Viel Sonne für zu Hause

Bei der solaren Energiegewinnung und Umwandlung stehen Ertragsoptimierung sowie die Nutzung neuer Solarwärmetechnologien immer häufiger im Fokus. Neue und effizientere Technologien bei der solaren Stromerzeugung, Ertragsüberwachung, Effizienzsteigerung oder Wärmeerzeugung durch Sonnenkraft bergen hier noch erhebliches Potenzial.

Während die Photovoltaikindustrie Innovationssprünge am laufenden Band erzeugt, sind die Potenziale der solaren Wärmegewinnung noch lange nicht ausgereizt. Für Nutzer bietet die Vielfalt der Möglichkeiten zwischen Eigenverbrauch und Einspeisung aber auch Risiken bei der Umsetzung.

Warmwasser vom Dach
Nach einer VDI-Studie sind in Deutschland Solarwärmeanlagen mit einer Kollektorfläche von 12,9 Mio. Quadratmeter und einer Wärmeleistung von 9.000 Megawatt installiert. Diese werden zu mehr als neunzig Prozent in Ein- und Zweifamilienhäusern zur Trinkwarmwasserbereitstellung und zur Unterstützung der Raumheizung genutzt. Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz, EEWärmeG, soll nun den geringen Anteil durch ein Marktanreizprogramm forcieren. Die Solarthermie trägt hier lediglich etwa 0,3 Prozent zur Wärmeversorgung in Deutschland bei. Die Photovoltaikbranche ebenfalls mit Lösungen zur Wärmeerzeugung am Markt, muss sich hier einem neuen Wettbewerb stellen.

In einem durchschnittlichen Vierpersonenhaushalt sind die Anlagen zur Trinkwarmwasserbereitstellung typischerweise mit einer Kollektorfläche von rund 5–6 Quadratmeter und einem 300 l Warmwasserspeicher ausgestattet. Im Jahresdurchschnitt liefern sie zwischen 55 und 65 Prozent der Energienachfrage zur Trinkwassererwärmung. Kombianlagen, mittlerweile Pflichtkür bei der Nutzung von staatlichen Förderprogrammen, unterstützen zusätzlich auch die Raumheizung. Sie haben eine Kollektorfläche von typischerweise 10 bis 15 Quadratmeter und einen Solarspeicher mit 500 l bis 1.000 l Inhalt.

In Einfamilienhäusern in Niedrigenergiebauweise tragen die Anlagen 20–30 Prozent zur Gesamtwärmenachfrage für Raumheizung und Trinkwassererwärmung bei. Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung sowie Kombianlagen machen heute jeweils etwa die Hälfte des Markts aus. Weniger als 10 Prozent der Solarwärmeanlagen werden in Mehrfamilienhäusern eingesetzt, obwohl mehr als die Hälfte der Bevölkerung darin lebt. Diesen Marktbereich will das Bundesumweltministerium derzeit durch erhöhte Fördersätze voranbringen. Auch die Solarbranche hofft auf neue Impulse dank eigener Informationskampagne.

Potenziale aufgedeckt
Zur Potenzialerkennung für die Solarthermie wurden im Auftrag des österreichischen Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie verschiedene Solar-Kombianlagen für Einfamilienhäuser untersucht. Dazu zählen solarunterstützte Heizungsanlagen, die sowohl der Warmwasserbereitung als auch der Heizungseinbindung dienen. Beteiligt waren Länder wie Schweden, Dänemark, Deutschland, Frankreich und Österreich. Den Ergebnissen zufolge, steigt der Marktanteil von solaren Kombisystemen für die Raumheizungsunterstützung europaweit zwar deutlich an. Doch erhebliche Potenzialverbesserungen sind trotz funktionierender Systeme immer noch möglich.

Bei der Analyse erkannte man insbesondere Wärmeverluste durch Speicher und Hydraulik als Schwachstelle. Kritische Bereiche sind etwa Kältebrücken am Pufferspeicher durch Dämmungsdurchbrüchen für Rohranschlüsse – unabhängig ob diese genutzt werden oder nicht. Auch Durchbrüche für Temperaturfühler, besonders in der oberen Hälfte des Pufferspeichers inklusive Pufferdeckel, gelten als kritische Stellen. Hinzu kommen fehlende Thermosyphonanschlüsse, also nach unten führende Rohranschlüsse am Pufferspeicher. Oft gibt es im Technikraum auch nur eine mangelnde bis gar keine Dämmung der Hydraulik und die Hydraulikbahnen sind unnötig lang.

Als weitere Schwachstelle deckte die Untersuchung oft unnötige Zwei- oder Mehrspeichersysteme mit einem schlechten Oberflächenvolumenverhältnis auf. Der Entwicklungstrend hin zu vorgefertigten und vollständigen Heizanlagen als Solar-Kombi-Kompaktsysteme aus einer Hand, bietet hier die Chance besserer Installationsqualität und einer höheren Effizienz. Potenziale werden in diesem Fall rechtzeitig erkannt.

Solarzelle zum heizen
In die Mode gekommen sind in den letzten Jahren Musterhäuser, mit denen Hersteller und Dienstleister der Green Economy sogenannte Leuchtturmprojekte auf eine Bewährungsprobe stellen. Verschiedene Musterhauskonzepte und Kooperationen mit dem Fokus Sonnenenergie und Energieeffizienz haben zum Ziel, Erträge und Effizienz besser zu verdeutlichen. Von der Bosch Thermotechnik konnte sich Mitte Dezember ein neuer Mieter in Wetzlar über die Vorzüge im Rahmen des Projektes Energie-Plus-Haus überzeugen. Das Haus soll über das Jahr insgesamt mehr Energie bereitstellen als seine Bewohner selbst benötigen. Die Energie für die Heiz- und Lüftungstechnik wird hier über eine Elektrowärmepumpe und Photovoltaikmodule erzeugt. „Wir wollen zeigen, dass ein solches Projekt mit heute bereits verfügbarer Technik möglich ist“, sagt Uwe Glock, Vorsitzender des Bereichsvorstands Bosch Thermotechnik. Er verweist darauf, dass in Europa etwa 40 Prozent des gesamten Primärenergieverbrauchs und etwa ein Drittel der Kohlendioxid-Emissionen auf die Gebäude entfällt.

Mit rund 85 Prozent wird dort der größte Anteil des Energiebedarfs für die Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasserbereitung eingesetzt. Im Vergleich dazu ist der Stromanteil mit rund 15 Prozent recht gering. Diese Diskrepanz führt Glock auf den technischen Zustand der Heizanlagen zurück: „Nur 13 Prozent der 17,8 Millionen Heizungsanlagen hierzulande sind auf dem aktuellen technischen Stand.“ Durch den Austausch der ineffizienten Anlagen ließen sich jährlich bis zu 55 Millionen Tonnen Kohlendioxid einsparen. Glock ist überzeugt, dass sich das Energie-Plus-Haus auf längere Sicht zum Standard entwickeln wird. Dank Photovoltaikanlage, effizienter Heizung und Dämmung sowie sparsamer Hausgeräte steht dem erwarteten Energiebedarf von 7.550 Kilowattstunden pro Jahr voraussichtlich eine Stromerzeugung von 9.100 Kilowattstunden gegenüber. Errichtet wurde das Energie-Plus-Haus von der Bosch Thermotechnik mit ihrer Marke Buderus sowie den Gebäudespezialisten Buderus Immobilien GmbH und Schwörer Haus.

Mehr Leistung auf dem Dach verspricht auch eine neue Solarzellengeneration der Schott AG. Als Ergebnis aktueller Forschungsarbeiten kann hier bei der Herstellung der Solarzelle auf den kostenintensiven Rohstoff Silber verzichtet werden. Zugleich erreicht die Neuentwicklung eine Wirkungsgradsteigerung von fast 20 Prozent im Vergleich zu Standardzellen. Durch neue Materialkombinationen ermöglichen die Solarzellen nicht nur höhere Erträge, es werden auch Dachinstallationen für bisher ungünstig gelegene Ost-West-Ausrichtungen möglich. Dabei zeigen amorphe, also nicht kristalline Siliziumzellen oder ASI-Module bereits heute, dass die Energie bei Sonnenaufgang nicht mehr ungenutzt bleiben muss. Bei den derzeit erzielbaren Einspeisevergütungen ist somit der Schritt zur sogenannten Grid Parity bei Eigennutzung schon heute erreicht.

Solarer Eigenverbrauch
Nach den Neuregelungen des Energie-Einspeisegesetzes, EEG, soll der Eigenverbrauch von Solarstrom angeregt werden. Wer seinen Solarstrom nicht komplett einspeist, sondern im eigenen Haushalt verbraucht, spart nicht nur bei den Stromkosten, er erhält zusätzlich einen staatlichen Bonus. Bei Neuanlagen ab 2012 bis 30 kWp werden bis zu einem Anteil von 30 Prozent am Eigenverbrauch nach der Neuregelung 12,43 Cent pro Kilowattstunde als Eigenverbrauchsbonus gezahlt. Die Vergütungen für den Direktverbrauch werden weiterhin nach dem Anteil des selbst verbrauchten Stroms an der gesamten Solarstromerzeugung differenziert. Für Strommengen, die oberhalb eines Direktverbrauchsanteils von 30 Prozent liegen, gelten höhere Vergütungen. Ein Direktverbrauchsanteil über 30 Prozent ist jedoch nur bei sehr kleinen Photovoltaikanlagen oder mit höherem technischem Aufwand möglich.

Die nötige Überwachung
Das Jahr 2012 stellt erhöhte Anforderungen an das Spitzenlastmanagement der Anlage. Aufgrund der Novelle des EEG 2012 und neuer VDE-Richtlinien geht Bastian Schmal, Projektleiter der Volthaus GmbH in Mainburg, davon aus, dass alle Neukunden künftig eine solare Echtzeitüberwachung in ihr Photovoltaikprojekt integrieren. „Das Interesse, den solaren Ertrag zu messen und mögliche Ausfälle rechtzeitig zu erkennen, hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Als Planungs- und Installationsunternehmen gehört eine ausführliche Kundenberatung zu unserem Tagesgeschäft“, berichtet Schmal. Wohin der Trend geht, weiß der Projektleiter: „In der langfristigen Betreuung wird die Anlagenüberwachung zum rechtzeitigen Erkennen von Ausfällen immer wichtiger. Dabei nutzen wir Lösungen aus dem Hause Solare Datensysteme, die eine Echtzeitüberwachung der Anlage ermöglichen und Störmeldungen über verschiedenste Datenverbindungen wie beispielsweise Bluetooth, WLan, GPRS oder UMTS visualisieren.“

Die Entwicklung hin zu ausgefeilten Diagnosemöglichkeiten hat Schmal selbst miterlebt: „Stand die Überwachungsoption vor Jahren noch nicht so stark im Fokus unserer Kunden, greifen heute immer mehr auf die Möglichkeit einer Nachrüstung zurück“, weiß der Solarexperte. Und wie läuft die Überwachung der Solarerträge ab? „Nach Installation des SolarLogs übermittelt das Diagnosesystem permanent Anlagendaten an ein eigens eingerichtetes Volthaus-Portal. Zwei Servicetechniker werten Fehlermeldungen umgehend aus. Nach Rücksprache mit dem Kunden tragen sie Sorge, dass Störungen umgehend behoben werden, um Ertragsausfälle zu vermeiden“, erklärt Bastian Schmal.

Immer öfter Rechtsstreit
Immer neue gesetzliche Regelungen und neue Technologien machen auch die praktische Umsetzung und Nachvollziehbarkeit für zahlreiche Verbraucher komplizierter. Ein Umstand, dem die Bundesregierung seit Jahren bereits mit der Berliner Clearingstelle EEG Rechnung trägt. Für Problemfälle bei der praktischen Umsetzung des Gesetzes für den Vorrang Erneuerbarer Energien zwischen Anlagen- und Netzbetreibern wurde dazu die Verfahrensordnung erweitert: Seit Anfang 2012 ist die Clearingstelle mit schiedsgerichtlicher Kompetenz ausgestattet. Wie komplex derartige Verfahren sind, zeigt der Ende 2011 veröffentlichte Hinweis 2011/10 – Gebäude und Lärmschutzwand – im EEG 2009 und EEG 2012. Dieser Hinweis wurde auf insgesamt 33 Seiten ausgeführt. Bundesverbraucherministerin Ilse Aigner und Bundeswirtschaftsminister Philipp Rösler haben im November letzten Jahres mit der neuen Schlichtungsstelle Energie eine weitere Instanz geschaffen, die Verbrauchern bei Problemen hilft. Die Schlichtungsstelle soll bei Konflikten zwischen dem Verbraucher und seinem Energieversorger vermitteln.

Hier können Verbraucher künftig, kurzfristig und kostenlos ein außergerichtliches Schlichtungsverfahren in Anspruch nehmen. Träger der Schlichtungsstelle ist ein unabhängiger Verein. Dahinter stehen der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft , der Verbraucherzentrale Bundesverband, der Verband kommunaler Unternehmen und der Bundesverband neuer Energieanbieter. Dual nutzbare Kollektoren, auch als Hybridkollektoren bezeichnet, stehen bei der Nutzung von Einfamilienhäusern erst am Anfang. Neuen Schwung für die Solarthermie versprechen künftig auch Kunststoffkollektoren. In naher Zukunft sollen Solarkollektoren für den Volumenmarkt zu 100 Prozent aus Kunststoff hergestellt werden“, beschreibt Sunlumo-Geschäftsführer Robert Buchinger die Aussichten. Sunlumo hat die Forschungsund Entwicklungsarbeit eines „Eine-Welt-Solar- Kollektors“ angestoßen und durchgeführt.

Ein Kollektor aus Kunststoff ist um einiges leichter und somit einfacher zu montieren. Durch sein geringes Gewicht reduzieren sich zusätzlich die Kosten bei Logistik und Montage. Weiterer Vorteil ist eine relativ kostengünstige Herstellung. Dazu kommt ein umweltfreundliches Recycling, wenn der Kollektor einmal ausgedient hat. „Wir rechnen mit einer Preisreduktion von bis zu 50 Prozent im Vergleich zu einem herkömmlichen Flachkollektor“, betont Robert Buchinger. Dass sich Einsparungen bei gesteigertem Eigenverbrauch rechnen, bestätigt sich bei den Preisturbulenzen der Energieversorger immer wieder. Während die Einnahmen aus der Netzeinspeisung der Versteuerung nach dem privaten Einkommensteuersatz unterliegen, bietet das genutzte Einsparpotenzial einen langanhaltenden und inflationssicheren Gewinn. Betrachtet man Gesamtinvestition und Amortisierungsrechnung, sollte der Fokus daher künftig auf mehr Eigenverbrauch liegen. Bei der Energiemix- und Hausbauplanung sollten sich Interessenten die Angebote genau ansehen. Zu empfehlen sind Anbieter, die im Vorfeld eine kompetente Energieberatung anbieten. Die neuen Möglichkeiten des EEG und das Erneuerbare-Energien- Wärmegesetz – EEWärmeG können hier eine Vielzahl von Mehrnutzen bieten.

Diesen Artikel verfasste Uwe Manzke für das greenhome Magazin