Von Brot und Butter bis zur Plusenergietorte

Auf der 220 km langen Pressefahrt durch die bayerisch-schwäbische Provinz hat der BWP innerhalb von gut sechs Stunden gleich sechs ganz unterschiedliche Anlagen der Presse vorgestellt. Auch wenn für dieses Programm das Wort Ochsentour angebracht scheint, so vermittelte es dennoch einen guten Überblick über die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen.

Sagen neue Wärmepumpenanlagen etwas aus über deren energetische Qualität? Die Anlage in den WI-Labs (Projekt 1) der Projektgruppe Wirtschaftsinformatik der Universität Augsburg machte zumindest optisch einen aufgeräumten Eindruck, fast möchte man sagen ein Meisterstück der Kategorie Brot-und-Butter-Anlage. Die Eckdaten:

• 1310 m² Bürofläche
• 91,4 kWh/m²a Primärenergiebedarf
• Stromkosten (Uni-Stromvertrag) 13,0 ct/kWh; keine Sperrzeiten
• Sole-Wasser-Wärmepumpe, Fabrikat Weishaupt WWP S37 1 (35,4 kW Nennheizleistung, COP = 4,3 für B0/W35)
• 2-stufige Betriebsweise (2 Kompressoren)
• Kühlung über Grundwasser
• 500-Liter-Pufferspeicher
• Vier-Leiter-System mit Heiz-/Kühl-Decken­elementen, Kühlfunktion mit Taupunktfühlern
• Be- und Entlüftungsanlage
• Planung: Dickert Ingenieurbüro, Sinzing
• Installation: Lausser GmbH, Rattiszell

Der Entscheidung für die Grundwasser-Wärmepumpe ging eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung voraus. Bei der Gegenüberstellung der Wärmeerzeuger Fernwärme, Holzpellet-Heizkessel, Wärmepumpe mit Erdsonden und Wärmepumpe mit Grundwassernutzung schnitt die letzte Variante am besten ab. Da die Anlage bis dato erst knapp ein halbes Jahr in Betrieb war, konnten weder Planer noch Betreiber Aussagen über die tatsächliche Jahresleistungszahl machen. Doch die Rahmenbedingungen sind günstig: Bei einer Brunnenwassertemperatur von ganzjährig etwa 12 °C kann im praktischen Betrieb mit einem COP von nahe 6 ausgegangen werden.

Auf die Leistungsregulierung (2-stufig) der Wärmepumpe angesprochen, räumte Karl Laußer, Geschäftsführer der gleichnamigen Firma ein, dass er aufgrund seiner Erfahrungen mit Wärmepumpen heute einen größeren Speicher wählen würde. Sein Statement zur Effizienzsteigerung im Betrieb: „Das aller-allerwichtigste an so einer Anlage ist ein qualifizierter hydraulischer Abgleich, mein Steckenpferd, denn nur so ist der geordnete Betrieb einer Wärmepumpe möglich“. Probleme bereiteten anfänglich die Störanfälligkeit der Grundwasser/Sole-Pumpe, die über einen Zwischenkreislauf (Platten-Wärmeübertrager) mit der Wärmepumpe verbunden ist. Auch die Einzelraumregelung funktionierte nicht auf Anhieb: Durch Verdrahtungsfehler regulierte der Raumthermostat auf der Westseite die Heizkühldecke der Ostseite und umgekehrt – nichts Dramatisches.

Und wie wird die Anlage künftig betrieben? Für eine Fernaufschaltung habe leider das Geld nicht gereicht. Und wie sieht es mit einer zweiten Inbetriebnahme aus? An so einer Anlage gäbe es nichts nachzuregeln. Wichtig seien die jährliche Wartung der Wärmepumpe sowie die Überprüfung der Grundwasserpumpe und des Plattenwärmeübertragers. Damit ist auch eine wichtige Frage beantwortet: Die regelmäßige Überprüfung der Jahresarbeitszahl spielt im praktischen Betrieb offenbar noch keine Rolle.

Siedlungsgenossenschaft Augsburg-Firnhaberau

Wie saniert man die Heizungsanlage in einem Mehrfamilienhaus mit 21 Wohneinheiten? Am besten von außen, dann werden die Mieter am wenigsten gestört. Wenn je die Bezeichnung Leuchtturmprojekt bei dieser Veranstaltung gerechtfertigt ist, dann bei der energetischen Sanierung der 21 Wohneinheiten – Baujahr 1970 – in der Augsburger Sankt-Lukas-Straße (Projekt 2). Steinzeitliche Nachtspeicheröfen wurden dort durch ein Niedertemperatur-Heizsystem mit vier kaskadierten Grundwasser-Wärmepumpen ersetzt. Die eigentliche Besonderheit ist jedoch nicht die Wärmeerzeugung, sondern das Wärmeverteilsystem, das von außen in die Außenwände geschlitzt wurde, also unter der nachträglich angebrachten Außendämmung liegt. Dadurch konnte die Störung der einzelnen Mieter durch die Heizungsmonteure auf die Installation der Heizkörper und je zwei Bohrungen für die Anbindung von Vor- und Rücklauf begrenzt werden. Die energetische wie auch bauliche Verjüngungskur, also der Einbau der Heizung, die Dämmung von Außenwänden und Dach, der Abriss der alten Balkone (Wärmebrücken) und die Errichtung thermisch getrennter Söller dauerte gerade einmal ein Jahr. Alle Fenster (U-Wert = 1,1) wurden bereits zu einem früheren Zeitpunkt erneuert. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Der Primärenergiebedarf ging von 374,4 auf 74,1 kWh/m²a zurück, der Endenergiebedarf von 138,7 auf 27,4 kWh/m²a. Die Eckdaten:

• 4 Grundwasser-Wärmepumpen von Stiebel Eltron, Typ WPW 22 mit je 20 kW Heizleistung in Kaskadenschaltung
• 2 Brunnen, je 20 m Tiefe, Abstand 30 m
• Brunnenwassertemperatur 12 °C, dadurch Leistungszahl 5,4
• Grundwasser-Fördermenge zwischen 3000 und 12000 Liter/Stunde<b></b>
• 3 x 600 Liter Pufferspeicher mit je 2 x 6 kW Elektroheizer (wurde noch nie gebraucht)
• Trinkwassererwärmung dezentral (Bestand) durch vollelektronische Durchlauferhitzer DHE und Kleinspeicher SNU 5 von Stiebel Eltron.

Alois Schnelzer vom Ingenieurbüro Rebholz in Augsburg wies ausdrücklich auf den hohen Einspareffekt der dezentralen Trinkwasser-Erwärmer hin. Wegen der großen Leitungslängen sollte in Mehrfamilienhäusern, wo immer möglich, auf ein zentrales Warmwassersystem verzichtet werden, denn, Zitat, „Zirkulationsleitungen verbrauchen ungeheuer viel Energie“. Auch die Kostenabrechnung sei dadurch einfacher und billiger.

Nur bei der Wärmepumpe würde Schnelzer heute anders entscheiden: „Anstatt vier Wärmepumpen in Kaskade würde ich beim heutigen Stand der Technik nur eine Wärmepumpe mit elektronischer Regelung wählen.“ Eine solche Lösung sei bedeutend effizienter. Fazit des Chronisten: Ein Leuchtturmprojekt erster Klasse, sehr gut dokumentiert und zur Nachahmung empfohlen.

VRV-System mit Vollklimaanlage kombiniert

Ein Niedrigpreis-Hotel der Ein-Stern-Klasse mit dem Raumluftkomfort eines Drei- bis Vier-Sterne-Hotels? In Augsburg hat sich der Bauherr und Franchisepartner der Etap-Gruppe, Günter Freye, den Luxus erlaubt, für das Etap Hotel Augsburg City (Projekt 3) etwas mehr als in der Low-Budget-Hotelklasse üblich in Klimakomfort zu investieren. So sind alle 99 Zimmer mit Drei-Scheiben-Schallschutzfenstern, einer Vollklimaanlage für die Grundversorgung sowie einem VRV-System (Daikin) zum Heizen oder Kühlen für die Komfortstufe ­ausgestattet. Hinzu kommt ein Gasheizkessel, der einzelne Heizkörper im Hoteleingang und im Restaurant versorgt sowie die Trinkwasser-­Erwärmung übernimmt. Diese Lösung ist bei einem hohen Warmwasserverbrauch weit wirtschaftlicher als die Trinkwassererwärmung mittels Wärmepumpe. Das Zentrallüftungsgerät (Al-Ko) mit den thermischen Funktionen Heizen und Kühlen ist zusätzlich mit einem Rotationswärmeübertrager sowie einer geräteintegrierten Kälteerzeugung ausgestattet. Über diese Anlage werden alle Räume mit dem hygienisch notwendigen Minimalluftwechsel versorgt, unabhängig davon, ob die Zimmer belegt sind oder nicht. Gleichzeitig wird die Raumtemperatur in Abhängigkeit der Außentemperatur auf einer definierten Stand-by-Temperatur gehalten. Die eigentliche Komfortstufe kann der Hotelgast über das Raumbediengerät der VRV-Anlage aktivieren.

Die sieben Außeneinheiten des Daikin VRV-Systems stehen in einem witterungsgeschützten Außenbereich neben der Dachklimazentrale. Dadurch wird vermieden, dass sich bei Außentemperaturen nahe dem Gefrierpunkt vorzeitig ein Reif- bzw. Eisansatz durch Regen, Nebel oder hohe Luftfeuchtigkeit bildet. Die Mehrkosten für die vergleichsweise aufwendige Raumklimatisierung scheinen sich zu lohnen. In den ersten Betriebsmonaten von März bis Dezember 2010 lag der Stromverbrauch bei 60500 kWh; die Heiz- und Kühlkosten sollen pro Zimmer und Tag bei 40 Cent liegen. Die Besonderheit dieses Ein-Stern-Hotels ist mit Sicherheit die extreme Ruhe in den Zimmern. Dazu trägt das Schallschutzfenster bei, aber auch die extra leisen Fan-Coils der VRV-Anlage mit einem Schalldruckpegel von nur 30 db(A).

Kurioserweise steht das Hotel auf dem ehemaligen Gelände der Quieta-Werke, ein früherer Hersteller von Kaffee-Ersatz aus Zichorie, im Volksmund auch Muckefuck genannt. Dem Warenzeichen Quieta liegt das lateinische Wort quies – Ruhe – zugrunde. Interessant ist auch, dass die hohe Behaglichkeit und Energieeffizienz im Etap Hotel Augsburg City durch zwei Klimasysteme zustande kommt, die am Markt in teilweise scharfer Konkurrenz zueinander stehen. Fazit: Zur Nachahmung empfohlen.

Autarkes Heiz-/Kühlsystem für Gebäudeaufstockung

Wärmepumpen sind besonders wirtschaftlich, wenn sie zum Heizen und Kühlen eingesetzt werden. Dies gilt insbesondere für Bürogebäude, denn Raumkühlung wird immer häufiger zur Standardforderung von Bauherren, Mietern und Beschäftigten. Als es bei der Ernst Klimmer GmbH (Projekt 4) in Burgau darum ging, wie die Büroerweiterung, ein komplettes Stockwerk mit 250 m² Bürofläche, künftig beheizt und gekühlt werden soll, konnte der Bauherr recht schnell vom Einbau einer Wärmepumpe überzeugt werden. Hinzu kam, dass Architekt Andreas Sedlmeier aus Günzburg bereits gute Erfahrungen mit einer Wärmepumpenanlage in einem Sanierungsprojekt gemacht hat. Realisiert wurde folgende Lösung:

• Luft/Wasser-Wärmepumpe von Mitsubishi-Electric mit Zubadan-Technologie, Heizleistung 14 kW (bis &ndash;15 °C), Kühlleistung 12,5 kW
• 300-Liter-Pufferspeicher
• Zwei-Leiter-Verteilsystem für wahlweises Heizen oder Kühlen
• Heiz-/Kühldecken in allen Büroräumen, Fabrikat Klimatop, Memmingen, Typ Klimasan
• Heiztemperaturen 35/32 °C
• Kühltemperaturen 18 bis 20 °C Vorlauftemperatur
• Raumbediengeräte und Taupunktfühler in allen sieben Raumzonen
• keine zusätzliche Lüftung

Die Erfahrungen sind so positiv, dass Bauherr und Architekt das System aus Wärmepumpe und Heiz-/Kühldecke auch für das Erdgeschoss in Erwägung ziehen, um sich endgültig vom Einsatz fossiler Brennstoffe zu verabschieden. Auch die Installationsfirma, die Seidler GmbH, Günzburg, ist von diesem System überzeugt, auch wenn die Installation der Heiz-/Kühldecke für ihn Neuland war.

Fazit: Für Bürogebäude oder Büroerweiterungen mit Heiz- und Kühlbedarf ist eine reversibel arbeitende Wärmepumpe mit Heiz-/Kühldecken eine sehr komfortable Alternative zum VRV-System oder einer konventionellen Lösung mit Zentralgerät. Vom Bauherrn und den Beschäftigten wird insbesondere die sanfte Art der Kühlung über die Decke hervorgehoben.

Pionierbau mit Eisspeicher ist noch eine Baustelle

Für energieaffine Autofahrer die auf der A9 zwischen Stuttgart und Ulm unterwegs sind lohnt sich seit einiger Zeit ein kleiner Umweg auf die Schwäbische Alb zum idyllisch gelegenen Ort Berghülen, Firmensitz der Galaxy Energy GmbH (Projekt 5). Dort wird schon mal die Zukunft des Plus-Energie-Gewerbebaus geprobt von einer Firma, die selbst in diesem Geschäftszweig tätig ist. Solche Pioniere sind wichtig, denn energieautarke Gebäude sollten zunächst von denen erprobt und verbessert werden, die sie anschließend auch vermarkten oder zumindest Teile davon. Galaxy Energy konzentriert sich auf den Bau von PV-Anlagen mit eigener Modulproduktion, beschäftigt sich aber auch mit Elektro-Rollern und LED-Beleuchtungen. Eine Neuheit und gleichzeitig Blickfang des neuen Firmengebäudes in Berghülen ist das von Galaxy Energy erfundene, patentierte und hergestellte Indach-PV-System, bei dem die PV-Module die Funktion einer dichten Dachhaut mit übernehmen. Die mehr als 1500 Module mit transparenten Rückfolien sorgen für ein natürliches Licht in den darunter liegenden Werkstätten, Lagern und Büroräumen und produzieren rund 250 kW_p Solarstrom. Die leichte Wölbung der Dachfläche bewirkt, dass Schnee im Winter schneller abrutscht. Die Dachhaut im jetzigen Ausbaustadium entspricht dem U-Wert einer Einfachverglasung, jedoch ist geplant, den Raum zwischen den tragenden Holzpfetten mit einer transparenten Dämmschicht so aufzufüttern, dass unter den PV-Modulen ein Wärmekanal entsteht. Das Unternehmen experimentiert allerdings noch mit verschiedenen Materialien, wie z.B. Doppelstegplatten.

Zurzeit wird die Wärme am Gebäudefirst frei angesaugt und über einen Luft/Wasser-Wärmeübertrager der Sole/Wasser-Wärmepumpe (Leistung 185 kW) zugeführt. Reicht das Wärmeangebot aus den Wärmekanälen nicht aus, so schaltet das System auf einen unter der Grundplatte einbetonierten zylindrischen Wassertank mit 500m³ Füllmenge um. Der nicht wärmegedämmte Betontank ist mit einem Rohrsystem ausgerüstet, das ein kontrolliertes Einfrieren des unter Atmosphärendruck stehenden Wassers ermöglicht (Fabrikat Isocal). Durch die Kombination von Eisspeicher, Nutzung der Warmluft aus dem Dachbereich sowie durch die dem Betonspeicher zuströmende Erdwärme bzw. Erdkälte sind folgende Betriebsstrategien möglich:

Fahrweise in der Heizsaison

• Der Wasserbehälter ist durch den sommerlichen Wärmeeintrag aus den betonkerntemperierten Boden-/Deckenflächen und den Heiz-/Kühlsegeln thermisch vollständig regeneriert. Zusätzliche Wärme kann über den im Warmluftkanal platzierten Luft/Wasser-Wärmeübertrager in den Wasserspeicher geladen werden. Die Zieltemperatur beim Start in die Heizsaison liegt bei etwa 20 °C.
• In der Übergangszeit wird so lange wie möglich das Wärmepotenzial des Wärmekanals genutzt. Reicht das Angebot aus dem Dachzwischenraum nicht mehr aus, schaltet die Wärmepumpe auf Speicherbetrieb um. Je nach Temperaturdifferenz zwischen dem Speicher und dem Wärmeangebot des Wärmekanals wird Niedertemperaturwärme aus dem Wärmekanal in den Speicher zur Nachladung geleitet.
• Bei mehreren Frosttagen friert das Wasser im Erdspeicher vom Mittelpunkt her zylinderförmig zu einem Eisblock. Sobald sich im Warmluftkanal ein Temperaturniveau einstellt, das über dem der Hallentemperatur liegt, kann der Eisspeicher mit Niedertemperaturwärme nachgeladen werden, d.h. Eis schmilzt ab.
• Bei längeren Frostperioden friert der Speicher durch den Wärmepumpenbetrieb kontrolliert zu einem Eisblock aus. Durch die Anordnung der Rohrschlangen im Speicher sowie durch das Speichermanagementsystem wird verhindert, dass das Wasser vollständig zu einem Eisblock gefriert. Theoretisch kann beim Eis eine Speicherdichte von 84,5 kWh/m³ erreicht werden. Aufgrund der Verrohrung und des Restwassers im Eisspeicher rechnet man in der Praxis mit einer Speicherdichte von 40 bis 60 kWh/m³. (Quelle: Recknagel, Sprenger, Schramek, Taschenbuch Heizung+Klimatechnik)
• Sobald aus dem Wärmekanal exergetisch nutzbare Wärme zur Verfügung steht, wird diese in den Eisspeicher geleitet, um das Eis zu schmelzen. Gleichzeitig flie&szlig;t dem Speicher Erdwärme aus der Umgebung zu, die den Schmelzvorgang unterstützt. Dieser Pendelvorgang &ndash; Eisaufbau durch Wärmepumpe und Abschmelzen durch Niedertemperaturwärme vom Warmluftkanal &ndash; wird bis zum Ende der Heizzeit beibehalten. Ab März sinkt normalerweise der Heizwärmebedarf des Gebäudes; damit reicht das Warmluftangebot vom Dach als Wärmequelle für die Wärmepumpe aus.

Fahrweise in der Kühlsaison

• Im Hinblick auf die bevorstehende Kühlsaison bleibt das im Winterbetrieb entstandene Eis etwa ab März unangetastet. Sobald im Gebäude Kühlbedarf entsteht, wird der Heizkreislauf zur Versorgung der Betonkerntemperierung und der Kühldecken auf Kühlung umgeschaltet.
• Ist das Eis im Speicher vollständig geschmolzen, wird das Kühlpotenzial des Kaltwassers genutzt. Die Grenztemperatur für die Nutzung des Kaltwassers für die Raumkühlung liegt bei der Betonkerntemperierung bei etwa 18 bis 20°C und bei den Kühldecken zwischen 16 bis 18 °C.
• Während Schlechtwettertagen/-perioden im Sommer regeneriert sich der Speicher allein durch die Umgebungstemperatur im Erdreich. Dieser Abkühleffekt kann durch preisgünstige Absorber oder den Wärmekanal unterstützt werden, die im Free-Cooling-Verfahren Nachtkühle aufnehmen und damit das Speicherwasser abkühlen. Das Verfahren lohnt sich, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Free-Cooling-System und dem Speicherwasser mehr als 5 K beträgt.
• Bei längeren Wärmeperioden kann mit der reversibel arbeitenden Wärmepumpe der Speicher in Abhängigkeit der voraussichtlichen Wetterentwicklung präventiv nachgeladen werden. Die Speichertemperatur sollte jedoch nicht unter die der Erdreichtemperatur abgesenkt werden, da sonst Energieverluste entstehen. Die Wärmepumpe im Gebäude der Galaxy Energy wird, wenn immer möglich, mit Solarstrom betrieben. Je nach Tarifangebot kann eine nächtliche Beladung mit Netzstrom energieeffizienter sein, da dann aufgrund des geringeren Temperaturhubs der COP der Wärmepumpe höher ist.
• Bis Beginn der Heizsaison sollte das Eis abgeschmolzen sein, damit die Zieltemperatur im Speicher von 20°C zum Beginn der Heizsaison erreicht wird.

Interessant wird sein, welche Erfahrungen im Berghülener Plus-Energiegebäude mit dem Verbundsystem aus PV-Anlage, Warmluftkanal, reversibler Wärmepumpe, Eisspeicher, Betonkerntemperierung sowie den Heiz- und Kühldecken gemacht werden. Beim Werksbesuch im Mai 2012 hatte es den Anschein, dass dort noch eine längere Agenda abgearbeitet werden muss, angefangen bei der Bedachung mit einem U-Wert von 5. Daher erscheint die Werbung mit dem DGNB-Zertifikat noch etwas verfrüht.

Rein theoretisch soll sich der Mehrpreis der Anlage gegenüber einer konventionellen Lösung mit fossilen Brennstoffen innerhalb von fünf Jahren amortisieren, vorausgesetzt, der anvisierte U-Wert der Dachkonstruktion von 0,8 wird erreicht. Beim Einzug im Dezember 2011, als die Wärmepumpe noch nicht in Betrieb war, schluckte die mobile Bauheizung immerhin 1000 Liter Heizöl – pro Woche! Rein rechnerisch kommt das Gebäude – 2400 m² beheizte Fläche – auf einen Jahresenergiebedarf von 210000 kWh. Bei einer angenommenen Jahresarbeitszahl von 4 würde die Wärmepumpe rund 50000 kWh elektrischen Strom benötigen, so die Theorie.

Fazit: Ein innovatives Gebäude mit beeindruckender Technik, aber mit vielen Unwägbarkeiten, Abhängigkeiten und komplexen Wenn-Dann-Funktionen. Diese setzen ein professionelles Betriebsmanagement sowie Hilfsmittel wie Energiemonitoring und Controlling, möglichst mit akademischem Beistand, voraus. Interessant wäre, nach drei bis fünf Jahren Betriebszeit ein Resümee zu ziehen.

Luft/Wasser-Wärmepumpe läuft über Batterie

Wie bekommt ein Energieversorger das Überangebot an PV-Strom um die Mittagszeit in den Griff? Werden wir unsere Wärmepumpen in Zukunft mit Strom vom Dach oder vom Akku betreiben? Welche baulichen und anlagentechnischen Voraussetzungen müssen erfüllt werden, damit ein Plus-Energiehaus funktioniert? Im bayerisch-schwäbischen Krumbach (Projekt 6) wird schon mal die Energiewende geprobt, nicht nur auf dem Papier, sondern im Privathaushalt der Hautärztin Dr. Ildiko Sugar. Unterstützung erhält die technikbegeisterte Medizinerin durch die Lechwerke, die sich aus dem nahezu energieautarken Neubau wichtige Erfahrungen im Zusammenspiel von PV-Anlage, Stromspeicher, Wärmepumpe, Heizungspufferspeicher bei jeglicher Wetterlage und bei unterschiedlichen Tarifangeboten erhoffen.

Das Haus mit 250 m² Wohnfläche entspricht dem KfW-30-Standard mit einem Heizenergiebedarf von etwa 15 kWh/m²a. Mit zum hohen Effizienzstandard trägt eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung bei, sodass die Fußbodenheizung und damit die Wärmepumpe (3,5kW elektrisch, Fabrikat Vaillant) meist nur kurz in Betrieb geht. Zur Verbesserung des hausinternen Lastverschiebepotenzials hat die Bauherrin anstatt eines 300-Liter-Warmwasserspeichers einen 2000 Liter fassenden Heizungspufferspeicher eingebaut. Dadurch kann die Wärme dann erzeugt werden, wenn überschüssiger Solarstrom zur Verfügung steht, dieser im Netz des Stromversorgers wegen Höchstlasteinspeisung um die Mittagszeit aber eher unerwünscht ist.

Um die Anlage noch stärker auf die Bedürfnisse des Stromversorgers abzustimmen, wird die Stromeinspeisung der Photovoltaik-Anlage – 250 m² Modulfläche, 23 kW_p, 25000 kWh/Jahr – über einen Lithium-Ionen-Akku mit einer Kapazität von 20,5kWh gepuffert, bevor der Überschuss ins Netz eingespeist wird. Dabei geht es in erster Linie darum, die Einspeisung von PV-Strom so zu steuern, dass damit das Netz des Versorgers möglichst gleichmäßig belastet wird.

Die Herausforderung liegt darin, die Wärmepumpe mit dem Heizungspufferspeicher steuerungstechnisch so in die PV-Anlage und den Stromspeicher einzubinden, dass die Wärmepumpe bei hoher Netzbelastung des Versorgers auf den Akku-Strom zurückgreift. Damit soll vermieden werden, dass die Wärmepumpe wie gewohnt am frühen Morgen in Betrieb geht. Um die Mittagszeit, wenn PV-Strom im Überfluss vorhanden ist, wird die komplette PV-Leistung zunächst in den Akku (Ladezeit 1–2 Stunden) und dann ins Netz eingespeist.

Mit einem ausgeklügelten Energiemanagement und Smart-Grid-Funktionen soll künftig Solarstrom nur dann in das Netz der Lechwerke eingespeist werden, wenn im Stromnetz freie Kapazitäten vorhanden sind. Wichtig ist, dass der Hausenergieverbrauch und die Batteriebeladung mit der Höchstleistung der PV-Anlage in Einklang gebracht werden. Derzeit kosten Lithium-Ionen-Batteriesysteme mit einer Kapazität von 20 kWh noch deutlich über 20000 Euro und sind damit weit von einer Marktakzeptanz entfernt. Bei den Lechwerken favorisiert man deshalb zunächst die bewährten Blei-Gel-Batterien mit einer Speicherkapazität von 5kWh für das Einfamilienhaus. Ein System, bestehend aus 50 m² PV-Modulen, fertig montiert, mit Wechselrichtern, Blei-Gel-Batterien und Steuerung könnte jetzt schon zum Festpreis von 15000 Euro angeboten werden, so die Berechnungen der Lechwerke.

Fazit: Pilotprojekte dieser Art sind wichtig, aber die massenhafte Vernetzung von Plus-Energiehäusern mit der urbanen Infrastruktur birgt auch hohe Ausfallsrisiken. In der Forschung macht bereits der Begriff „Verletzlichkeitsparadoxon“ die Runde. Tenor: Je besser etwas funktioniere, desto gravierender sind die Folgen, wenn etwas ausfällt.

Für die Fernaufschaltung beim Fraunhofer Institut hatte das Geld leider nicht gereicht. Damit ist auch eine wichtige Frage beantwortet: Die regelmäßige Überprüfung der Jahresarbeitszahl spielt im praktischen Betrieb offenbar noch keine Rolle (Projekt 1).

Nicht die Wärmeerzeugung ist bei dem Wohnhaus in Augsburg das Besondere, sondern die Wärmeverteilung, die von außen in die Außenwände geschlitzt wurde, die also unter der nachträglich angebrachten Dämmung liegt. Das bedeutet minimale Störungen der Bewohner (Projekt 2).

Für Gebäude mit Heiz- und Kühlbedarf ist eine reversibel arbeitende ­Wärmepumpe mit Heiz-/ Kühldecken eine sehr komfortable Alternative zum VRV-System. Vom Bauherrn und den Beschäftigten wird in Burgau insbesondere die sanfte Art der Kühlung über die Decke hervorgehoben (Projekt 4).

Wolfgang Schmid ist Fachjournalist für Technische Gebäudeausrüstung, 80751 München, wsm@tele2.de