Im Jahr 2009 wurden Neubauten üblicherweise noch mit einer Gasbrennwertheizung und klassischen Radiatoren unter den Fenstern geplant. Das hat Familie Schmalenberg nicht überzeugt. Ihr neues Haus im nordrhein-westfälischen Hagen wollte sie umweltverträglich und zukunftsweisend mit Wärme versorgen.
Bei einem Besuch der Dortmunder Baumesse ist die Familie auf das Thema Wärmepumpe zum Wärmen und Kühlen in Verbindung mit Photovoltaik aufmerksam geworden. „Außerdem sind während unserer Planungsphase die Gaspreise gestiegen und die Vorstellung, mit Wärmepumpe und selbst erzeugtem Strom zu heizen, wurde für uns immer attraktiver, je mehr wir uns damit beschäftigt haben“, erklärt Andreas Schmalenberg.
Heizlast vorher berechnet
Nach intensiven eigenen Recherchen und dem Studium von Vergleichstests hat sich das Ehepaar schließlich für eine Fußbodenheizung in Verbindung mit einer Erdwärmepumpe mit Tiefenbohrung entschieden. „Ein Grund war die Effizienz, die damals bei den Geothermiegeräten höher war als bei den Luftwärmepumpen. Außerdem wollten wir kein Gebläse vorm Haus haben, das Lärm verursacht und auch nicht schön aussieht“, begründet Andreas Schmalenberg die Entscheidung. Für die gut 130 Quadratmeter Wohnfläche hat der Architekt eine Heizlastberechnung erstellt, mit der der Heizungsplaner die richtige Leistung der Wärmepumpe bestimmte.
Für die Erdwärmesonden wurde zunächst eine Bodenprobe erstellt. Bei Familie Schmalenberg waren zwei Bohrungen mit je 70 Meter in die Tiefe ausreichend, um das Gebäude im Winter mit Wärme und im Sommer mit Kühlung zu versorgen.
Foto: Frank Rogner
70 Meter tief gebohrt
Die Bohrungen der Tiefensonden wurden bei der zuständigen Wasserbehörde beantragt. „Für die Effizienz der Erdwärmesonden ist die Bodenbeschaffenheit ein entscheidender Faktor. In unserem Fall ist der Wärmeübergang sehr gut. Hätten wir steinigen Boden vorgefunden, hätte eventuell noch eine weitere Erdwärmesonde gesetzt werden müssen. Wären wir beim Bohren auf einen Felsen gestoßen, hätten wir dann doch eine Luftwärmepumpe installiert“, sagt Schmalenberg.
Für jede Erdwärmesonde mit Bohrung und Anschluss wurden damals rund 4.000 Euro fällig. Dafür konnte beim Bau auf einen Kamin verzichtet werden, weil die Wärmepumpe keinen braucht – eine Entscheidung, die das Baubudget um 1.500 Euro entlastete und der Photovoltaikanlage ein verschattungsfreies Arbeiten ermöglicht. Schornsteinfegerbesuche sind bei Familie Schmalenberg ebenfalls kein Thema mehr.
Im Sommer immer kühl
Ein weiterer Vorteil einer Erdwärmepumpe ist der sehr niedrige Energieverbrauch und damit auch niedrige Kosten für Kühlung. An heißen Tagen reicht es, wenn die Umwälzpumpe die Flüssigkeit im System aus dem Gebäude in die Erdwärmesonden und wieder zurück ins Gebäude transportiert. Die Wärme wird an das Erdreich abgegeben, die gekühlte Flüssigkeit wieder ins Gebäude transportiert, wo sie wieder Wärme aufnimmt und der Kreislauf von neuem beginnt.
Das Erdreich als Wärme- und Kühlquelle ist sommers wie winters konstant – mit ein Grund, warum eine Erdwärmepumpe sehr effizient ist. „Das System arbeitet seit der ersten Minute zuverlässig, effizient und praktisch wartungsfrei. Es gibt keine aktiven Komponenten außerhalb des Gebäudes“, kommentiert Andreas Schmalenberg über ein Jahrzehnt Erfahrung mit Heizen und Kühlen mithilfe von Photovoltaik und Wärmepumpe.
In der Ruhe liegt Effizienz
Nach elf Jahren mit Wärmepumpe, Photovoltaik und ohne Kamin und Feuerstätte wissen die Schmalenbergs: Es funktioniert, ist wirtschaftlich und extrem zuverlässig. Betreiber müssen es ruhig angehen lassen mit der Wärme und Kühlung aus einer Wärmepumpe. Gebäude sollten auf Temperatur gehalten werden, denn eine Wärmepumpe braucht Zeit zum Kühlen und Heizen.
Es braucht zwar Zeit, bis die maximal 35 Grad Celsius Vorlauftemperatur die Räume über die Fußbodenheizung auf angenehme 22 Grad aufgeheizt haben – länger als bei einer Heizung mit Radiatoren an den Wänden. Das fällt im Alltag aber nicht auf. „Das muss man nur im Hinterkopf haben“, sagen die Schmalenbergs. Tauschen würden sie ihr System deshalb nicht. „Wir haben die Wärmewende schon vollzogen – zu 100 Prozent –, und das ist ein sehr gutes Gefühl.“
Foto: Frank Rogner
Eine nachhaltige Entscheidung
2009 war die Entscheidung für Wärmepumpe in Kombination mit Photovoltaik bei gleichzeitigem Verzicht auf Schornstein und Feuerstätte sicherlich ungewöhnlich und ging nur mit viel eigener Recherche und Verständnis der Technik. Die Entscheidung war richtig und die Rechnung ging, geht und wird auch in Zukunft aufgehen. Familie Schmalenberg hat ausgerechnet, dass sie ab einem Strompreis von 23 Cent pro Kilowattstunde mit der Photovoltaik im Plus ist.
Die 23-Cent-Marke hatte der Strompreis für Privathaushalte bereits 2009 erreicht und zur Planungs- und Bauzeit des Gebäudes überschritten. Im März 2010, als sie ihr neues Haus bezogen, lag er bereits bei durchschnittlich 23,69 Cent pro Kilowattstunde. Im Januar 2021 liegt der Strompreis für Privathaushalte nach Angaben des Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft bei 31,89 Cent pro Kilowattstunde. Dadurch wird die Installation von Photovoltaik für den Eigenverbrauch immer lukrativer.
Eigenverbrauch gefördert
Die Photovoltaikanlage von Familie Schmalenberg wurde zwar als klassische Einspeiseanlage errichtet. Die Familie profitiert aber von einer besonderen Regelung im EEG, die es dereinst gab. Denn damals wurde der Eigenverbrauch für einen kurzen Zeitraum separat gefördert, bevor diese Unterstützung für danach errichtete Anlagen wieder eingestellt wurde.
Doch heute sind Photovoltaikkomponenten so günstig, dass der Eigenverbrauch die wirtschaftlichste und nachhaltigste Art ist, Strom zu erzeugen. Wer heute eine Photovoltaikanlage installiert, erreicht durch geringe Stromgestehungskosten Wirtschaftlichkeit.
Mehr Eigenverbrauch mit Speicher
2013 gingen die Schmalenbergs den nächsten Schritt. Sie ließen sich einen Stromspeicher installieren. Die Energiewelt im Hagener Einfamilienhaus veränderte sich. War vor der Speicherinstallation ein Eigenverbrauchsanteil von 20 bis 30 Prozent möglich, steigerte sich dieser durch den Stromspeicher und die zeitversetzte Nutzung des Solarstroms auf satte 70 Prozent.
Im vergangenen Jahr produzierte die Solaranlage mit einer Leistung von 7,2 Kilowatt 6.600 Kilowattstunden Strom. Davon wurden 2.000 Kilowattstunden ins Netz eingespeist und 4.600 selbst verbraucht. Das entspricht einer Eigenverbrauchsquote von etwa 69,7 Prozent.
Foto: Frank Rogner
Geräte aus der Region installiert
Ein wesentlicher Punkt für einen langfristig nachhaltigen, möglichst wartungsarmen Betrieb eines Systems sind qualitativ hochwertige, effiziente und zukunftsfähige Komponenten. Familie Schmalenberg hat bei Wechselrichter und Wärmepumpe auf regionale Produkte gesetzt. Die Leistungselektronik hat Kostal Solar Electric in Hagen hergestellt. Im Keller ist ein Wechselrichter Plenticore plus 10 installiert, der den Gleichstrom aus den 32 Modulen auf dem Dach in Wechselstrom umwandelt – mit einem Wirkungsgrad von 97 Prozent.
Die Wärmepumpe kommt von Waterkotte aus Herne. Das installierte Modell ist vom Typ Ai1+ und hat sich in elf Jahren Dauereinsatz mehr als bewährt. In Kombination mit der Fußbodenheizung heizt und kühlt das System die gut 130 Quadratmeter Wohnfläche problemlos, zuverlässig und über den gesamten Betriebszeitraum bisher praktisch wartungsfrei.
Durch die Nachrüstung des Speichers musste ein zusätzlicher Wechselrichter installiert werden – natürlich auch von Kostal. Jetzt werkelt rechts neben dem Plenticore plus ein Plenticore BI 10/26. Das ist ein reiner Batteriewechselrichter mit einer Lade- und Entladeleistung von zehn Kilowatt. Er wandelt den Wechselstrom aus dem ersten Gerät in akkutauglichen Gleichstrom um, der in den Speicher fließt.
Zweiter Wechselrichter installiert
Umgekehrt wandelt er Gleichstrom aus dem Speicher in netztauglichen Wechselstrom um. Die beiden Plenticore-Geräte sind aufeinander abgestimmt und arbeiten mit einem Wirkungsgrad von über 96 Prozent.
Die Daten für das Energiemanagement und die Visualisierung im Solarportal von Kostal liefert ein intelligentes Energiemessgerät: der Kostal Smart Energy Meter. Er kommuniziert Verbrauchs- und Erzeugungsdaten zwischen allen Systemkomponenten und ermöglicht so intelligentes Energiemanagement.
Der Lithium-Ionen-Batteriespeicher kommt von BYD. Er hat eine nutzbare Kapazität von 16,53 Kilowattstunden und sorgt dafür, dass möglichst viel selbst erzeugter Solarstrom für das Heizen, Kühlen und den Hausverbrauch genutzt werden kann. Kostal-Wechselrichter und BYD-Speicher sind optimal aufeinander abgestimmt.
Elektromobilität im Blick
Das Speichervolumen reicht aus, um auch große Verbraucher dann zu nutzen, wenn es in den Haushaltsrhythmus passt und nicht nur wenn die Sonne scheint und die Photovoltaik viel Strom produziert. „Im Sommer, wenn die Tage lang und sonnig sind, passt alles perfekt. Im Winter könnte die Sonne öfters scheinen“, erklärt Andreas Schmalenberg mit der Gewissheit, alles richtig gemacht zu haben.
Obwohl die Familie mit dem aktuellen System im Mai auch an weniger sonnigen Tagen mit 100 Prozent Eigenerzeugung und dem Eigenverbrauch über 24 Stunden autark ist, könnte etwas mehr Photovoltaik im Winter nicht schaden. Denn die Familie spielt jetzt mit dem Gedanken an die Elektromobilität, die auch ihren Anteil am Sonnenstrom fordern würde. Deshalb denkt die Familie bereits über die Überdachung der Terrasse mit schicken Glas-Glas-Modulen nach.
Foto: Frank Rogner
