Heizung/Energie | Solar/Wärmepumpen/Festbrennstoffe | 03.03.2017

Photovoltaik, Speicher
& Wärmepumpe

Energieversorgung eines Flachdachbungalows

Auf dem Flachdach eines Bungalows in Rüsselsheim erzeugt eine Photovoltaikanlage umweltfreundliche Energie. Überschüssiger Solarstrom wird in einem Lithium-Ionen-Akku zwischengespeichert. 2015 konnten die Bewohner so die Hälfte ihres hohen Stromverbrauchs solar decken. Auch bei der Wärmeversorgung denken sie an die Umwelt: Eine Wärmepumpe erzeugt Energie für die Raumheizung und das Duschwasser.

  • Passanten sehen von der Photovoltaikanlage nichts. Die Module befinden sich hinter der Attika auf dem Flachdach. Quelle: Panasonic / Heike Rost

  • Heinz Jörg Göbert auf dem Flachdach seines Bungalows inmitten von 74 Photovoltaikmodulen. Quelle: Panasonic / Heike Rost

  • Im Jahr 2015 konnte Heinz Jörg Göbert eine Eigenverbrauchsquote von 43 % und eine Autarkiequote von 51 % erreichen. Quelle: Sonnenkönig

  • Energiebilanz zum 22. Juni 2015. Mit solch anschaulich aufbereiteten Grafiken können Anlagenbetreiber sich einen schnellen Überblick über ihre Energieerzeugung, den Verbrauch und die Speicherung verschaffen. Quelle: Sonnenkönig

  • Energiebilanz für den 22. Juni 2015, Tabelle. Quelle: Sonnenkönig

Das Eigenheim von Karin und Heinz Jörg Göbert fällt aus dem Rahmen: In ihrer Siedlung in Rüsselsheim sind sie von klassischen Ein- und Mehrfamilienhäusern mit roten Satteldächern und Gauben umgeben. Göbert und seine Frau hingegen haben sich bei ihrem Neubau im Jahr 2014 für einen eingeschossigen 240 m² großen Bungalow entschieden. Neben den großzügigen Wohnräumen haben sie zum Beispiel einen Swim spa, der eine Kombination aus Pool und Whirlpool ist, und eine Sauna. Das alles braucht viel Energie, im Jahr 2015 waren es knapp 13.000 kWh. Die Hälfte davon konnten sie mit einer Photovoltaikanlage und einem Batteriespeichersystem decken. Die Passanten auf der Straße ahnen davon nichts: Die Solarstrommodule mit rund 16 kW Leistung sind hinter einer Attika, der Abschlusswand zur Verdeckung des Flachdaches, versteckt. Im Technikraum speichert der Lithium-Ionen-Batteriespeicher den Solarstrom, der gerade nicht im Haus verbraucht werden kann. Das Energiesystem, das eine hohe Gebäudeautonomie gewährleistet, sei eine betriebswirtschaftlich motivierte Entscheidung gewesen, sagt Göbert. „Wir wollten Kosten einsparen und dabei die Umwelt schützen, ohne Verzicht zu üben.“

Gute Erfahrungen

Für den Unternehmer ist es nicht die erste Photovoltaikanlage. Direkt neben dem Neubau steht ein mehrgeschossiges Gebäude, in dem Wohnungen und Büroräume untergebracht sind und das der Familie bis Mitte 2014 gehörte. 2007 hatte Göbert auf dem Haus eine Photovoltaikanlage mit 10,5 kWp Spitzenleistung von Panasonic (www.eu-solar.panasonic.net) installieren lassen.

„Wir haben mit den Modulen sehr gute Erfahrungen gemacht“, sagt Göbert. „In den sieben Jahren, in denen wir die Anlage betrieben haben, konnten wir keinen messbaren altersbedingten Verlust feststellen.“ Deshalb entschieden seine Frau und er sich auch bei der Anlage auf dem Dach des Bungalows für Module aus der hocheffizienten „HIT“-Serie von Panasonic. Deren besondere Technologie vereint die Vorteile der monokristallinen und der Dünnschicht-Photovoltaiktechnologie. Ein dünner monokristalliner Siliziumwafer ist von einer hauchdünnen amorphen Siliziumschicht umhüllt. Dadurch erwirtschaften die Zellen mehr Ertrag als herkömmliche Solarzellen.

Bei dem Neubau war es nicht das erste Ziel des Ehepaares, Energie zu sparen. „Wir wollten durch unsere Investition aber auch nicht die Umwelt zusätzlich belasten. Und wir wollten überschaubare Betriebskosten haben, diese deckeln und langfristig kalkulieren können“, erklärt das Ehepaar. Bei ihrem Energieverbrauch ist das verständlich. Göbert und seine Frau sind zunächst davon ausgegangen, dass sie rund 10.600 kWh Strom im Jahr in dem neuen Haus verbrauchen würden. Dazu tragen verschiedene energieintensive Geräte bei, zum Beispiel die Gegenstromanlage mit Hochleistungspumpen im Swim spa. Solche Anlagen nutzen üblicherweise Leistungsschwimmer zum Trainieren.

Module auf dem Flachdach

Um einen Teil des benötigten Stroms mit erneuerbaren Energien zu decken, ließ Göbert, wie schon im Jahr 2007, von dem Solarfachbetrieb Sonnenkönig (www.sonnenkoenig.org) aus Nieder-Olm eine Photovoltaikanlage montieren. 69 Module des Typs „Panasonic HIT N240“ haben zusammen eine Spitzenleistung von 16,56 kWp. Nach Berechnungen der Anlagenplaner sollte sie jedes Jahr rund 15.000 kWh Strom erzeugen, davon sollten die Bewohner – auch dank der Zwischenspeicherung – etwa 37 % selbst nutzen können. So die Prognose.

Der Strom wird vorrangig im Haushalt verbraucht oder in einem Batteriesystem gespeichert. Der Akku hat eine Speicherkapazität von 11 kWh. Der Strom, der nicht direkt im Haus verbraucht und auch nicht in der Batterie gespeichert werden kann, wird gegen eine Einspeisevergütung in das öffentliche Netz eingespeist. In den weniger lichtstarken Monaten von November bis Februar kann der Solarstrom vollständig selbst genutzt werden. Im Frühjahr, Sommer und Herbst erfolgt die Einspeisung des Strom-Überschusses ins öffentliche Netz. Wenn die Anlage, zum Beispiel nachts, keinen Strom produziert, und auch im Speicher kein Solarstrom mehr ist, bezieht Göbert elektrische Energie aus dem Netz.

Zwischenbilanz nach zwei Jahren

Seit zwei Jahren leben Heinz Jörg Göbert und seine Frau nun in dem neuen Haus. Dank des Energiemanagementsystems, einem „Sunny Home Manager“ von SMA Solar Technology, haben sie einen lückenlosen Überblick über ihre Energieströme sowie die Verbrauchs- und Erzeugungsdaten.

Für das Jahr 2015 sahen diese so aus: In dem Jahr haben sie 12.952 kWh Strom verbraucht, also mehr als geschätzt. Ihre Photovoltaikanlage mit 16,56 kW Leistung hat 16.791 kWh Solarstrom erzeugt. Für die Region Rüsselsheim ist dies überdurchschnittlich viel. 7.203 kWh des erzeugten Solarstroms haben sie selbst genutzt. Darin sind der direkt, also zeitgleich verbrauchte Strom von 4.223 kWh enthalten (Direktverbrauch), weiterhin mit 2.433 kWh der aus der Batterie entnommene Strom (Batterieentladung) sowie Verluste, die bei der Einlagerung in den Speicher und der erneuten Umwandlung des Stroms bei der Entnahme entstehen. Familie Göbert kommt so auf eine Autarkiequote von 51 % (Jahresverbrauch/Eigenversorgung).

Ihre Eigenverbrauchsquote liegt bei 43 % (Eigenverbrauch vom Jahresertrag). Diese Zahl bezeichnet den Anteil des Solarstrom-Jahresertrags, der verbraucht wurde, sei es durch die Versorgung der elektrischen Verbraucher im Haus, die Beladung des Speichers oder die Verluste, die bei der Umwandlung des Stroms in dem Energiekreislauf anfallen.

Zu den hohen Autarkie- und Eigenverbrauchsquoten trägt auch die Tatsache bei, dass die Anlage mit den Photovoltaikmodulen „HIT“ von Panasonic mehr Solarstrom erzeugt als prognostiziert.

Nach Berechnungen des Installationsbetriebes Sonnenkönig sollte sie im Jahr 2015 rund 14.920 kWh an Strom erzeugen, erreicht wurden 16.790 kWh. Die Anlage hat also 13 % mehr erzeugt als prognostiziert. Anders ausgedrückt: Statt 901 kWh/kWp, wie es bei der Sonneneinstrahlung in der Region zu erwarten wäre, wurden 1.018 kWh/kWp erzeugt. Auf die komplette Anlage bezogen waren das 1.870 kWh mehr als erwartet. „Um diesen Solarertrag zu generieren, müsste eine Anlage mit Standardmodulen 18,63 kWp Leistung haben – und nicht 16,5 kWp, wie es hier der Fall ist“, erklärt Rainer Heß, Leiter Kundenberatung bei dem Installationsbetrieb Sonnenkönig. „Das beweist die hohe Effizienz von Panasonic-Modulen: Mehr Leistung auf der gleichen Dachfläche.“ Was Heinz Jörg Göbert besonders freut: Allein im Jahr 2015 konnte er mit seiner Photovoltaikanlage 10.074 kg CO2 einsparen.

Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen

Für die Raumheizung und die Erwärmung des Dusch- und Trinkwassers wurde die Luft-Wasser-Wärmepumpe „Aquarea“ von Panasonic installiert. Sie nutzt die Umgebungsluft als kostenfreie Energiequelle, um das Gebäude zu erwärmen beziehungsweise zu kühlen. Auch bei Familie Göbert funktioniert sie im Umkehrbetrieb. Im Winter heizt die Wärmepumpe, im Sommer kühlt sie.

Die Wärme bzw. Kälte wird über eine Fußbodenheizung im Raum verteilt. Bei dem Gerät handelt es sich um ein Splitsystem. Das Außengerät wird im Freien aufgestellt, in diesem Fall steht es im Garten am Grundstücksende in einer Nische. Das Hydromodul, das dazu gehört, steht im Technikraum.

Auch das Energiesparen und die Energieeffizienz haben ihren Platz in dem in Holzständerbauweise errichteten Bungalow. So lassen zum Beispiel große Fensterfronten viel Licht in das Gebäude. Durch Oberlichter wird der Energiebedarf für die Beleuchtung weiter reduziert. Für den verbleibenden Bedarf sorgen energieeffiziente LED-Leuchten. Bei den Haushaltsgeräten achtete das Paar auf eine gute Energieeffizienzklasse.

Ob sie etwas anders machen würden, wenn sie ihren Neubau noch einmal planen könnten? „Nein“, antwortet Heinz Jörg Göbert spontan und ergänzt nach einem kurzem Moment: „Vielleicht eine größere Photovoltaikanlage mit einem größeren Batteriespeicher.“ Die autonome Energieversorgung gefällt ihm, so dass er sie gern noch steigern würde.

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