Technikraum von li.: Zählerkasten und Hausanschluß. Plenticore Plus-Wechselrichter 10, Plenticore BI, Batteriewechselrichter, Waterkotte Wärmepumpe mit Pufferspeicher. (Bild: Kostal)

Im März 2010 hat Familie Schmalenberg ihren Neubau in Hagen, Nordrhein-Westfalen bezogen: ein Haus ohne Feuerstelle und ohne Kamin. Auf den ersten Blick ein ganz normales Einfamilienhaus, nur bei genauer Beobachtung gibt das Gebäude eindeutige Hinweise auf seine inneren Werte: Vollversorgung mit Wärme und Kühlung ohne fossile Brennstoffe, mit Photovoltaik, Wärmepumpe und Batteriespeicher und das zuverlässig und praktisch wartungsfrei seit mehr als einem Jahrzehnt.

2009 – Jahr der Entscheidung

Geplant wurden Neubauten seinerzeit üblicherweise mit einer Gas-Brennwertheizung und klassischen Radiatoren unter den Fenstern. Das hat Familie Schmallenberg nicht überzeugt: Wärmeversorgung musste ihrer Meinung nach umweltverträglicher und zukunftsweisender funktionieren. 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.

Die richtige Wärmepumpe

Nach intensiven eigenen Recherchen und dem Studium von Vergleich-Tests 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 Geothermie-Geräten höher war als bei den Luft-Wärmepumpen. Außerdem wollten wir kein Gebläse vorm Haus haben, das Lärm verursacht und auch nicht schön aussieht“, erklärt Andreas Schmalenberg. Für die gut 130 Quadratmeter Wohnfläche wurde vom Architekten eine Heizlastberechnung erstellt, mit der der Heizungsplaner die richtige Leistung der Wärmepumpe bestimmte.

Zwei 70 Meter Erdwärmesonden

Für die Erdwärmesonden wurde eine Bodenprobe erstellt. Bei Familie Schmalenberg waren zwei Bohrungen mit je 70 Tiefenmetern ausreichend um das Gebäude im Winter mit Wärme und im Sommer mit Kühlung zu versorgen. 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 einen 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 Luft-Wärmepumpe installiert“, beschreibt das Ehepaar seine Gedanken und Erlebnisse zur Tiefenbohrung. Für jede Erdwärmesonde mit Bohrung und Anschluss wurden damals rund 4000 Euro fällig. Dafür konnte beim Bau auf einen Kamin verzichtet werden, weil die Wärmepumpe keinen braucht – eine Entscheidung, die das Baubudget um 1500 Euro entlastete und der Photovoltaikanlage ein verschattungsfreies Arbeiten ermöglicht. Schornsteinfegerbesuche sind bei Familie Schmalenberg ebenfalls kein Thema: Die gibt es nicht.

Im Sommer immer angenehm kühl im Haus

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 Sommer wie Winter 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 mit Hilfe von Photovoltaik und Wärmepumpe.

In der Ruhe liegt Effizienz

Nach 11 Jahre Leben mit Wärmepumpe, Photovoltaik und ohne Kamin und Feuerstätte wissen die Schmalenbergs: Es funktioniert, ist wirtschaftlich und extrem zuverlässig. Die Erdsonden brauchen keine Wartung und die Wärmepumpe praktisch auch nicht. Aber 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° C Vorlauftemperatur Räume über die Fußbodenheizung auf angenehme 22 ° C 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“.

Photovoltaik und Wärmepumpe – die richtige Entscheidung

2009 war die Entscheidung für Wärmepumpe in Kombination mit Photovoltaik bei gleichzeitigem Verzicht auf Schornstein und Feuerstätte sicherlich ungewöhnlich und ist mit viel eigener Recherche und Verständnis der Technik zu erklären. Die Entscheidung war richtig und die Rechnung ging, geht und wird auch in Zukunft aufgehen. Familie Schmalenberg hatte ausgerechnet, dass sie ab einem Strompreis von 23 Cent pro Kilowattstunde mit der Photovoltaik im Plus arbeiten würden. Die 23 Cent-Marke hatte der Strompreis für Privathaushalte bereits 2009, also zur Plan- und -Bauzeit des Gebäudes überschritten. 2010 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. Installation von Photovoltaik für den Eigenverbrauch wird immer lukrativer.

Eigenerzeugung- und -Verbrauch

Die Photovoltaikanlage von Familie Schmalenberg wurde zwar als klassische Einspeiseanlage errichtet, profitiert aber von einer besonderen Form der EEG-Förderung, die den Eigenverbrauch separat fördert. Diese Förderung war für einen kurzen Zeitraum möglich und wurde dann wieder eingestellt. Böse Zungen behaupten, sie sei zu erfolgreich gewesen. Heute sind Photovoltaikkomponenten so günstig, dass es die wirtschaftlichste und nachhaltigste Art ist Strom zu erzeugen. Wer heute eine Photovoltaikanlage installiert erreicht durch geringe Stromgestehungskosten Wirtschaftlichkeit.

Eigenverbrauch-Booster Stromspeicher

2013 installierten die Schmalenbergs ihren ersten Stromspeicher und die Energiewelt in Hagen veränderte sich. War vor der Speicherinstallation ein Eigenverbrauchsanteil von 20 bis 30 Prozent möglich, steigerte sich dieser durch den Stromspeicher und zeitversetzte Nutzung des Solarstroms auf satte 70 Prozent: Eine regionale und dezentrale Energie und Wärmewende.

Zahlen zu Erzeugung Netzeinspeisung und Eigenverbrauch aus 2020

Im vergangenen Jahr produzierte die 7,2 Kilowatt-Peak Photovoltaikanlage der Familie insgesamt 6600 Kilowattstunden Strom. Davon wurden 2000 Kilowattstunden ins Netz eingespeist und 4600 Kilowattstunden selbst verbraucht. Das entspricht gerundet einer Eigenverbrauchsquote von ziemlich genau 69,7 Prozent.

Technikdetails zu Photovoltaik, Wärmepumpe, Wechselrichter, Batteriespeicher

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 deutsche Produkte und sogar aus der Region gesetzt: Kostal und Waterkotte, bei Photovoltaik und Stromspeicher auf namhafte internationale Hersteller.
Die Wärmepumpe kommt aus dem Hause Waterkotte – ein Urgestein in der Wärmepumpenwelt und ein Produkt Made in Germany. Das installierte Modell ist vom Typ „Ai1+“ und wurde in Tests als sehr effizient und technisch ausgereiftes Gerät ausgezeichnet, was sich in 11 Jahren Dauereinsatz bestätigt hat. In Kombination mit der Fußbodenheizung heizt und kühlt das System die gut 130 Quadratmeter Wohnfläche problemlos, zuverlässig und seit 11 Jahren praktisch wartungsfrei.
Die Photovoltaik liefert aus 32 Modulen zu je 225 Watt eine Maximalleistung von 7,2 Kilowatt Peak. Ein Plenticore plus 10 Wechselrichter aus dem Hause „Kostal Solar Electric“ wandelt den Gleichstrom der Photovoltaikanlage in netztauglichen Wechselstrom um – mit einem Wirkungsgrad von über 97 Prozent. Der Kostal Plenticore plus ist einer der effizientesten Wechselrichter am Markt.
Rechts neben dem Plenticore Plus werkelt ein Plenticore BI 10/26, ebenfalls von Kostal – ein reiner Batteriewechselrichter mit einer Lade- und Entladeleistung von 10 Kilowatt, der Wechselstrom in akkutauglichen Gleichstrom umwandelt um ihn in den Akkus des Stromspeichers einzulagern. Umgekehrt wandelt er Gleichstrom aus den Akkus des Stromspeicher in netztauglichen Wechselstrom um. Die beiden Plenticore sind aufeinander abgestimmt und arbeiten mit ausgezeichnetem Wirkungsgrad von über 96 Prozent.
Daten für das Energiemanagement und die Visualisierung im Kostal-Solar-Portal liefert ein intelligentes Energie-Messgerät: das Kostal-Smart-Energy-Meter. Es kommuniziert Verbrauchs- und Erzeugungsdaten zwischen allen Systemkomponenten und ermöglicht so intelligentes Energiemanagement.
Der Batteriespeicher kommt aus dem Hause BYD – weltweit der größte Produzent von Akkumulatoren und stellt mit seinen Lithium-Ionen-Akkus eine nutzbare Kapazität von 16,53 kWh zur Verfügung. Er sorgt dafür, dass möglichst viel selbst erzeugter Solarstrom für das Heizen, Kühlen und den Hausverbrauch genutzt werden kann. Kostal Wechselrichter und BYD-Stromspeicher sind optimal aufeinander abgestimmt. Die Kapazität von 16,53 kWh liefert dem Fünfpersonenhaushalt ausreichend Puffer, sodass auch große Verbraucher dann genutzt werden können, wenn es in den Haushaltsrhythmus passt und nicht nur, wenn die Sonne scheint und die Photovoltaik viel Strom produziert.

Zu guter Letzt

„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 guten Tagen mit 100 Prozent Eigenerzeugung und -Verbrauch über 24 Stunden autark ist, könnte etwas mehr Photovoltaik im Winter nicht schaden, denn da ist ja auch noch der Gedanke an Elektromobilität, die auch ihren Anteil am Sonnenstrom fordern würde. Gedanklich hat die Familie Ihre Terrasse bereits mit schicken Glas-Glas-Modulen, als Verschattungselement und Wetterschutz überdacht. Ein Haus ohne Schornstein sorgt anscheinend für klaren Blick in die Zukunft. Ohne Feuerstelle vernebeln keine CO₂-geschwängerten Abgase den Blick in eine dezentrale, klimaschonende und selbstbestimmte Eigenversorgung mit grünem Strom für Hausverbraucher, Wärme, Kühlung und Mobilität – zuverlässig, sicher und preisgünstig. Was will der Mensch mehr!

Zahlen – Daten – Fakten:

• Baujahr: 2009
• Bezug: März 2010
• Photovoltaikleistung: 7,2 Kilowatt-Peak (kWp), 32 Module zu je 225 kWp
• Wechselrichter 1: Kostal Plenticore Plus 10.0, 3-phasig mit maximal 15 kWp-Generatoranschlussleistung, 3 MPP-Tracker, IP65
• Wechselrichter 2: Kostal Plenticore BI 10.0/26,
• Kostal-Smart-Energiemeter: Intelligentes Messsystem, das Energiemanagement sowie dynamische Fahrweise von Erzeugung und Verbrauch ermöglicht.
• Photovoltaikertrag: 6600 Kilowattstunden (kWh) / Jahr (2020)
• Eigenverbrauch: 4600 Kilowattstunden (kWh) / Jahr (2020)
• Netzeinspeisung: 2000 Kilowattstunden (kWh) / Jahr (2020)
• Autarkie: 69,70 Prozent in 2020
• Wärmepumpe: Erdwärmepumpe Waterkotte Ai1+ (ca. 4500 kWh Jahresverbrauch für Heizen, Warmwasser & Kühlung)
• Erdsonden: Zwei Bohrungen jeweils 70 Meter tief.
• Stromspeicher: BYD HVM 16.6 mit Li-Ionen Akkutechnik.

Autor: Manfred Gorgus, SOLAR-professionell-Kommunikation & Marketing im Grünen Bereich

Quelle: Leopold Kostal GmbH & Co. KG