholung, Antragstellung für Fördermittel sowie die Antragstellung beim Netzwerkbetreiber. Hier wäre mehr Unterstützung und Beratung sinnvoll.
Schwieriger wie gedacht erwies sich die interne technische Abstimmung der verschiedenen Komponenten, um die Vorteile der nicht-fossilen Energiegewinnung maximal ausnutzen zu können.
