Die Wärmewende ist eine der tragenden Säulen des Klimaschutzes.
Nur wenn es gelingt, ohne CO2-Emissionen zu heizen und zu kühlen, lässt sich der Klimawandel langfristig in den Griff bekommen. Wärme, Kälte und Strom sollten also regenerativ erzeugt und möglichst effizient genutzt werden. Hierfür empfehlen wir drei Kernkomponenten, die jeweils einen wichtigen Beitrag zur Wärmewende im Gebäudesektor leisten, sich gegenseitig ideal im System ergänzen und eine Unabhängigkeit bis zu einer Selbstversorgung ermöglichen.
Eine Photovoltaikanlage, oder auch oftmals Solaranlage genannt, nutzt die Kraft der Sonne zur Stromerzeugung. Auf ein durchschnittliches Einfamilienhaus kann eine Photovoltaikanlage in der Grössenordnung von 10 bis 20 kWp installiert werden. Die Abkürzung kWp steht für Kilowatt-Peak.
Innerhalb eines Jahres kann eine Anlage pro 1 kWp ca. 850 bis 1000 kWh erzeugen. Das ist theoretisch genügend Energie, um die gesamte Energie für die Wärmepumpe bereitzustellen und meistens noch zusätzlich das gesamte Gebäude zu versorgen.
Die Photovoltaikanlage besitzt aber ein Erzeugerprofil, welches nicht mit dem Verbraucherprofil der Wärmepumpe übereinstimmt. (Grafik)
Es wird erkennbar, dass genau dann, wenn die Heizenergie am meisten benötigt würde, die wenigste Energie aus der Photovoltaikanlage kommt. In den Sommermonaten wird ein enormer Überschuss an Strom erzeugt, welcher mittels einer Vergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Eine Photovoltaikanlage amortisiert sich durch die Kombination aus Eigenverbrauch und Einspeisevergütung innerhalb von wenigen Jahren. Durch Subventionen und tendenziell steigenden Strompreisen stellt eine Solaranlage eine der sichersten Investitionen und Geldanlagen dar.
Der Eigenverbrauchsanteil gibt an, wie viel des Solarstroms selbst verbraucht und nicht ins Netz eingespeist wird. Da die Preise für den Strombezug meist deutlich über denen für die Netzeinspeisung liegen, nimmt die Wirtschaftlichkeit mit steigendem Eigenverbrauch zu.
Der Autarkiegrad gibt an, welchen Anteil des eigenen Strombedarfs eine Solaranlage deckt. Für hohe Autarkiegrade sind generell grosse Photovoltaikanlagen und Speicher nötig, um auch nachts und im Winter einen hohen Solaranteil zu ermöglichen.
Bei der Planung einer Solaranlage muss also immer ein Kompromiss aus dem Wunsch einer möglich hohen Unabhängigkeit und einer guten Wirtschaftlichkeit gesucht werden.
Vorteile einer Photovoltaikanlage:
Physikalisch ausgedrückt wandelt eine Wärmepumpe elektrische Energie in Wärmeenergie um.
Die Wärmepumpe nutzt zusätzlich zur elektrischen Energie, die bereits vorhandene Wärmeenergie aus der Umgebung.
Wärmepumpen können aus Umgebungswärme und Strom deutlich mehr Wärmeenergie erzeugen als sie zuführen können. Ein Mass dafür, wie wirtschaftlich die Wärmepumpe betrieben wird, ist die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ. Sie gibt die tatsächlich verbrauchte Menge an Strom im Verhältnis zur tatsächlich erzeugten Heizmenge für den Zeitraum eines Jahres an. Die JAZ hängt dabei stark von der Dämmung des Gebäudes und der Differenz der Vorlauftemperatur zu den Aussentemperaturen ab.
Wenn die Wärmepumpe zusätzlich mit einer Photovoltaikanlage kombiniert wird, ist das Heizen mit einer Wärmepumpe die günstigste und ökologischste Form der Wärmeerzeugung überhaupt.
Heutige Wärmepumpen besitzen zum Teil ebenfalls eine Kühlfunktion, sodass sie im Sommer zur Kühlung verwendet werden können. Dabei gibt es die Möglichkeit die Innenräume über eine Deckenkühlung behaglich zu kühlen.
Eine Wärmepumpe wird pro Jahr mehrere tausend Kilowattstunden an elektrischer Energie benötigen. Da wäre es lohnend, wenn der Strom mit einer Photovoltaikanlage auf den eigenen Gebäudeflächen produziert wird.
Vorteile einer Wärmepumpe:
Das hochalten der JAZ ist enorm wichtig, da diese die Effizienz der Wärmepumpe beschreibt. Der grösste Einfluss auf die JAZ ist der Temperaturhub, sprich der Unterschied von Aussentemperatur zur Vorlauftemperatur.
Die Aussentemperatur kann jedoch nicht beeinflusst werden. Um den Temperaturhub zu senken, muss die Vorlauftemperatur der Heizung und Kühlung herabgesenkt werden. Die Vorlauftemperatur hängt von dem Heizwärmebedarf und dem Transmissionswärmeverlust ab. Im Durchschnitt gehen ca. 30 bis 40 % aller Wärmeverluste über das Dach verloren. Weitere 20 bis 30 % über die Wände und wiederum 20 % über die Fenster und Bodenplatte.
Insgesamt muss jedoch immer das gesamte Gebäude im Blick behalten werden. Bei der Sanierung gilt das Sprichwort: „Eine Kette ist nur so stark, wie ihr schwächstes Glied“. Übertragen auf die Gebäudedämmung bedeutet das, dass eine Teilsanierung nicht sonderlich viel bringt.
Neben der Gebäudedämmung gibt es noch eine weitere Möglichkeit, die Vorlauftemperatur abzusenken und somit die Effizienz zu erhöhen. Die Menge an Wärmeenergie, welche ein Gegenstand abgibt oder aufnimmt, hängt von seiner Oberfläche ab. Wenn die Fläche des Heiz- oder Kühlkörpers vergrössert wird, kann bei gleicher Leistung eine niedrigere Vorlauftemperatur gefahren werden. Deshalb sind Flächenheiz- und Kühlungen ein enormer Vorteil bei der Verwendung von Wärmepumpen.
Wärmestrahlung macht Schluss mit dem Luftheizen und erwärmt stattdessen alle Oberflächen im Raum. Das steigert die Behaglichkeit und senkt den Heizwärmebedarf um bis zu 30 %. Dadurch genügen niedrigere Vorlauftemperaturen, was zusätzlich den Wirkungsgrad der Wärmepumpe steigert.
Klimadecken temperieren den Raum nicht nur effizienter, sondern erwärmen im Heizbetrieb auch die Hüllflächen stärker als andere Systeme. Das trocknet die Wände und verbessert dadurch ihre Dämmeigenschaften: Verringert sich der Feuchtegehalt der Wand um nur 4 %, verdoppelt sich bereits die Dämmwirkung.
Eine Wärmepumpe bietet ideale Voraussetzungen für ein ganzjähriges behagliches Raumklima und höchste Energieeffizienz. Mit ihrer Kühlfunktion kann das Gebäude schon heute für den verstärkten Kühlbedarf, der durch den Klimawandel erwartet wird, aufgerüstet werden. Im Gegensatz zum Heizbedarf passt das Kühlprofil des Gebäudes sehr gut zum Erzeugerprofil der Photovoltaikanlage. (Grafik)
Der Eigenverbrauchsanteil kann in den Sommermonaten erheblich erhöht und die Wirtschaftlichkeit zusätzlich gesteigert werden. Die Kühlung ist dadurch wirtschaftlich und ökologisch konkurrenzlos.
Vorteile einer Klimadecke:
Bis jetzt haben wir von unseren 3 Kernkomponenten gesprochen. Eine weitere Komponente ist die ganze Speichermöglichkeit. Unter Speichermöglichkeiten ist die E-Mobilität, Batteriespeicher, Aufheizung des Speichers und Sonstiges gemeint.
Das Team der Sotesy AG
Thomas Werffeli
Thomas Meier
Rafael Martinez
Janine Werffeli
