Ganzjahreslösung - Saisonspeicher - Solarthermie akkumuliert

Wärme - Klimatisierung - Dämmung Heizen, Kühlen, Klima, Warmwasser
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An verschiedenen Stellen im Forum bin ich die Fragestellung der Nutzung von Sommer-Sonnenenergie im Winter gestoßen und möchte verschiedene Optionen dazu in diesem Thread zusammentragen. Vielleicht finden sich noch weitere Lösungsansätze als die im Folgenden beschriebenen. Die Lösungen basieren jeweils auf Solarthermie.

Ein Lösungsansatz ist die Isolierte Bodenplatte eines Hauses, welche mit Wasserschlangen nach dem Prinzip der Fußbodenheizung im Sommer aufgeheizt wird, um im Winter die akkumulierte Wärme mittels Wärmepumpe wieder zu entnehmen. Um z.B. Spannungsrisse in der Bodenplatte zu vermeiden, wird mit nur geringen Temperaturunterschieden von etwa 5 °C und sehr trägem Wärmeeintrag bzw. -entnahme gearbeitet. Nach einem etwa 2 jährigem Einschwingen soll so etwas recht gut funktionieren. Voraussetzung ist ein moderner Hausbau, mit niedrigem Energiebedarf. Hier gab es mal die ImmoSolar, bereits um 2004 herum eine solche Lösung anbot.

Immosolar scheint es heute noch als Building Energy Solutions zu geben. Auf deren Homepage finden sich eventuell ein paar Anregungen, das Konzept für den eigenen Ansatz zu durchdenken und zu planen. Sie stellen ihre Lösung vor sowie bieten in den FAQ einige Erfahrungswerte zur persönlichen Planung.

Ein weiterer Lösungsansatz basiert auf dem Einsatz eines sehr großen Wasserspeichers, der isoliert, vorzugsweise im Hause verbaut wird, um auch die Diffusionswärme im Haus aufnehmen zu können. Eine Isolierung ist nicht perfekt und die durch die Isolierung abgegebene Wärme würde speziell im Herbst die Beheizung des Gebäudes unterstützen helfen. In der kalten Jahreszeit würde Wärme dem Wasserspeicher entnommen. An sonnigen Wintertagen könnte Energie "nachgetankt" werden. Für die Nachrüstung könnte der Wasserspeicher eventuell auch im Garten vergraben werden. Die Schweizer Jenni Energietechnik bietet solche Lösungen an. Auf der Homepage gibt es einige Artikel zum Lesen und Bilden.

Auf Jenni bin ich über die Sendung "Dringend gesucht: Wärme und Strom!" in der ARD Mediathek gekommen. Jenni startet ab 23:35.
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Vergiß es. Mit Wärme geht das nicht. Vielleicht mal in einer sehr fernen Zukunft, wenn sowas wie Vakkumdämmung ein Großserienprodukt geworden ist.

Das hier lief gerade erst im Fernsehen. Da hat jemand was auf Basis PV und Wasserstoff gebaut.

Das funktioniert angeblich, nur glaube ich die Aussagen über die Kosten nicht, und die Lebensdauer der Brennstoffzelle wurde da auch stillschweigend ignoriert.

Oliver

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Das ist ja mal ein genialer Ansatz! Komplette Autarkie bei der Beheizung durch thermische Sonnenkollektoren und einen riesigen 205 Kubimketer Warmwasserspeicher neben dem Treppenschacht eines Mehrfamilienhauses:

https://jenni.ch/jenni-mehrfamilienhaus.html?file=files/jenni/inhalte/pdf/ueber_uns/MFH1_Prospekt2.pdf&cid=2814

Klappt bei einem Einfamilienhaus leider nicht so leicht, weil das Verhältnis Gebäudeaußenfläche zu Wohnfläche dort ungünstiger ist. Da wird der Speicher dann in Relation zum umbauten Volumen des Hauses unhandlich groß.

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Sag' das nicht! So schlecht ist der thermische Ansatz gar nicht. Hier mal ein Beispiel mit echten Messdaten für ein Passivhaus mit 36 m² thermischer Kollektorfläche, einem 8,4 m³ Warmwasserspeicher und 180m² beheizter Wohnfläche. Man erreicht, je nach Winter, zwischen 66 und 75% solaren Deckungsgrad bei der Gebäudebeheizung:

Der von Dir oben verlinkte Videobeitrag (PV + Wasserstoffspeicherung) sieht mir gar nicht sehr nach Eigenbau aus, das ist im Wesentlichen ein HPS Picea System "von der Stange". Mir ist nur nicht ganz klar, ob der im Winter zusätzlich eine Wärmepumpe nutzt, oder nur mit der Abwärme seiner Brennstoffzelle heizt.

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Energieautarkes Mehrfamilienhaus in Brütten

PV, Warmwasserspeicher und Wasserstoff kombiniert

Übersicht von Möglichkeiten

Kalk als Wärmespeicher

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Natürlich hat der die ganzen Elemente nicht selber gebaut. Ist aber auch egal, angeblich funktioniert es.

Geheizt wird lt. Video nur über das Lüftungssystem mit der Abwärme der Brennstoffzelle. Aber selbst wenn da noch eine WP irgendwo mitläuft, ändert das ja nichts an der Autarkie.

Oliver

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Das, was du schreibst, ist die Bestätigung dafür, dass es mit Wärme nicht geht.
75% Solare Deckung sind nicht 100% Deckung, und 75% ist dass, was ne Wärmepumpe auch so schafft.
36 m² thermischer Kollektorfläche sind doch 7kwp oder?
Ich hab kein Passivhaus, aber momentan zieht meine WP auch nur 200W, da sollte mit PV auch was gehen, 5kwh pro Tag.
Sobald die Heizkosten so weit unter dem der "normalen" Energieverbrauch liegen, dass man da kaum was sparen kann, lohnt es sich auch nicht da was zu sparen.
Solche Dinger sind Nischenprodukte für Stadthäuser, wenn nichts anderes, was kostenlose Wärme oder Kälte aufnehmen kann, verfügbar ist.

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Ich schrub das zwar nicht, bin aber völlig deiner Meinung. Nur mit einem Wärmespeicher alleine klappt das nicht.

Oliver

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36m² bringen 7kw?

woher diese werte?

ich habe noch, von einer ausstellung mit solar-anlagen im hinterkopf das es um die 1kw je m² seien und damit hier mit 36m² eben biszu 36kw wären? natürlich bei wenig sonne auch weniger......

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[quote data-userid="8143" data-postid="121648"]

Das ist ja mal ein genialer Ansatz![/quote]

Je nun, Jenni mit seinen Riesenspeichern gibt es schon seit Jahrzehnten. Die Anzahl der erfolgreichen (fast) vollautarken Projekte ist dafür dann doch äußerst überschaubar. Wenn’s einfach so funktionieren, und der Aufwand den Nutzen rechtfertigen würde, wäre das wohl anders.

Oliver

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Grundsätzlich ist Solarthermie der PV-Technik vom Wirkngsgrad deutlich überlegen: nahezu 100% gegenüber 20%. Das Problem sind die Kosten für sehr große Wärmespeicher (typ. Wasser oder anderes Medium) und die notwendige, sehr gute Dämmung. Wenn man neu baut kann man daraufhin optimieren und z.B. eine dickere und geeignete Bodenplatte einbauen, die dann als Wärmepuffer genutzt wird. Oder man setzt irgendwo einen riesigen, gut isolierten Wassertank als Wärmepuffer. Für ein durchschnittliches EFH mit 200 m2 müßten das wohl schon mind. 10 - 20 m3 sein, die rundherum mind. 50 cm gedämmt sind. Bei 30 m2 Kollektorfläche konnte man dann im Sommer mit bis zu 30 kW heizen und in der kälteren Periode ein Großteil der Wärme zurückgewinnen. Da keine Dämmung perfekt ist, wird zum Ende des Winters hin der Wirkungsgrad immer geringer und man kann vermutlich nur 75-80% Deckungsgrad erreichen. Man braucht vermutlich immer eine 2. Lösung wie Wärmepumpe etc. um für die Notfälle gerüstet zu sein. Aber wenn man bis zu 80% des Bedarfs abdecken kann, wäre das schon eine tolle Sache. Die Kosten sind halt das Problem und für die Pumpen braucht man natürlich auch laufend Strom.

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Hallo

Worum geht es dir?

Zu zeigen, das es technologisch möglich ist oder um den Aufwand?

Dabei meine ich nicht nur die Kosten, sondern auch den Verbrauch an Resourcen, zu denen auch der Platz gehört.

Wenn der Mensch im Vordergrund steht, werden viel Kubikmeter Aufwand als Wohnraum genutzt. Zusätzlich muss auch die Frage nach der Amortisation gestellt werden.

Wenn ich sowieso eine Wärmepumpe kaufe, was kosten mich 20 Winter Stromverbrauch im Gegensatz zu so einem Speicher?

Alle seriösen Kalkulationen sehen immer die chemische Speicherung im Langzeitvergleich als als überlegen an. Der Umwandlungsverlust z.B. von Strom in Kohlenwasserstoffe ist einmal hoch, ändert sich aber nicht mehr mit Dauer der Speicherung.

mit freundlichen Grüßen

Thomas

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Noch eine Bemerkung, es gibt auch im Winter Überschüsse, wenn viel Wind weht. Dafür muss der Speicher dann auch nicht für ein halbes Jahr ausgelegt sein und man kann mit Strom direkt höhere Temperaturen fahren, also Betonspeicher auf 500 Grad isoliert in Wasserspeicher und so Sachen. Lohnt sich natürlich trotzdem eher für Mehrfamilienhaus oder Fernwärme als für das Einfamilienhaus. Und die Netzentgelte etc. stehen dem noch entgegen, da eingekauften Strom für den Endverbraucher halt selbst dann teuer ist, wenn der Erzeuger einen Börsenpreis von Null Cent die kWh bekommt.

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Aber es ist sinnlos ein Speicher zu bauen den man künstlich aufladen muss.

Das machen Sonne und Regen zu Nulltarif. Regen trägt Energie ins Erdreich, die man im Winter ernten kann, in der heitzfreien Zeit regeneriert sich der Speicher von selbst.

Oberflächennahe Erdwärme ist nichts anderes als ein Wärmespeicher. Der funktioniert nur dadurch dass es Sommer und Winter gibt.

Material für ein 100m² Haus 300m pe 32 oder 40, 40 bis 80l Frostschutz, paar fittings und rohrisolierung für die Hauseinführung ist alles was man braucht. Die Kosten entstehen durch das Eingaben des Rohrs.

Theoretisch kann so was auch als Eisspeicher genutzt werden, aber das verbietet die Untere Wasserbehörde.

Der hohe Wirkungsgrad von Solarthermie verpufft sobald mit WP geheizt wird.

Selbst wenn mann im Sommer Strom für ein paar Cent ins Netz wirft und im Winter zu mehrfachen zurückkauft kommt mit PV besser.

20% Wirkungsgrad PV, 80 % Wirkungsgrad Inverter, 20 % Wirkungsgrad "Cloudspeicher", wp cop 4.xx, die Zahlen multipliziert sind katastrophal.

Es kann trotzdem funktionieren über genügend PV Fläche 0 eur Heizkosten zu erreichen.

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wobei man die rechnung etwas relativieren muss:

pv 20% wirkungsgrad: ja, allerdings bekommt man das sonnenlicht ja kostenfrei, man muss 'nur' die anlage hinstellen und warten, und erhält dann XY kwh strom umsonst im verlauf einer gwissen kurve je nach wetter.

80% wirkungsgrad inverter: ja mag sein, aber alle energieumformung, also hier strom in kühlmitteldruck, kostet immer etwas; energieerhaltungssatz eben.

wichtig ist, was die ganze pumpe so verbraucht und was das bringt, also an kw wärme im haus.

zu den kosten, hmm, sagen wir mal ab zb april, da wo die PV schon was bringt:

man hat zb 8 module auf dem dach, je 400w die derzeit 50% ertrag von dem was an leitsungsangabe dafür gemacht sind,

wären bei 300w-modulen: 8x300w/2=1200w. damit würde man eine WP bei 1200w leistung und einem COP von nur 3 3600w wärme ins haus bringen, das sind bei vielen splitgeräten schon mehr als volle leistung, bzw bei einer zb 7kw wp, die halbe leistung die die bereitstellen kann, was in der übergangszeit nicht gebraucht werden wird.

also, solange die sonne scheint und die paar module auch nur 50% ihrer nennleistung machen(was auch im april oft schoin überschrittenwird, wenn nur licht da ist) kann man da dann schon energiekostenfrei heizen, das muss erstmal irgendeine andere anlage nachmachen, das man also nur in den kältesten monaten überhaupt heizkosten hat, sofern es hell draussen ist :slight_smile:

und wenn man eine grössere anlage auf dem dach hat, als nur 8 300w-module, verschiebt sich das noch, teils soweit das sobald es hell ist mindestens die halbe heizenergie aus der sonne kommt. das spart ne menge kosten und wenn man da mal ne zb gastherme, ne teure gute darüber legt, was die DAS GANZE JAHR so wegnuckelt, macht das schon einen unterschied, ob ich nurnoch in 4 von 12 monaten zb energiekosten habe und sonst nicht......

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Ich denke, es kommt immer darauf an, was die Thermie Anlage erzeugen muss im Sinne einer Nutztemperatur. Selbst an kalten Wintertagen können 20 °C Wärmeertrag schon hilfreich sein. Vielleicht macht es Sinn, eine Wärmepumpe in den Solarthermie-Strang einzuschleifen und diese, ich nenne es mal "Leichtwärme" mit einer WP auf höhere Temperatur zu pumpen, bevor sie in en Heizkreislauf geführt würde.

Das sind alles komplizierte Umsetzungen, mit einem Haufen Regelungstechnik. Das kostet alles Geld und Raum. Persönlich bin ich ein Freund von einfacher, robuster bzw. wartungsfreier Technik, die nicht in die Perfektion getrieben ist, sondern grundsolide den Bedarf deckt. Dafür nehme ich gerne einen preislich höheren Verbrauch in Kauf. Die Rechnung wird nach 25-30 Jahren aufgemacht. Da kann so manche Reparatur die Effizienzbetrachtung korrumpieren.

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Meine Wirkungsgradzahlen sind einfach ganz grob dahingegeben. mit ausgehend Reserven.

Für 'nen grade fertig gewordenen Neubau, Fertighaus von der Stange, mit 10 cm Dämmung mehr auf dem Spitzboden zum KFW40 gemacht, aktuell ohne Sockeldämmung:
1.4. bis jetzt im Durchschnitt 5kwh pro Tag aus dem Netz, als Dauerlast 200W, bzw. 1,8W/m² bei Raumtemperatur 21°C.
Der Boden liefert eine Soletemperatur von etwa 6.5°C im Rücklauf, Vorlauf ist 4K kälter. COP liegt jetzt bei 5,7 bis knapp 6, je nach Außentemperatur.
Im Winter geht der natürlich auch runter, bricht aber nicht so ein wie bei einer LWP. Nächstes Jahr weiß ich mehr. Bei der Installation Ende März hatte die Erde 6.8°C.