Mit einer symbolischen Schalterumlegung weihte Bundesumweltminister Peter Altmaier am Montag zwei energieautarke Einfamilienhäuser im sächsischen Freiberg ein. Das Besondere an diesen Häusern ist, dass sie sich nahezu über das ganze Jahr hinweg allein durch Solarthermie und Photovoltaik selbst versorgen und ohne Stromnetzanschluss auskommen. Anders als der Prototyp im Musterhauspark des Herstellers Helma Eigenheimbau AG im niedersächsischen Lehrte werden die jetzt eingeweihten Häuser zum ersten Mal zu Wohnzwecken genutzt.
Wärme- und Stromspeicher sorgen für Energieautarkie
Beide Einfamilienhäuser kommen im Gegensatz zu Passiv- oder Plusenergiehäusern, ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz aus. Das dahinterliegende solare Versorgungskonzept wurde vom Solarexperten Prof. Timo Leukefeld entwickelt. Herzstück des Solarkonzepts bilden zwei große Speicher für die Solarthermie und den durch Photovoltaik erzeugten Strom. Ein neun Kubikmeter fassender Wärmespeicher macht dabei die im Sommer und Herbst gesammelte Wärme dann bis in den Winter hinein nutzbar. Der zusätzliche Wärmebedarf wird durch einen Holzvergaserofen gedeckt. Der Batteriespeicher kann bis zu 15 Tage mit geringerer Solarstromproduktion überbrücken. Dazu kommt ein sparsamer Umgang mit Energie: Dem Projektteam ist es gelungen, den Stromverbrauch einer Familie mit zwei Kindern auf unter 2.000 Kilowattstunden pro Jahr zu senken.
Baukonstruktion und –material sorgen für Wärmeeffizienz
Um ein Einfamilienhaus völlig mit Solarenergie zu versorgen, muss aber nicht nur die Haustechnik perfekt abgestimmt sein. Zusätzlich wurden die beiden Häuser ausschließlich mit energieeffizienten Baustoffen konzipiert. So wurde das Außenmauerwerk aus hochwärmedämmendem Poroton-T8-P von Wienerberger in der Wandstärke 42,5 Zentimeter gebaut. Für die Innenwände wurden Planziegel in den Stärken 11,5, 17,5 und 24,0 Zentimeter vermauert. Die Hülle des 6,30 Meter hohen Pufferspeichers wurde konventionell aus normalformatigen Ziegeln errichtet. Deckenrandschalen, Ziegel- und Wärmedämmstürze sorgen zusätzlich für eine nahezu wärmebrückenfreie Baukonstruktion. Klimadecken, die bereits alle Installationen für eine Bauteilaktivierung enthalten, unterstützen das energetische Konzept. Resultat ist eine hohe Energieeffizienz und ein minimaler Heizwärmebedarf.
Holzvergaserofen mit Wassertasche für kalte Wintertage
Der komplette Bedarf an Strom und Wärme wird über die Sonne abgedeckt. Möglich ist das durch die Kombination von Solarthermie und Photovoltaik sowie einer Holzheizung im Bedarfsfall. Die im Dach eingebauten Solarthermie-Kollektoren sammeln auf einer Fläche von 46 Quadratmetern die Sonnenwärme. Ein großer Langzeitspeicher mit 9300 Kubikmetern nimmt die Wärme auf und gibt sie über eine Fußbodenheizung an die Räume ab. An besonders kalten Wintertagen versorgt ein Holzvergaserofen mit Wassertasche als Wärmetauscher den Speicher zusätzlich. Dieser hat einen Wirkungsgrad von etwa 90 Prozent. Während eines der Einfamilienhäuser über eine kontrollierte Be- und Entlüftung verfügt, wird der zweite Neubau passiv über die Einspeisung von "Erdwärme" in die Fußbodenheizung gekühlt. Belüftet wird über das Dachgeschoss, während die Fortluft in der Küche entweicht. Die kalte Zuluft wird durch die Solaranlage vorgewärmt, was wiederum den Solarertrag steigert und die Lüftungsverluste senkt.
Elektroautos sorgen für kompletten PV-Eigenverbrauch
Die 58 Quadratmeter große, im Dach integrierte Photovoltaikanlage produziert Strom für Licht und Haushaltsgeräte. Damit dieser unabhängig von der Sonneneinstrahlung zur Verfügung steht, wird er in einem mehrzelligen Solarstromspeicher mit einer Kapazität von 58 Kilowattstunden zwischengespeichert. Ein spezielles Mess-, Steuer- und Regelsystem ist dabei für den effizienten Einsatz des PV-Stroms verantwortlich. Wird der auf dem Dach erzeugte Solarstrom nicht selbst genutzt, wird dieser in die Elektroautos der Hausbewohner eingespeist. Da der vollständige Eigenverbrauch den deutlich über der aktuellen Einspeisevergütung liegende Haushaltsstrompreis ersetzt, amortisieren die Ausgaben für die Photovoltaik-Anlage wesentlich schneller als normale Nutzungskonzepte, die häufig nur auf einen eigenen Verbrauchsanteil von rund 30 Prozent setzen.
Konzept soll im Praxistest weiter optimiert werden
Der Primärenergiebedarf liegt mit sieben Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr um 90 Prozent unter den Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) für Neubauten und 80 Prozent unter dem Bedarf eines typischen Passivhauses beziehungsweise Plusenergiehauses. Dank des 45 Grad geneigten Daches ist die Energieausbeute im Winterhalbjahr optimal; die Solartechnik bewirkt einen solaren Deckungsgrad von 65 Prozent im Heizbereich und 100 Prozent im Strombereich. Sind die Bewohner im Herbst eingezogen werden die Energieverbrauchswerte über zwei Jahre vom Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik der TU Bergakademie Freiberg erfasst. Prof. Timo Leukefeld erwartet wichtige, wissenschaftlich untermauerte Rückschlüsse zur Optimierung des Energieverbrauchs, zum Nutzerverhalten und zum Technikkonzept.
