DINGLER SOLAR WÄRMEPUMPENTECHNIK
Entwicklung und Vertrieb energiesparender Produkte und Systeme

Das Haus 2050 ist weit mehr als ein Plusenergiehaus !

Es ist das Plusenergiehaus mit Elektromobilität, höchster Solareigendeckung im Winter und aktivem Netzmanagement.

Es ist: Unser eigenes Objekt: Energiewende in steter Weiterentwicklung seit 1985.

Exakte Energiebilanzen finden Sie auf Seite 3

Passivhaus, Plusenergiehaus, Sonnenhaus ? Was bedeutet Haus 2050 ?

Eine Gemeinsamkeit eint all diese Hauskonzepte: Sie wollen den durch menschliches Wohnen verursachten Energieverbrauch, für Heizung, Warmwasser, Haushaltsstrom vermindern. Dann, den je nach Haustyp, mehr oder minder grossen Restenergiebedarf, durch mehr oder minder grosse Anteile an erneuerbarer Energie decken. Dies ist das positive an allen 3 Hauskonzepten und hebt sie weit ab, vom sonstigen, tagtäglich gebauten, energetischen Altbaubestand von morgen ! Haus 2050  ( Der Name bezieht sich auf das Jahr, in dem die Energiewende vollzogen sein soll ) legt die Messlatte aber noch wesenlich höher. Haus 2050 rechnet zum Hausenergieverbrauch "Wohnen" noch den Energieverbrauch "Leben" dazu. Also: Mobilität, Nahrung, Dienstleistung, Verbrauchsgüter, Investitionsgüter, etc.  Wir nennen sie die "indirekten Energieverbräuche". Beispiel: Mitsubishi hat das Elektroauto  I-MIEV für mich gebaut. Der Ressourcen- und Energieverbrauch hierzu, ist aber nicht der Fa. Mitsubishi zuzurechnen, sondern mir und denen die dieses Auto nutzen !  In der Verbrauchsbilanz von Haus 2050 wird aber nur der Energieverbrauch für das Fahren bilanziert, so wie das für jedes andere Auto auch üblich ist. Für die indirekten Energieverbräuche, werden erstmal die hohen bilanziellen Solarstromüberschüsse von Haus 2050 verwendet. Näheres zur Berechnung der indirekten Verbräuche sind in dem Hintergrundpapier: Wie grün und nachhaltig ist die Energiewende ? zu finden. Desweiteren wird ein Teil der Sommerüberschüsse zur Langzeitspeicherung über "Power to Gas" verwendet und deckt die Winterlücke in der Energieversorgung von Haus 2050. Um das Ziel von Haus 2050 zu erreichen gilt es nun:

1. Den Heizenergieverbrauch des Gebäudes zu minimieren. Das Passivhaus ist hier das Ideal und müsste beim Neubau längst gesetzlich vorgegebener Baustandard sein,zumal es 2016 den 25.Geburtstag feiert. Stattdessen wird von der BAFA, im Jahre 2015 ! mit dem KFW 70 Haus, der energetische Altbau von Morgen gefördert ! Aber dies ist leider nur eine der vielen Absurditäten dieser Energiewende.

2. Durch den Einsatz energiesparendster Geräte, den Haus- und Gewerbestromverbrauch zu reduzieren. In unserem Objekt wurden schon beim Einzug 1989 nur die energiesparendsten Geräte eingesetzt, zB: Liebherr Kühlschrank 0.24 kwh/24 h, Gefriertruhe 160 L 0,45 kwh/24 h. Beide Geräte wären heute nach ca 25 Jahren immer noch A++. Das Gros der Kunden kaufte sie damals nicht ! ....Das rentiert sich nicht...Soviel zur Weitsichtigkeit mancher Wirtschaftlichkeitsrechnung. Ebenso wurden damals alle Pumpen und Ventilatoren mit BLDC Hocheffizienzmotoren eingesetzt.Waschmaschine und Geschirrspüler hängen über kurze dünne Leitungen am WW und das Wasser wird vorwiegend mit Sonne aufgeheizt. Früher mit Solarthermie, heute über die PV-WP.

3. Mit vorwiegend solarer Elektromobilität wird Öl durch Solarstrom vom eigenen Dach ersetzt. Nur kein Auto zu fahren ist umweltfreundlicher. Nur mit einer intelligenten Steuerung aber ohne weitere Technik, kommen bis zu 70% des Strom's übers Jahr, direkt vom Dach in den Tank. Näheres sehen sie unter Energiebilanzen zu Haus 2050. Für 15.000 km/Jahr braucht unser E-Auto Mitsubishi I-MIEV ca. 2250 kwh Strom, das sind im Durchscnnitt 15 kwh/100 km und ersetzt damit ca. 900 liter Benzin mit einem Heizwert von ca. 9.000 kwh ( Im Vergleich zu Kleinkombi mit real 6 L/100 km ) Das E-Auto deckt hier über 87% aller PKW Kilometer ab.

4.Auf der Gebäudehülle erzeugt Haus 2050 nicht nur 100% seines bilanziellen Jahresenergieverbrauchs, sondern mindestens 200% Dieses Ziel ist ohne exotische Technik heute leicht erreichbar wie unser eigenes Objekt zeigt: Bilanzielle Überdeckung von 202% im Jahr 2012, 171% in 2013, 200% in 2014,190% in 2016 .Mit der Systemtechnikänderung Anf. 2016 erhöht sich die Bilanzielle Überdeckung auf 230-250% ! Dabei ist noch zu berücksichtigen dass der älteste PV-Anlagenteil auf dem Dach Baujahr 1988 ist. Mit heutiger Technik läge das nochmal 5-7% höher.

5. Eine hohe bilanzielle Überdeckungsrate ist zwar positiv, aber für sich allein betrachtet noch kein energietechnisch wirklich aussagefähiges Mass !  Das aussagefähigere Mass ist die sogenannte Eigendeckungsrate und diese insbesondere im Winter. Das heisst: wieviel % des gesamten Energieverbrauchs: also Heizung, WW, Haus- und Gewerbestrom, E-Autostrom, wird ab Dach direkt verbraucht, bzw selbst zwischengespieichert und dann verbraucht. Eine hohe Eigendeckungsrate und damit eine hohe Autarkie ist das Ziel. Damit ist aber keinesfalls eine Netzunabhängigkeit gemeint und angestrebt, sondern genau das Gegenteil. Denn das Stromnetz der Zukunft wird von den stark fluktuierenden Energiequellen Sonne und Wind dominiert. Das heisst das dominierende Angebot aus Sonne und Wind ist eine ewige Achterbahn. Die grösste noch bevorstehende technische Herausforderung der Energiewende ist, die Bereitstellung von Reservekraftwerkskapazität, die nur noch wenige Stunden im Jahr in Betrieb ist und dadurch sehr hohe Fixkosten verursacht.Zudem müssten diese Kraftweke, strenggenommen, auch mit regenerativ erzeugtem und gespeichertem Brennstoff betrieben werden, der wiederum viel teurer ist als die direkt genutzte Energie. Also ist das Nutzen von Reservekraftwerken durch viel einfachere und effizientere Wege zu minimieren. Haus 2050 nutzt das Netz und es dient dem Netz ! Haus 2050 verbraucht vorrangig dann Energie, wenn viel Sonne oder Wind ins Netz drückt und versucht seinen Bezug zu minimieren, wenn beide wenig Energie liefern. Wenn die Sonne scheint produziert nicht nur Haus 2050 viel Strom, sondern meist auch die anderen PV Anlagen. Das bedeutet: im Haus 2050 wird jetzt das E-Auto geladen und die überdimensionierte Wärmepumpe produziert jetzt mit voller Leistung Warmwasser und in der Heizperiode auch Heizwärme auf Vorrat. An einem Sonnentag im Winter produziert die Wärmepumpe Wärme für 1-2 Tage. Siehe hierzu die Zahlen über die hohe Winterdeckungsrate von Haus 2050. Das heisst Haus 2050 betreibt aktives Netzmanagement und verhält sich Netzdienlich. Näheres hierzu siehe unter:  simple grid*.

 

 


Aktueller Objektsteckbrief.  Stand: 7. Januar 2016

Baujahr 1988.  Einfamilienhaus und Gewerbeteil mit Büro, kleine Versuchswerkstatt, seit 2013 Kellerlabor mit 3 Wärmepumpenprüfständen. Ca.290 qm beheizte / teilbeheizte Nutzfläche. Bereits 1988 gebaut, etwa nach dem was heute als KFW 40 gilt. Gebaut nach baubiologischen und bauökologischen Kriterien (Baustoffe, Wiederverwertung,"Graue Energie" etc. ). Kontrollierte Wohnugslüftung mit Wärmerückgewinnung (Passivhauszertifiziert).

Ausrichtung Süd. DN 45° Satteldach. Grundriss mit thermischer Zonierung, und effektiver passiver Solarnutzung.

Beheizt seit 2011 über eigenentwickelte, hocheffiziente Sole-Wasser-Wärmepumpe mit 10,9 kw Heizleistung bei B0W35 (En14511) COP 5,2. El. 2,1 kw.  Quelle: Grabenkollektor als Einfachgraben mit 25m Länge.Heizperiode 2015/16 Beheizung über die neuentwickelte Luft-Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Online-Live- Monitoring ab Herbst 2015. Wärmeabgabe über Niedertemperaturheizkörperanlage (leider keine Fbhz) 50/35 bei Norm AT -16°C. Langjähriges Heizgradtagmittel 4453 (Referenzort: Aulendorf). Hier in 4km Entfernung, ist es noch etwas kälter. Siehe bei Onlinebeschreibung.

Bewusst überdimensionierte Wärmepumpe (siehe Seite 1).Theoretisch 2 fach, praktisch ca. 3fach. Die Wärmepumpe wird vorrangig wie eine Solarthermieanlage betrieben. Das heisst, schon bei guter Helligkeit ( ab ca 200 W/m² ) auch ohne Sonne heizt sie direkt mit Solarstrom betrieben auf Vorrat. Pufferspeichervolumen 4400 Liter. Dieses Volumen war bereits Bestand aus der zurückgebauten, topfunktionierenden Solarthermieanlage + der stillgelegten topfunktionierenden Holzvergaserkesselanlage. Siehe hierzu:  Historie Heizanlage und Hintergründe.

Der 2. Grund für die Überdimensionierung der WP ist das aktive Netzmanagement in das auch die WP mit einbezogen ist. Siehe auch unter: simple grid*.

Eine Besonderheit der WP-Puffer Kombination ist das innovative, hocheffiziente, exergiegerechte Be- und Entladeprinzip in 1 Durchlauf. Beispiel: Beladung 30<50. Entladung 50>30. Mittlere Belade-Entladetemperatur konstant 40°. Über die gesamten Be-Entladezyklen gibt es kaum Vermischungsverluste im Speicher.Die WP ist für diese Betriebsweise mit hoher Spreizung zur Exergienutzung entwickelt.Sie kann z.B. bei B0 auch 25>70 fahren, mit unerreichtem COP. Siehe Online-Live-Monitoring ab Herbst 2015.Im obersten Bereich des 1. Speichers ist der Heizwasservorrat für die Warmwasserbereitung.Die Grösse dieses Bereiches ist variabel wählbar.Diesen Bereich lädt die Wärmepumpe ebenfalls in 1 Durchlauf !  zB: 25° > 55° ( bis 70° möglich ). MIt voller WP-Leistung und ohne separate Heissgasenthitzung. Selbst wenn der Bereitschaftsteil auf 25° abgekühlt wäre, steht bereits 10 min nach WP Start heisses Wasser zur Verfügung.! Die Warmwasserbereitung erfolgt durch das von uns schon vor 24 Jahren entwickelte, externe Frischwassersystem. Hygienisch frisches Warmwasser im Direktdurchlauf. Eine nie gekannte Effizienz in der WW-Bereitung in Verbindung mit unsereren Wärmepumpen Siehe unter: Warmwasser.  

PV-Anlagen:  Nordseite: 7,12 kwp a-Si Dünnschicht Bj 2008. (Teilverschattet. Ab Frühjahr 2016 fast unverschattet) Ertrag ca 2800 kwh Jahr. Südseite:  4 Generationen Polykristallin,von: 1989 !  -2006 mit gesamt 8,52 kwp. Ertrag ca. 8800 kwh/Jahr. Mit neuester PV-Technik von 2015 läge sie bei mindestens 9300 kwh/Jahr.

Ab Frühjahr 2016 wird der Platz der bisherigen Solarthermieanlage und die letzten Reste des Süddaches ebenfalls mit PV belegt, da wie schon gezeigt, die PV-WP Kombination im Winter eine wesentlich bessere Deckung bringt als ein sehr guter Solarkollektor ! Die jetzt schon sehr hohen Winterdeckunsraten, werden dadurch noch weiter gesteigert !  Die Bilanzen in den nachfolgenden Tabellen auf  Seite 3 zeigen die Jahre 2012-2016.

Historie Heizanlage und Hintergründe:

Die ursprüngliche Beheizung des Gebäudes erfolgte seit Einzug 1889 über eine Solaranlage zur WW Bereitung und Heizungsunterstützung, in Kombination mit einem Holzvergaserkessel. Siehe auch unter:  Solarthermie und unter:  über uns. Als Solarpionier und Enthusiast war dies natürlich eine Überzeugungstat. Gemäss Argumentation des damaligen Mainstream, aber wider jegliche wirtschaftliche Vernunft. Rein unter damaligen ökonomischen Bedingungen gerechnet, war das auch so.  28 Jahre später sah die Sache aber ganz anders aus. Für einen ambitionierten Techniker ist dies aber kein Grund sich auf den Lorbeeren auszuruhen. So wurde der Holvergaserkessel stillgelegt, der Schornstein als extreme Wärmebrücke, mit Dämmstoff verfüllt. Im Jahre 2015 wurde die topfunktionierende Solarthermieanlage rückgebaut.Natürlich auch mit einem weinenden Auge. Aber für einen Techniker zählen nicht Sentimentalitäten, sondern Ergebnisse und Zahlen ! Diese Fläche wird jetzt ebenfalls mit PV belegt. Wieso das?  Im Jahre 2010 wurde mit der Wärmepumpenentwicklung begonnen, die zum Ziel hatte, mittels zusätzlicher Nutzung des Solarthermie Kollektors als Niedertemperaturquelle, dessen Winterertrag auf das maximal mögliche zu steigern. Erkenntniss: Eine hocheffiziente Wärmepumpe mit Grabenkollektor ( wie hier im Objekt ) oder Erdsonde, macht aus der PV Fläche, die vorher die Solarthermieanlage beansprucht hatte, wesentlich mehr Wärmeenergie als die Solarthermieanlage! Je strahlungsärmer und kälter der Monat, desto grösser der Abstand. Dez.+Jan.= 4-fach, Nov.+ Feb.= 2fach. Hinzu kommt noch, dass die PV keine Nutzlosen Überschüsse produziert.

Nun könnte man sagen: Haus 2050 produziert 2 - 2,5 mal soviel Strom wie es verbraucht. Ist das sinnvoll ?  Nein, das ist nicht nur sinnvoll, sondern es sollte beim EFH Pflicht sein ! Der Grund: Das Einfamlienhaus ist ein Privileg ! Es hat den höchsten Flächenverbrauch aller Wohnarten. Auf die verbrauchte, bebaute Fläche gerechnet, hat es den geringsten Energiebedarf pro m², aber das allerhöchste Angebot an Solar und Umwelt-Energie. Ein Mehrfamilienhaus selbst in Passivhausstandard, kann schon keine Überschüsse mehr produzieren. Es ist auf die Stromlieferung des privilegierten Einfamilienhauses angewiesen, ebenso wie die energieintensive Industrie.

Die Holzheizung wurde 2012 aus Nachhaltigkeitsgründen stillgelegt. Einen leicht speicherbaren ( da einfach lagerbar ! ) Hochtemperaturbrennstoff in niedergrädige Raumwärme von 20°C zu entwerten ist im Zeichen der Energiewende energetischer, physikalischer und noch dazu staatlich geförderter Frevel !  Der für die energetische Nutzung zur Verfügung stehende Teil der nachhaltig gewinnbaren Holzmenge wäre mit Holz-KWK ein idealer Stromtälerfüller. Mehr hierzu im demnächst erscheinenden Hintergrundpapier :  Wie grün und Nachhaltig ist die Energiewende ?

 

 


Untenstehende Tabelle zeigt die Gesamtenergiebilanz unseres Eigenobjektes Haus 2050, aufgelöst nach Monatsbilanzen.

Bitte beachten: Der Standort hier ist Solarer Durchschnitts Süden !
Kein Allgäu, keine Höhenlage, aber kalt.
Langjähriges HGT mittel: grösser 4453.

Über den Grossteil des Zeitraumes gibt es auch Tagesbilanzen. Seit Herbst 2015 erfolgt Online-Monitoring in Echtzeit, mit permanenter zentraler Datenaufzeichnung von ca. 150 Datenpunkten. Die Verbrauchsanteile WP und E-Auto am Gesamtverbrauch sind über geeichte Unterzähler erfasst. Die Werte von PV Erzeugung und Bezug sind von den Zählern, über die auch abgerechnet wird. Die WP Werte, werden aus Gründen allerhöchster Genauigkeit, bei Elektro mit 2 und bei Heizenergie mit 3 unabhängigen Zählern erfasst. Folgende fossile Reste an direktverbrauchter Energie sind unten nicht enthalten: Flüssiggas zum Kochen und Backen. Entsprechend ca 200 kwh Heizwert / Jahr. Wird ab Frühjahr 2016 durch E-Geräte ersetzt. Benzin für 2 weitere kaum mehr benutzte, gewerblich genutzte PKW. Pro Jahr zusammen max ca 2000 km a 6 L /100 km = 120 Liter mit Heizwert ca 1200 kwh. Wie weiter oben schon aufgeführt, werden über 87% aller gewerblichen und privaten km elektrisch gefahren ! Benzin-Rasenmäher für grösseres Grundstück ca 10 l / Jahr = 100 kwh Heizwert. Auf der Habenseite widerum könnten wir unseren Anteil an der erzeugten Windenergie von 662 kwh/ Person (Jahr 2013) reklamieren. Auf einen Anteil am sogenannten Biogas, das leider zum Grossteil Agrargas (Futtermittel) ist, wird verzichtet.

Bitte beachten Sie bei den Bilanzen: Ohne die Netzdienliche Speicherung von schwankender Sonnenenergie (auch Windenergie aus dem Netz möglich) und die damit sehr hohen Eigenversorgungsanteile im Winter, wären die schon sehr hohen Jahresabeitszahlen (JAZ) noch höher.Eine nach dem Stand der Technik, auf niedrigste Vorlauftemperaturen ausgelegte Fussbodenheizung, würde die JAZ ebenfalls noch einmal wesentlich steigern ! Wie schon Ende Heizperiode 2014/15 wird das Gebäude in der Heizperiode 2015/16 über unsere neuentwickelte, hocheffiziente Luft-Sole-Wasser-Wärmepumpe beheizt. Leider muss hier zum Härtetest die WP auch zu Zeiten und Bedingungen betrieben werden, die über die tatsächlichen Anforderungen hinausgehen. Etwas Effizienzminderung und Energieverschwendung ist hier nicht ganz zu vermeiden. Forschung und Entwicklung haben hier Vorrang. Der stark erhöhte Stromverbrauch Juni, Juli, Aug. 2015 war durch Baumassnahmen bedingt. 

  Jahr / Monat

PV-Ertrag  Gesamt

Verbrauch Gesamt

Deckung durch PV

Anteil WP am Verbrauch

Anteil WP

Anteil E-Auto am Verbrauch

Anteil E-Auto

Haus + Gewerbe

Anteil

 

kWh

kWh

%

kWh

%

kWh

%

kWh

%

2012-Januar  377    kwh  788   kwh   48 %            
2012-Februar  782  kwh  439  kwh   178 %            
2012-März 1359 kwh   467  kwh   291 %            
2012-April 1060 kwh   472  kwh   224 %            
2012-Mai 1648 kwh   445  kwh   370 %            
2012-Juni 1381 kwh   419  kwh   329 %            
2012-Juli 1533 kwh   388  kwh   395 %            
2012-August 1459 kwh   399  kwh   365 %            
2012-September 1009 kwh   356  kwh   283 %            
2012-Oktober  686 kwh   412  kwh   167 %            
2012-November  376 kwh   552  kwh    68 %            
2012-Dezember  343 kwh   822  kwh    42 %            
2012-Gesamtjahr 12013 kwh  5959 kwh   202 % 1798 kwh zu 8415 kwh Wärme
= JAZ 4,68
30,2% 2064 kwh für 12084 km 17,08kwh/100 34,6% 2097 kwh 35,2%
2013-Januar   294 kwh   758  kwh    39 %                              
2013-Februar   473 kwh   658  kwh    72 %            
2013-März   876 kwh   679  kwh   129 %            
2013-April   980 kwh   539  kwh   182 %            
2013-Mai  1225 kwh   402  kwh   304 %            
2013-Juni  1392 kwh   405  kwh   344 %            
2013-Juli  1729 kwh   470  kwh   367 %            
2013-August  1382 kwh   425  kwh   325 %            
2013-September   925 kwh   429  kwh   216 %            
2013-Oktober   731 kwh   384  kwh   190 %            
2013-November   344 kwh   539  kwh    64 %            
2013-Dezember   525 kwh   661  kwh    79 %            
2013-Gesamtjahr 10876 kwh  6349 kwh   171 %

1790 kwh zu 9039 kwh Wärme
= JAZ 5,05

28,2 % 2075 kwh für 12263 km 16,92kwh/100 32,7%  2484 kwh 39,1%
2014-Januar   427 kwh   658  kwh    65 %            
2014-Februar   686 kwh   603  kwh   114 %            
2014-März  1194 kwh   603  kwh   198 %            
2014-April  1082 kwh   375  kwh   288 %            
2014-Mai 1453 kwh   413  kwh   352 %            
2014-Juni  1629 kwh   407  kwh   400 %            
2014-Juli  1282 kwh   329  kwh   359 %            
2014-August  1156 kwh   378  kwh   306 %            
2014-September  1021 kwh   366  kwh   279 %            
2014-Oktober  798 kwh   360  kwh   222 %            
2014-November    317 kwh   456  kwh    70 %            
2014-Dezember    243 kwh   694  kwh    35 %            
2014-Gesamtjahr  11287 kwh  5642 kwh   200 % 1596 kwh zu 7836 kwh Wärme
= JAZ 4,91
 28,3 %  1969 kwh für 12478 km 15,78kwh/100 34,9%  2077 kwh 36,8 %
2015-Januar   349 kwh   738  kwh    47 %            
2015-Februar   731 kwh   647  kwh   113 %            
2015-März  1139 kwh   560  kwh   203 %            
2015-April  1285 kwh   404  kwh   318 %            
2015-Mai  1185 kwh   430  kwh   275 %            
2015-Juni  1538 kwh  467  kwh   329 %            
2015-Juli  1569 kwh   556  kwh   282 %            
2015-August  1358 kwh   522  kwh   260 %            
2015-September   998 kwh   348  kwh   286 %            
2015-Oktober   580 kwh   480  kwh   120 %            
2015-November  605 kwh   520  kwh   116 %            
2015-Dezember   544 kwh   583  kwh    93 %            
2015-Gesamtjahr  11934 kwh  6255 kwh   190 %

1732 kwh zu 8174 kwh Wärme
= JAZ 4,72

 27,7 %  1818 kwh für 12555 km 14,48kwh/100 29,0%  2705 kwh 43,2 %
2016-Januar 

 381  kwh

 653   kwh   58 %            
2016-Februar  528  kwh  619   kwh   85 %            
2016-März  985  kwh  565   kwh  174 %            
2016-April  1158 kwh  418   kwh  277 %            
2016-Mai  1359 kwh  395   kwh  344 %            
2016-Juni   1442 kwh  367   kwh  393 %            
2016-Juli  1559 kwh  458   kwh  340 %            
2016-August  1381 kwh  430   kwh  321 %            
2016-September   1143 kwh  393   kwh  291 %            
2016-Oktober   645  kwh  497   kwh  130 %            
2016-November   363  kwh  552   kwh   66 %            
2016-Dezember 410   kwh  677   kwh   61 %            
2016-Gesamtjahr  11352 kwh  6022 kwh  188 % 1982 kwh zu 9231 kwh Wärme       = JAZ 4,66  32,9%  1442 kwh für10773 km 13,4kwh/100km  24 %  2595 kwh  43,1%