Solarthermiehäuser Konzepte und Einsatzgrenzen
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- Innozenz Kolbe
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1 Solarthermiehäuser Konzepte und Einsatzgrenzen Fachsymposium 2012 Erneuerbare Energien in der Gebäudetechnik HTW Dresden, Raum Z254 Referent: Uwe Kluge
2 Agenda 1. Vorstellung der sächsischen Energieagentur 2. Umwelt- und energiepolitische Rahmenbedingungen 3. Das Solarthermiehaus Konzept und Wirtschaftlichkeit 4. Beispiele Beratertelefon: info@saena.de - Seite 2
3 Agenda Die Sächsische Energieagentur - SAENA GmbH wurde am 20. Juni 2007 gegründet Ein Unternehmen des Freistaates Sachsen - Gesellschafter sind zu 51 Prozent der Freistaat Sachsen und zu 49 Prozent die Sächsische Aufbaubank Förderbank Vorsitzender des Aufsichtsrates ist der Sächsischer Staatsminister für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr Sven Morlok Beratertelefon: info@saena.de - Seite 3
4 Aufgaben der Sächsischen Energieagentur SAENA GmbH Initiierung und Entwicklung von Lösungsstrategien sowie Begleitung von Modellprojekten und Verbundvorhaben in den Bereich der Energieeffizienz und der zukünftigen Energieversorgung Initialberatung zur Steigerung der Energieeffizienz und zum Einsatz erneuerbarer Energien unter Einbeziehung von Fördermöglichkeiten (Freistaat Sachsen, Bund und EU) Aufbau gezielter Weiterbildungsprogramme und zielgruppenspezifischer Öffentlichkeitsarbeit sowie Netzwerkbildung zum Erfahrungs- und Informationsaustausch Beratertelefon: info@saena.de - Seite 4
5 Agenda 1. Vorstellung der sächsischen Energieagentur 2. Umwelt- und energiepolitische Rahmenbedingungen 3. Das Solarthermiehaus Konzept und Wirtschaftlichkeit 4. Beispiele Beratertelefon: info@saena.de - Seite 5
6 Auf Gebäude entfallen 40 % des Gesamtenergieverbrauchs der Union (Auszug aus der RICHTLINIE 2010/31/EU DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden vom 19. Mai 2010) Quelle: sueptitz.net Wetterextreme der letzten Jahre Beratertelefon: info@saena.de - Seite 6
7 Europäische und Umwelt-, Energie und Klimapolitik Reduzierung der CO2-Emissionen um 20% bis % wenn internationale Klimavereinbarung Steigerung Anteil Erneuerbare Energien auf 20% (Primärenergieverbrauch) Senkung des Energieverbrauchs um 20% Senkung der Importabhängigkeit Vermeidung von Versorgungsunterbrechungen, Energiekrisen und anderen Risiken Energieversorgungssicherheit zu bezahlbaren Preisen Schaffung eines EU Binnenmarktes Beratertelefon: info@saena.de - Seite 7
8 Energiekonzept der Bundesrepublik Deutschland bis 2050 Senkung des Primärenergiebedarfs um 50% bis 2050 Senkung des Wärmebedarf des Gebäudebestandes bis 2020 um 20 Prozent Ausstieg aus der Kernenergie bis spätestens Ende 2022 Erhöhung des Energieanteils aus Sonne, Wind & Co. am Stromverbrauch auf mindestens 35 Prozent bis 2020 Netzausbau und Entwicklung neuer Speichertechnologien Ausbau neuer und moderner konventionelle Kraftwerke als Brückentechnologien Beratertelefon: info@saena.de - Seite 8
9 Gesetzliche Vorgaben aus EU und nationalem Recht Neufassung der EU-Gebäuderichtlinie alle Neubauten in der EU ab 2020 Niedrigstenergiegebäude - für Behördengebäude bereits 2 Jahre früher Novellierung der ENEV zum Anforderungen an die Qualität der baulichen Hülle sowie max. Primärenergiebedarf um 30 % im Vergleich zur ENEV 2007 Novelliertes EEWaermeG zum Pflicht für öffentliche Gebäude, bei Neubauten und grundlegende Renovierungsmaßnahmen den Energiebedarf für Wärme und Kälte anteilig aus erneuerbaren Energien zu decken. Beratertelefon: info@saena.de - Seite 9
10 Rahmenbedingungen für die ENEV Primärenergiebedarf Maß für die CO 2 Bilanz des Gebäudes Q W Nutzung Endenergie Strombedarf für Kunstlicht 2. spez. Transmissionswärmeverlusts H T Maß für die energetische Qualität Hder V Gebäudehülle Q I H T Kühlbedarf Kühlbedarf Q W Q I Strombedarf für Kunstlicht H V Q H Q H Transport FOSSIL STROM Umwandlung Primärenergie Gewinnung FOSSIL STROM Nutzung Endenergie Transport Umwandlung Gewinnung Endenergie Primärenergie Beratertelefon: info@saena.de - Seite 10
11 ENEV-Berechnungsverfahren für Neubauten (Wohngebäude) Referenzgebäude geplantes Gebäude H T ; ref. H T ; real Referenz-RLT Referenz-Heizung Referenz-Warmwasser Referenz-Beleuchtung fp, RLT, real fp, Heizung, real fp, WW;real fp, Beleucht.;real Q p,ref = Q p,max Nutzungsspezifisch: Innentemperatur Luftwechsel Wärmelasten Nutzungszeiten Warmwasserbedarf Q p,real < Q p,max H T < ENEV Vorg. sol. Eintrag < DIN 4108 Beratertelefon: info@saena.de - Seite 11
12 ENEV-Berechnungsverfahren für Wohn- und Nichtwohngebäude Große Bandbreite für Erfüllung der Verordnung Möglichkeit der Suche nach einem Wirtschaftlichen Optimum Wirtschaftlichste Lösung überwiegender Einsatz erneuerbarer CO2 freier Energien Lösungen mit maximaler Energieeffizienz Beratertelefon: info@saena.de - Seite 12
13 Agenda 1. Vorstellung der sächsischen Energieagentur 2. Umwelt- und energiepolitische Rahmenbedingungen 3. Das Solarthermiehaus Konzept und Wirtschaftlichkeit 4. Beispiele Beratertelefon: info@saena.de - Seite 13
14 Einordnung des Solarthermiehauses Beratertelefon: info@saena.de - Seite 14
15 Passivhaus-Beispiele in Sachsen Kindergarten in Heidenau Quelle: Reiter Architekten BDA Baudenkmal in Görlitz Bürogebäude in Bautzen Sanierung Plattenbau-Kita in Chemnitz Neubau Hauptstaatsarchiv in Dresden Beratertelefon: info@saena.de - Seite 15
16 Nullenergiehaus Weiterentwicklung des Passivhauses (Mindestanforderungen identisch) keine zusätzliche Primärenergie in Jahresbilanz erforderlich Hausinterne Energiegewinne und Energieverluste sind gleich groß Energiegewinne mit Solarthermie, Photovoltaikanlagen, passiven Quellen Quelle: Paradigma, Gerd Schallenmüller Resys AG Quelle: Brunner Holzsolarhaus Beratertelefon: info@saena.de - Seite 16
17 Plusenergiehaus Gebäude, das mehr Energie produziert, als seine Bewohner für Heizung, Warmwasser, Lüftung und Haushaltsstrom verbrauchen Energieproduktion meist über PV-Anlage Anforderungen an Bauliche Hülle und Anlageneffizienz wie beim Passivhaus Energieeinnahmen statt Energiekosten Energieüberschuss in der Jahresbilanz Heliotrop von Rolf Disch Solarsiedlung Sonnenschiff in Freiburg von Rolf Disch Beratertelefon: info@saena.de - Seite 17
18 Solarthermiehaus - Kriterien Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser große solarthermische Anlagen großvolumiger saisonaler Speicher mit sehr guter Dämmung solare Deckungsraten > 50 % Restwärmeerzeugung verbreitet regenerativ Dämmung gemäß ENEV Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser Beratertelefon: info@saena.de - Seite 18
19 Solarthermiehäuser CO 2 Bilanz g/m²a g/m²a g/m²a g/m²a g/m²a g/m²a 8000 g/m²a spez. CO 2 Emmision verschiedener Baustandards in g CO 2 /m²a die CO 2 Bilanz von Solarthermiehäusern sich durchaus mit der von Passivhäusern messen! 6000 g/m²a 4000 g/m²a 2000 g/m²a 0 g/m²a 35 kwh/m²a 55 kwh/m²a direkt el. Brennwert Gas Pelletkessel 50 % sol. Deckung 70 % sol. Deckung 90 % sol. Deckung ENEV 2009 Passivhaus Solarthermiehäuser (Restwärmeabdeckung mit Kaminofen) spez. CO2 Emmision in g CO2/m²a Beratertelefon: info@saena.de - Seite 19
20 Solarthermiehaus Beispiele/ Konzepte Sonnenhaus; nach Sonnenhaus-Institut e.v. ENERGETIKhaus100 ; FASA AG SonnenEnergieHaus Sonnenspeicherhaus u.a.... Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser Quelle: Gerlach-Bau GmbH Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser Beratertelefon: info@saena.de - Seite 20
21 Solarthermiehaus umgesetzte Projekte in Deutschland Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser 1. Projekt 1989 in Oberburg (Schweiz) durch den Schweizer Solarpionier Josef Jenni aktuell (Stand 2011) ca realisierte Projekte in Deutschland Verbreitung vorrangig in Deutschland, Österreich, Italien und der Schweiz Sächsische Eigenentwicklungen (FASA AG mit den Partnern Solifer Solardach GmbH und Eder Ziegelwerk) Beratertelefon: info@saena.de - Seite 21
22 Basiskriterien Solarthermiehaus Südausrichtung Steile Ausrichtung der Solarthermiemodule Platz für hohen und schlanken Speicher Sonnenhaus des Sokrates Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser Beratertelefon: info@saena.de - Seite 22
23 Solarthermiehaus Ausführung der baulichen Hülle Ausführung besser als ENEV aber schlechter als Passivhaus Verwendung ökologischer Baustoffe Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser Beratertelefon: info@saena.de - Seite 23
24 Solarthermiehaus Ausführung der Anlagentechnik 3500 kwh 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 3000 kwh 2500 kwh 2000 kwh 64,96% 95,49% 81,68% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% Erfordernis eines saisonalen Speichers 50,00% 1500 kwh 1000 kwh 500 kwh 0 kwh 42,40% 40,00% 30,00% 27,41% 20,00% 10,00% 0,00% Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Solare Nutzenergiemenge Warmwasserbedarf Heizwärmebedarf Prozentuale Abdeckung Randbedingungen: 36 m² Kollektor Jahreswärmeverbrauch: ca kwh Speicher: Liter sol. Deckung ca. 60 % Beratertelefon: info@saena.de - Seite 24
25 Solarthermiehaus Ausführung der Anlagentechnik Bauform des saisonalen Speichers: Schichtenspeicher möglichst hoch und schlank!! Wärmeeinlagerung und Entladung in mehreren Ebenen Beratertelefon: info@saena.de - Seite 25
26 Solarthermiehaus Ausführung der Anlagentechnik große solarthermische Anlage (ein Einfamilienhaus benötigt eine Solarkollektorfläche bis ca. 70 m² (100 sol. Deckung) sowie ein Speichervolumen von ca. 25 m³ bzw. 150 bis 250 Liter/m² A Kollektorfläche ) i.d.r. keine Lüftungsanlage häufig Nachheizung mit Biomasse Beratertelefon: info@saena.de - Seite 26
27 Wirtschaftlichkeit von Solarthermiehäusern 4,00 /m²a spez. Heizkosten verschiedener Baustandards in /m²a 3,50 /m²a 3,00 /m²a 2,50 /m²a 2,00 /m²a 1,50 /m²a 1,00 /m²a 0,50 /m²a 0,00 /m²a 35 kwh/m²a 55 kwh/m²a direkt el. Brennwert Gas Pelletkessel 50 % sol. Deckung 70 % sol. Deckung 90 % sol. Deckung ENEV 2009 Passivhaus Solarthermiehäuser (Restwärmeabdeckung mit Kaminofen) Beratertelefon: info@saena.de - Seite 27
28 Wirtschaftlichkeit von Solarthermiehäusern Bruttoherstellungskosten verschiedener Baustandards in /m² Solarthermiehaus 90 % Deckungsrate Solarthermiehaus 70 % Deckungsrate Solarthermiehaus 50 % Deckungsrate Passivhausstandard ENEV Standard 0,00 /m² 500,00 /m² 1000,00 /m² 1500,00 /m² 2000,00 /m² 2500,00 /m² 3000,00 /m² Bruttoherstellungskosten (KGR ) Beratertelefon: info@saena.de - Seite 28
29 Jahreskosten in kummulierte Kosten in Solarthermiehäuser Konzepte und Einsatzgrenzen Wirtschaftlichkeit von Solarthermiehäusern Kapitaldienst ENEV Kapitaldienst Solarthermiehaus Energiekosten ENEV Energiekosten Solarthermiehaus Annahmen: Betrachtungszeitraum: 50 Jahre Kosten kummuliert ENEV Kosten kummuliert Solarthermiehaus Kreditlaufzeit: 30 Jahre konstanter Zinssatz über die gesamte Kreditlaufzeit: 3,0 % Energiepreissteigerung: 5 %p.a Gebäudenutzfläche: 150 m² Bruttoherstellungskosten EnEV-Standard (KRG 300, 400 und 700): ,00 Euro Betrachtungszeitraum in Jahren 0 Bruttoherstellungskosten Solarthermiehaus 90 % solare Deckung: ,00 Euro Beratertelefon: info@saena.de - Seite 29
30 Weiterentwicklung des Solarthermiehauskonzeptes wahlweise Integration einer Lüftungsanlage mit WRG; Kaminofen; PV; E-MOB; Eigenstromversorgung Kleinerer Speicher und kleinere Solarthermiefläche Quelle: SAENA; Broschüre Solarthermiehäuser Beratertelefon: info@saena.de - Seite 30
31 Hemmnisse/ Grenzen für das Solarthermiehauskonzept Gebäudekonzepte wie das Solarthermiehaus, die auf Grund der saisonalen Speicherung von Sonnenenergie eine z.t. bessere CO 2 -Bilanz aufweisen als das Passivhaus, werden auf Grund der aktuellen ENEV praktisch gezwungen, weiterhin einen Dämmstandard zu gewährleisten, der deutlich über dem Standard des Mindestwärmeschutzes liegt. erhebliche wirtschaftliche Schlechterstellung dieser Konzepte Förderung i.d.r. nur mit Dämmstandard höher als ENEV möglich rel. hohe Kosten für solarthermischen Anlagen und saisonalen Speicher billigstes Speichermedium ist Wasser (ca. 50 kwh/m³) Platzbedarf Beratertelefon: info@saena.de - Seite 31
32 Agenda 1. Vorstellung der sächsischen Energieagentur 2. Umwelt- und energiepolitische Rahmenbedingungen 3. das Solarthermiehaus Konzept und Wirtschaftlichkeit 4. Beispiele Beratertelefon: info@saena.de - Seite 32
33 Solarthermiehaus-Beispiele Wohngebäude CUBE Oberwiesenthal/Erzgebirge Beratertelefon: info@saena.de - Seite 33
34 Solarthermiehaus-Beispiele Wohngebäude Sonnenhaus Bargfeld-Stegen, Schleswig-Holstein Beratertelefon: info@saena.de - Seite 34
35 Solarthermiehaus-Beispiele Bürogebäude Chemnitz/Sachsen Beratertelefon: info@saena.de - Seite 35
36 Solarthermiehaus-Beispiele Naturpark-Informationshaus Zwiesel/Bayrischer Wald Beratertelefon: info@saena.de - Seite 36
37 Solarthermiehaus-Beispiele Mehrfamilien-Wohngebäude Oberburg, Bern/Schweiz Beratertelefon: info@saena.de - Seite 37
38 Solarthermiehaus-Beispiele Einfamilienhaus Sonnenhaus Freital/Dresden Beratertelefon: info@saena.de - Seite 38
39 Solarthermiehaus-Beispiele Dreifamilien-Haus Freiberg/Sachsen Beratertelefon: info@saena.de - Seite 39
40 Energieautarke Häuser Beispiel Das EnergieAutarkeHaus in Lehrte/Hannover Quelle: Helma Eigenheimbau AG; Timo Leukefeld Freiberg; SunStrom GmbH Dresden Beratertelefon: info@saena.de - Seite 40
41 Weiterführende Informationen Zu den genannten Themenbereichen finden Sie auf den Internetseiten der SAENA weiterführende Informationen unter: Referent: Uwe Kluge Sächsische Energieagentur SAENA GmbH Telefon: Fax: Beratertelefon: info@saena.de - Seite 41
42 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Die Sächsische Energieagentur - SAENA GmbH: Energieeffizienz - Unternehmen Energieeffizienz - Gebäude Energieeffizienz - Verkehr Energieeffizienz - Kommunen/Landkreise Zukunftsfähige Energieversorgung Projekte im schulischen Bereich Beratung Weiterbildung Öffentlichkeitsarbeit Sprechen Sie uns an! Beratertelefon:
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