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Projektinfos  – Energieforschung konkret

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Beim SolarAktivHaus in Rottenburg-Seebronn wurden die Kollektoren in die Fassade integriert.
© ECONSULT Lambrecht Jungmann Partner, www.solaroffice.de
Solares Bauen
Projektinfo 09/2016

Dies sind die Merkmale des Referenzmodells, auf dem die simulierten Mehrkosten basieren.
© Fraunhofer ISE

Nach aktuellen Förderbedingungen des Marktanreizprogramms wäre der hier dargestellte KfW55 Effizienzhaus-Standard mit einer solaren Deckung von 60% kostenoptimal. Alle Werte beziehen sich auf das Referenzmodell.
© Fraunhofer ISE

Schema eines Sonnenhauses.
© Sonnenhaus-Institut
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Sonnenhäuser energetisch und ökonomisch bewertet

Mit der Energieeinsparverordnung 2016 reduziert sich der erlaubte Höchstwert für den Jahres-Primärenergiebedarf neuer Wohngebäude um ein Viertel. In Sonnenhäusern ist dies kein Problem: Sie benötigen maximal 15 kWh/m2a Primärenergie für Heizenergie und Hilfsstrom und liegen damit deutlich unter dem Bedarf von Passivhäusern. Den Preis für die gute CO2-Bilanz ermittelt ein neu entwickeltes Simulationsverfahren.

Um den Wärmebedarf in Sonnenhäusern zu decken, ist sehr wenig Primärenergie erforderlich. In den gut gedämmten Gebäuden deckt eine Solaranlage typischerweise zwischen 60 und 70% des Wärmebedarfs, den Rest übernimmt meist eine Biomasse-Heizung. Mit der Biomasse kommt dabei ein Energieträger zum Einsatz, der einen Primärenergiefaktor unter 1 hat. Dieser Anteil fällt bei der Energiebilanz nicht wesentlich ins Gewicht. Maßgeblich wird die Energie in Form der elektrischen Hilfsenergie, die z. B. für Pumpen und Stellantriebe aufgewendet wird, bilanziert. Diese ist erforderlich, um die erneuerbare Energie für die Haustechnik nutzbar zu machen. Damit sind Sonnenhäuser eine mögliche Alternative, um neben den Kriterien der Energieeinsparverordnung 2016 auch die der europäischen Gebäuderichtlinie zu erfüllen. Diese fordert, dass ab 2021 neue Gebäude nur noch als Niedrigstenergiegebäude gebaut werden dürfen.

Der geringe Primärenergiebedarf ist bei den Sonnenhäusern, auch SolarAktiv-Häuser (SAH) genannt, mit Mehrkosten verknüpft. Wie hoch diese sind, hängt vom Effizienzhaus-Standard des jeweiligen Gebäudes und der eingesetzten Solar- und Heiztechnik ab. Um die zusätzlichen Ausgaben bewerten zu können, entwickelten Wissenschaftler unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ein Simulationsverfahren. Dieses Tool ermittelt unter anderem die auf das Jahr annualisierten Mehrkosten, die bei der Integration einer großen thermischenSolaranlage entstehen würden. Alle hier abgebildeten Mehrkosten beziehen sich auf ein fest definiertes Referenzmodell. Sie umfassen unter anderem die Ausgaben für einen höheren Effizienzstandard (z. B. für zusätzliche Dämmschichtdicke EPS, Dreifach-Verglasung), weitere Aufwendungen für den solarthermischen Wärmeerzeuger und die jeweiligen Varianten des Zusatzwärmeerzeugers. Mehrkosten für den Wohnraumverlust durch Dämmung und Speicher wurden nicht berücksichtigt.

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Mit Sonnenhäusern Primärenergiebedarf reduzieren

Die Simulationen der Wissenschaftler zeigten, dass sich das Solarhaus-Konzept besonders gut mit dem Effizienzhaus-Standard KfW55 kombinieren lässt. Hierbei handelt es sich um ein Gebäude, dass nur 55% der Energie eines vergleichbaren Neubaus nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) verbraucht.

Ein Beispiel: Wird ein Gebäude in der Effizienzklasse KfW55 mit einem solaren Deckungsanteil von 30% (SAH30) und einem Gas-Kessel ausgeführt, so kann damit der spezifische Primärenergiebedarf im Vergleich zur Referenz-Anlagentechnik um etwa 80 kWh/m2NF·a reduziert werden. Bei einem solarthermischen Deckungsanteil von 60% (SAH60) kann dieser um 105 kWh/ m2NF·a reduziert werden. Unter Berücksichtigung der Fördermöglichkeiten nach dem MAP ergeben sich für diese Ausführungsvariante dann bezogen auf die Referenz geringere Kosten von etwa 2 Euro pro Jahr und Quadratmeter Nutzfläche. Bei den Simulationen kristallisierte sich ein KfW55-Gebäude mit 60-prozentiger solarer Deckung als attraktivste Lösung heraus. Hier kann eine Reduktion des Primärenergiebedarfs zu relativ günstigen Mehrkosten „erkauft“ werden kann.

In ihren Simulationen gingen die Wissenschaftler von Gas als Zusatzwärmeerzeuger aus. Mit einem Primärenergiefaktor von 1,1 weist dieser Energieträger einen höheren Wert auf als Biomasse, die üblicherweise inSonnenhäusern zum Einsatz kommt.

Die zu berücksichtigenden Kosten variieren abhängig davon, ob man in die Berechnungen eine finanzielle Förderung im Rahmen des Marktanreizprogrammes (MAP) miteinbezieht und von welcher Steigerungsrate des Energiepreises (3% oder 8%) man ausgeht. Mit einem zunehmenden Anteil solarthermischer Wärmeversorgung reduziert sich die Abhängigkeit von Schwankungen des Energiepreises.

Sonnenhäuser und SolarAktivHäuser

Nach den Richtlinien des Sonnenhaus-Instituts sollte im Sonnenhaus die Wärme zu 100% regenerativ und mindestens zu 50% von einer Solaranlage gedeckt werden. Ein typisches Sonnenhaus verfügt über einen kompakten, länglichen Baukörper mit einem steil nach Süden geneigtem Dach, das der Wintersonne möglichst viel Fläche bietet. Die passive Nutzung der Sonnenenergie mit energieoptimierter Anordnung von Glasflächen ist Teil des Konzepts. Im Gebäudeinneren befindet sich ein Wassertank als Wärmespeicher. Der spezifische Transmissionswärmeverlust HT‘ muss bei einem Neubau den des EnEV-Referenzgebäudes um mindestens 15% unterschreiten. Der typische Jahres-Primärenergiebedarf pro Quadratmeter Gebäudenutzfläche eines Neubaus liegt bei etwa 5 bis 15 kWh. Das SolarAktivHaus-Konzept weist als Vorgabe einen Mindestanteil von 50% Solarwärme an der Wärmebedarfsdeckung aus.

Projektinfo 09/2016:
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Merkzettel

Adressen

Projektleitung
Fraunhofer ISE

Projektbearbeitung
SWT Stuttgart

Projektbearbeitung
TU Illmenau

Projektbearbeitung
Sonnenhaus-Institut e. V.

BINE-Projektinfo 09/2016
(pdf, 4 Seiten, 835 kB)

Infotipps

Vakuumtank speichert Wärme
BINE-Projektinfo 14/2014

Links

Sonnenhaus-Institut e.V.
Hintergrundinformationen zum Thema Sonnenhaus

ENERGIEWENDEBAUEN
Projekte, Berichte, Nachrichten
und Analysen aus der Forschungsinitiative ENERGIEWENDEBAUEN

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.