Ein (fast) autarkes Wohnhaus

Hier beschreibe ich meinen – fast schon seit der Jugend bestehenden – Traum, eines Tages ein Eigenheim für meine Familie und mich zu haben, welches nach dem Invest fast keine Kosten mehr verursacht.


Es kommt immer drauf an…

…was man will. Denn Bewohner können sich unabhängig machen von der Kostenentwicklung von Strom und Wärmeversorgungsanschlüssen. Das ist eine riesige Chance. Dazu ist jedoch ein höheres Anfangsinvest nötig. Dies zahlt sich auf Dauer aber so stark aus, dass der höhere Invest schon nach rund 10 Jahren wieder eingefahren ist. Danach wird es richtig günstig! Denn die Energiewende ist Realität. Fast 30% des Stroms in Deutschland stammt schon jetzt (Stand 2015) aus Erneuerbaren Energien. Was Besseres gibt es meiner Meinung nach nicht. Denn die Sonne, aber auch Wind und Wasser werden immer wichtiger für intelligente, effektive und ungefährliche Energieerzeugung. Es ist darum nicht nötig, sich mit altmodischer Atomkraft und noch älterer Kohlekraft zu beschäftigen. Beide sind „nicht gut“. Es gibt andere gute, günstige, und vor allem umweltfreundliche Energiequellen. Aber die Regierung unterstützt diese nicht. Leider!

Wie konzipiert man ein Wohnhaus ohne Versorgungsanschlüsse, bzw. in Norddeutschland zwar mit Versorgungsanschlüssen, welche aber nur im Notfall automatisiert eingesetzt werden? Eine gute Isolierung des Wohnhauses ist obligatorisch. Wenn alle Bedingungen erfüllt sind, kann man durchaus leicht über einen Akku als Zwischenspeicher das ganze Gebäude größtenteils (über 90% Autarkie) mit Energie versorgen, wobei auch eine Erdwärmepumpe über den gleichen Akku die Wärme zur Verfügung stellt. Alles ist nur eine Frage der Speicherkapazität des Akkus, welche in kWh (Kilowattstunden) ausgedrückt wird. So ein Konzept ist – auf das Jahr bezogen – hochgradig günstig.

Eine moderne Wärmepumpe…

…zu verwenden ist sinnvoll, da ein großer Teil der Wärme aus der Erde genutzt wird – auch im Winter. So braucht man recht wenig Strom für die Wärmeprozesse, und bekommt ziemlich viel (rund Faktor 3 schon im Winter) an Wärmeenergie zum heizen. Ein Schornstein ist nicht erforderlich. Wartungsaufwand: minimal 🙂

Ein eigener Brunnen..

…mit Wasseraufbereitung führt zu einer vollständig unabhängigen Nutzung von Wasser, auch wenn die Kosten für den Bohrbrunnen nicht unerheblich sind. Der tägliche Strombedarf für die Aufbereitung des Wassers ist jedoch minimal, und liegt bei normaler Wasserqualität bei rund 1 kWh/Tag. Die eingesparten Kosten für die nicht benötigten Versorgungsanschlüsse (viele Tausend Euro) werden jedoch für die Speichertechnik und die (Haus)Automation benötigt. Es gibt halt nichts umsonst. Leider.

Autarkes Wohnhaus, Hunteburg
Oben der Entwurf des Architekten de Vries aus Hunteburg.
Der Entwurf des (fast) autarken Wohnhauses mit weiteren (Gewerbe)Nutzungsmöglichkeiten.

Dieses Verfahren (ohne Versorgungsanschlüsse) bezeichnet man als „autark“. Bei einer guten Auslegung ist es nicht nötig, genügsam und vorausschauend mit Energie umzugehen. „Autarke Systeme“ kommen immer mehr in „Mode“, werden immer öfter angeboten, sind fertig konfektioniert aber auch immer noch sehr teuer. Die Energie kommt im Wesentlichen von der Sonne, und wird über eine PV Anlage in Akkus gespeichert, aber teilweise auch als Wärme gespeichert. Der Verzicht auf einen öffentlichen Versorgungsanschluss (Strom, Wärme, Gas, Wasser…) ist heute jedoch immer noch extrem selten anzutreffen, obwohl die erforderliche Technik dazu immer günstiger und zuverlässiger wird.

Warum so umständlich (und teuer)?

Die benötigten Komponenten sind schon lange verfügbar, müssen nur intelligent verknüpft werden. Mit dieser Technik verursachen Sie praktisch keine Umweltbelastung, und sind klimaneutral, und damit ökologisch. So ein Konzept rechnet sich auch wirtschaftlich, und kann sogar als Altersvorsorge dienen. Hier wird Vieles an alten Meinungen auf dem Kopf gestellt. Denn heute ist es effektiv und sinnvoll mit Strom auch zu heizen, weil Strom sehr universell einsetzbar ist.

Bis zur Fertigstellung…

…wurden Jahre in Anspruch genommen. Erbauer und Bewohner müssen motiviert werden. Eine kompromisslose Informationspolitik, die auch die Probleme bei der Umsetzung aufführt ist wichtig, sowie eine Beteiligung von möglichst vielen Bürger/Innen z.B. an den Planungsabschnitten. Ideal sind im Ort befindliche Ansprechpartner, die zu jeder Zeit neutrale Auskunft über das Projekt geben können. Hilfreich kann es auch sein, wichtige Leute (Bürgermeister, Architekt, usw.) auf seine Seite zu bekommen, um im Notfall auch Rückendeckung zu haben.

Welche Stromverbraucher können betrieben werden?

Zum Verständnis: Auf dem Dach ist der Hauptenergielieferant, eine PV Anlage mit knapp 10kWp. Das Problem; im Sommer wird sehr viel Strom erzeugt, nämlich täglich weit über 50 kWh. Das ist viel mehr als man braucht. Im Sommer wird üblicherweise nur 10 bis max. 15 kWh Strom täglich (Tag und Nacht) benötigt. Üblicherweise könnte man die überschüssige Energie einspeisen, und eine Vergütung erhalten. Das machen aber alle, und ist – ein wenig – langweilig, aber auch bürokratisch aufwändig. Alternativ kann man auch die Energie soweit wie möglich in einem großen Akku speichern, und eben nicht einspeisen. Sinnvoll sind Speichergrößen von deutlich über 30kWh für den Akku. Ein Wechselrichter erzeugt dann das bekannte 380V/400V AC Drehstromnetz – völlig unabhängig vom bekannten Hausstromanschluss.

Herzstück Wechselrichter

Im Wechselrichter, genau genommen im sog. Hybridwechselrichter laufen alle (elektrischen) Fäden zusammen. Wenn dieses Gerät mit einer cleveren modernen Betriebssoftware (Firmware) ausgestattet ist, geht hier richtig fett die Post ab. Soll heißen, nur dann macht das Leben in so einem Gebäude richtig Spaß. Nur dann kann man auch in so einem Gebäude richtig viel Geld sparen für die Energie.

Entscheidend bei einem Wechselrichter ist die Zuverlässigkeit über viele Jahre, der Wirkungsgrad, natürlich auch die Dauer- aber auch die Kurzzeitleistung, sowie generell die Überlast- und Kurzschlussfestigkeit. Das Teil soll also lange halten, und nicht gleich Bauteile im Innern sprengen, wenn mal eine Überlast, oder ein Kurzschluss daher kommt. Oder eine Blindlast.

Zur Auswahl des WR nimmt man was Bewährtes, von Fronius z.B. der Symo Hybrid, oder von Fronius den Symo GEN 24 plus. Alternativ kommen auch von Steca/Studer die XTM Serie, von SMA die Sunny Island, von Victron die Multiplus, von Mastervolt der Mass Combi, oder von E3DC das S10 System in Frage. Es gibt noch viele weitere Systeme. Üblicherweise erzeugen die Systeme ein 3 phasiges Stromnetz, oder können zu einem solchen verschaltet werden.

In jeder Situation steht immer das selbst erzeugte 3 phasige Inselstromnetz zur Verfügung, mit dem auch problemlos der bereits erwähnte Scrollkompressor einer Wärmepumpe (Brauchwasser und Heizung), oder auch jeder andere 3 phasige Verbraucher betrieben werden kann – auch wenn gar kein öffentlicher Stromanschluss angekoppelt ist! Ist das nicht genial? Ein Punkt, den der Staat, die Politik, vor allem aber die Energieversorger überhaupt nicht mögen! Hier wird man also schnell zum „Außenseiter“, zum „Anderen“, zum „Verstrahlten“, oder auch einfach zum „Verrückten“ 🙂

Neben dem üblichen, selbst erzeugten Haushaltstrom (eine Phase gegen N), kann auch ein kräftiger, ggf. auch 3 phasiger Elektrogrill während der Sommermonate meist problemlos genutzt werden. Gerade im Sommer ist ja selbst erzeugter Strom völlig kostenlos in Hülle und Fülle verfügbar. Schnelle Grillhitze ist damit gegeben, Holzkohle nicht erforderlich, sowie auch keine Wartezeit. Umweltfreundliches und modernes Kochen, auch im Garten – mit einem leckeren Grillgut. Gerade während der Sommermonate kann man generell – wenn man das möchte – verschwenderisch mit dem überschüssigen Strom umgehen, denn er ist ja kostenlos und damit auch klimaneutral. Auch das Rasenmähen ist vollkommen kostenlos, denn wenn ein Akkumäher verwendet wird – oder notfalls auch ein herkömmlicher Elektromäher mit 230V Anschluss – kann auch dieses Gerät mit Energie versorgt werden, und hat so keine Treibstoffkosten.

Es mag gute Gründe geben…

…nicht autark zu sein. Es gibt aber min. genauso viele Gründe, autark und damit unabhängig zu sein. Es kommt schlicht darauf an, die Energie intelligent zu verwenden, und nach Möglichkeit genau dann einzusetzen (genau genommen umzuwandeln) wenn diese Energie auch vorhanden ist. Genau das ist heute möglich. Und es bedeutet auch keinen Comfortverlust.

Die Vorteile überwiegen…

…aufgrund der Unabhängigkeit, und der ökologischen Arbeitsweise des autarken Systems. In erster Linie muss bei diesem Konzept daher eine gute Isolierung vorhanden sein, denn das Gebäude soll – einmal aufgeheizt – die Temperatur möglichst lange halten. Auskühlen nach wenigen Stunden ist bei einem autarken Wohnhaus nicht zulässig. Da die Energie der Sonne in Norddeutschland im Winter (Oktober bis März) nicht ausreichend ist, ist ein öffentlicher Stromanschluss für die Wintermonate nötig. Oder ein moduliertes BHKW, oder ein anderer alternativer Kurzzeitversorger (Wärme- und Stromspeicher auffrischen im Winter). Sinnvoll ist auch eine kleine WKA (Windkraftanlage) welche sich sehr gut mit PV (Photovoltaik) kombinieren lässt. Eine Belüftungsanlage ist natürlich auch vorhanden, womit lüften überflüssig ist, und gleichzeitig immer frische pollenfreie Luft im Gebäude ist. Eine Dreifachverglasung der Fenster ist ebenfalls obligatorisch, idealerweise mit einer Raffstore-Außenverschattung.

Technik des autarken Wohnhauses, Hunteburg
Bild; BMMH / Prof. Kuhnke, Osnabrück / Luis Millán. Generelle Funktionsweise eines autarken Gebäudes.
Der technische Aufbau eines (fast) autarken Wohnhauses.

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe

Der COP (Coefficient of Performance / Maß für die Effizienz) liegt bei guten Wärmepumpen bei rund 4. Er beschreibt, dass für 1,0 kWh elektrischen Strom (für den Motor als Antriebsenergie des Wärmepumpen(scroll)kompressors) im günstigsten Fall bis zu 4 Kilowattstunden Wärmeenergie geliefert wird – ohne Schornstein wie gesagt. Hierin ist die elektrische Energie für den Motor des Kompressors (die 1,0 kWh) bereits eingerechnet, da diese als Wärme mit in den Wärmekreislauf eingeleitet wird, und somit die Erdwärmetemperatur schon vorab heraufsetzt. Die Wärme wird also der Erde entzogen, und über einen technischen/chemischen Prozess temperaturmäßig weiter herauf gesetzt (Wärme wird hochgepumpt). Gute Wärmepumpen sind nahezu wartungsfrei, und haben eine Standzeit von über 50 Jahren, und sind damit für Generationen ausgelegt. Gute Wärmepumpen, welche auch frei programmierbar sind, sind wahrlich nicht billig. Sie sind aber sehr effizient und sehr effektiv – für Jahrzehnte. Und sie benötigen keinen Schornstein, was auch zu eingesparten Kosten führt, auch bz. der laufenden Schornstein(Reinigungs) Kosten.

Beschreibung Wärmepumpe auf Wikipedia: Wärmepumpe_Wikipedia .

Damit beende ich diesen Artikel. Ich hoffe, es hat Spaß gemacht, ihn zu lesen…

Freundlich Grüße, Jürgen Blumenkamp

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