Mit Strom vom Dach heizen
Grundofen und Photovoltaikwärme statt Wärmepumpe
Das neu gebaute Einfamilienhaus der Familie Burghardt in Neuschleichach beeindruckt durch seine umweltfreundliche Bauweise und innovative Heiztechnik. Es zeigt, dass Photovoltaikwärme statt einer Wärmepumpe funktionieren kann. Ökonomisch gesehen ist es ein individuelles Rechenexempel.
Ansicht des Einfamilienhauses. Auf dem Dach zu sehen ist der kleinere Teil von insgesamt 25 kWp Photovoltaikleistung, die geteilt auf beiden Dachhälften installiert ist.
Bild: my-PV
Das Haus von Nils und Isabell Burghardt steht im unterfränkischen Landkreis in Neuschleichach. Die Bauweise des 2023 erbauten Einfamilienhauses ist mehrheitlich ökologisch mit natürlichen Baustoffen umgesetzt. Die gesamte Wohnfläche (inkl. der Kellerfläche mit einer Einliegerwohnung gerechnet) beläuft sich auf 275 m².
Im offenen Wohnbereich im Erdgeschoss steht ein gemauerter Grundofen mit Absorbertechnik, welcher mittels einer Umwälzpumpe den Pufferspeicher erwärmt. Aufgrund der massiven Bauweise des Ofens speichert dieser die Wärme für ca. 12 Stunden und gibt als Strahlungswärme die Wärme an den Raum ab. Über die erste kalte Jahreszeit wurde mit ca. 8 Raummeter Hartholz geheizt.
Auf dem Dach montiert ist eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von insgesamt 25 kWp, aufgeteilt auf 17,6 kWp nach Süden und 6,4 kWp nach Norden (beide Seiten 40 ° geneigt).
Bestandteil des Wärmeversorgungs-Konzepts im Haus ist auch ein Grundofen.
Bild: my-PV
PV-Strom zur Wärmeerzeugung
„Auf der Suche nach einem einfach zu bedienenden Gerät, welches auch mit Produkten von SMA schnell und einfach kommuniziert, habe ich im Netz my-PV gefunden“, beschreibt Nils Burghardt seine Recherchen. Durch die Systemoffenheit von my-PV kann problemlos der SMA Sunny Home Manager 2.0 als Überschussdetektor hergenommen werden – die Daten des Smart Meters von SMA sind also für die Regelung von den my-PV Geräten ausreichend, der Kunde spart sich so einen separaten Smart Meter zur Leistungsmessung.
Dazu wurde ein AC Thor 9s gewählt, der über 3 Heizstäbe (mit jeweils 3 kW Leistung, in unterschiedlicher Höhe in den Pufferspeicher integriert) den Überschuss stufenlos regelt, je nach Verfügbarkeit. Der Photovoltaik Power-Manager versorgt so den Pufferspeicher untertags mit Wärme und nutzt den Photovoltaikstrom, der normalerweise zu viel produziert wird und ins Netz eingespeist werden müsste. Das hat den Vorteil, dass die Hauseigentümer am Abend weniger Holz zur Erwärmung des Pufferspeichers über den Grundofen verwenden müssen, um die gewählte Komforttemperatur im Haus herzustellen.
Der Pufferspeicher ist die zentrale Einheit zur Wärmeverteilung. Über eine separate Frischwasserstation im oberen Drittel wird warmes Brauchwasser erzeugt.
Bild: my-PV
Erste Ergebnisse
Die große PV-Anlage kann selbst in der Übergangszeit die drei Heizstäbe im Pufferspeicher mit ausreichend Sonnenenergie versorgen. Ein Netzstrombezug (ca. 400 kWh), der über eine Warmwassersicherstellung zusätzlich eingestellt werden kann, war nur im Dezember und Januar notwendig. Über einen börsenpreisabhängigen Stromtarif (Tibber), welcher stundengenau abgerechnet wird, konnte die Warmwassersicherstellung in die günstigen, meist windreichen Nachtstunden gelegt werden.
Der Pufferspeicher versorgt im Keller die Fußbodenheizung und im Erdgeschoss sowie im Obergeschoss die Wandheizung mit, die jeweilige Vorlauftemperatur ist hier für beide Heizkreise separat einstellbar. Über eine separate Frischwasserstation im oberen Drittel des Pufferspeichers wird warmes Brauchwasser an den Zapfstellen sichergestellt. Mit diesem ökonomisch und ökologisch durchdachten Heizsystem wird gewährleistet, dass das Einfamilienhaus mit 275 m² zu über 95 % mit nachhaltiger Energie (Sonne und Holz) geheizt und mit Warmwasser versorgt werden kann.
Tatsächlich gab es Herausforderungen in der Durchführung der angestrebten Heizungsart. Dies war aber nicht aufgrund von Fehlern beim Produkt. „Es war nicht einfach, einen Heizungsbauer zu finden, welcher einem nicht gleich eine Wärmepumpe installieren will“, so der Eigenheimbesitzer, der gemeinsam mit seiner Frau und einem Kind das Haus bewohnt.
Vorteile durch Photovoltaikwärme
Selbst ohne einen Batteriespeicher ist in der kalten Jahreszeit die Eigenverbrauchsquote bei über 90 % im Durchschnitt. „In unserem Fall haben wir komplett auf eine teure Wärmepumpe verzichten können. Die laufenden Kosten inkl. Wartung der Anlage sind im Vergleich zu einer konventionellen Heizung mit Wärmepumpe deutlich geringer“, berichtet Nils Burghardt.
Der PV Power-Manager AC Thor 9s regelt über drei Heizstäbe im Pufferspeicher die Nutzung von Überschussstrom.
Bild: my-PV
Das Einfamilienhaus ist mehrheitlich mit natürlichen Baustoffen gebaut. Die Außenwände (EG & OG) sind in einer leimfreien, massiven Holzbauweise (System Nur-Holz) mit 24 cm Stärke und einer Holzfaserdämmung von 8 cm ausgeführt. Als Holzverschalung dient eine hinterlüftete vorgehängte Fassade aus Douglasie. Alle Innenwände sind in Holzriegelbauweise und einer diagonalen Schalung ausgeführt sowie mit Lehmtrockenbauplatten beplankt und mit Lehmfeinputz verputzt. Wo es notwendig ist, sind wassergeführte Rohre als Wandheizung installiert. Der Keller ist mit 36 cm dicken Steinen massiv gemauert. Auf eine Dämmung konnte somit verzichtet werden.
Bauherren-Fazit
„Ich bin wirklich positiv überrascht, wie gut das System funktioniert. Die Regelgeschwindigkeit des
AC Thor 9s ist extrem schnell, vor allem bei bewölktem Himmel. Die Installation und Einrichtung des Systems ging sehr rasch und war problemlos möglich“, berichtet Nils Burghardt über die Umsetzung von Photovoltaikwärme in seinem Eigenheim.
