TGA Heizungstechnik

TGA Ausgabe 01-2014
Plus-Energie-Haus

„Power2Heat“-Konzept mit L/W-Wärmepumpe

Abb. 1 Plus-Energie-Musterhaus mit 140-m²-Photovoltaik-Anlage… (Quelle: Neura/Biokraftwerke Wolf)
Abb. 1 Plus-Energie-Musterhaus mit 140-m²-Photovoltaik-Anlage…

Biokraftwerke Wolf hat in Zusammenarbeit mit dem Wärmepumpenhersteller Neura ein Plus-Energie-Musterhaus mit einem sehr hohen Autarkiegrad der ­Energieversorgung realisiert. Geheizt wird mit einer Luft/Wasser-Wärmepumpe, die überwiegend mit selbsterzeugtem Photovoltaikstrom betrieben wird.

Mit einer 140-m2-Photovoltaik-Anlage (24 kWp) erreicht ein in Wölfersheim-Wohnbach errichtetes Musterhaus einen elektrischen Selbstversorgungsgrad von 95 %, inklusive dem Betrieb einer Wärmepumpe für Raumheizung und Trinkwassererwärmung. Dieser hohe Wert wird erreicht, ohne „das Stromnetz als Speicher“ für den Wärmepumpenbetrieb zu verwenden – neben der Kompensation des Einsatzes anderer Energieträger durch eine Netz­einspeisung von Photovoltaikstrom ist dies eine bisher übliche Bilanzierung von Plus- oder Netto-Null-Energie-Häusern.

Dazu wird der selbsterzeugte Strom primär über eine Luft/Wasser-Wärmepumpe in Wärme zum Laden eines Pufferspeichers umgewandelt und in einer 5-kWh-Lithium-Ionen-Batterie für den Bedarf des Haushalts verwendet. Neben der Wärmepumpe wurden auch die Haushaltsgeräte sowie die Lüftungstechnik in das Gesamtkonzept integriert. „Wir wollten zeigen, was heute energetisch möglich ist, wenn man vorhandene Technik nutzt und intelligent kombiniert“, umreißt Jürgen Wolf, Geschäftsführer bei Biokraftwerke Wolf, seine Ziele für die Entwicklung des Plus-Energie-Haus-Musterprojekts.

Wärme aus PV-Strom

Das Heizen mit Wärmepumpen ist eine solche etablierte Technik – will man die Wärmepumpe jedoch in erster Linie mit selbsterzeugtem Strom aus einer PV-Anlage betreiben, müssen die Verfügbarkeit von Stromerträgen und der Wärmebedarf in Einklang gebracht werden. Für das „Power2Heat“-Konzept wählte Wolf die Smart-Grid-fähige Luft/Wasser-Wärmepumpe Neura NDA Premium. Ihre Steuerungstechnik schaltet die Wärmepumpe ab, wenn die PV-Anlage keinen oder zu wenig Strom liefert – also nachts, bei stark bewölktem Himmel oder wenn Schnee auf den PV-Modulen liegt. Bei ausreichender PV-Leistung lädt die Wärmepumpe den Pufferspeicher auf Vorrat.

Bei einer Leistungsaufnahme von 3,4 kW hat die Wärmepumpe eine Heizleistung von 14,3 kW (bei A2/W35, COP = 4,18 nach EN 14511). Während für die Versorgung des Gebäudes normalerweise eine Heizleistung von 6 kW ausreichend (und energetisch günstiger) wäre, wurde ein deutlich leistungsstärkeres Modell gewählt, um das Stromangebot besser nutzen und den Pufferspeicher auch bei Heizbetrieb laden zu können.

Die Entscheidung für eine Luft/Wasser-Wärmepumpe fiel aufgrund der Beschaffenheit des Grundstücks, die Wärmequellen Grundwasser und Erdreich konnten nicht erschlossen werden.

Wärmespeicherung

Bei dem 1000-l-Schichtspeicher mit innenliegender Rohrschlange liegt die Zieltemperatur im mittleren Bereich (etwa 80 % des Speichervolumens) bei 30 bis 32 °C zur Versorgung der Flächenheizung und im oberen Bereich bei 50 bis 55 °C für die Trinkwassererwärmung über eine Frischwasserstation. Zum weitaus überwiegenden Teil wird der Pufferspeicher über die Wärmepumpe aufgeheizt, zusätzliche Einträge kommen aus der Wärmerückgewinnung der Lüftung und aus einem Kaminofen mit Wassertasche. Zur Wärmespeicherung (Temperaturerhalt) trägt auch die Flächenheizung bei.

Mit dem „Power2Heat“-Konzept liegt der Selbstversorgungsgrad bei 95 %. Lediglich an sehr trüben Tagen oder bei Schneebedeckung der PV-Anlage muss Strom aus dem Netz bezogen werden. Die Überschüsse, die nach Ladung von Batterie und Pufferspeicher ins Netz abgegeben werden, entsprechen allerdings dem Bedarf von drei Durchschnittshaushalten. Die Energienebenkosten des Gebäudes mit einer Wohnfläche von 200 m2 belaufen sich auf 200 Euro/a. Der im Vergleich zu einem konventionellen Haus investierte Mehraufwand amortisiert sich nach Berechnungen von Biokraftwerke Wolf bei einer Strompreissteigerungsrate von 4 bis 5 % innerhalb von 25 Jahren. DR

http://www.biokraftwerke.eu

http://www.neura.de

  • Abb. 2 …und Luft/Wasser-Wärmepumpe für ein „Power2Heat“-Konzept.
Neura/Biokraftwerke Wolf
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