Dipl.-Ing. (FH) Nina Rauth Tel: / Fax: / rauth@tsb-energie.de

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1 Optimierte Energieversorgung einer touristisch genutzten Liegenschaft im Außenbereich am Beispiel der Burg Waldeck Auftraggeber: Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz Projektnummer: 1476 Datum: Transferstelle Bingen Am Langenstein Bingen Dipl.-Ing. (FH) Nina Rauth Tel: / Fax: / rauth@tsb-energie.de im Institut für Innovation, Transfer und Beratung ggmbh Berlinstraße 107a Bingen am Rhein

2 Inhaltsverzeichnis Säulenhaus 1 Ist-Analyse Gebäudebestand Heiztechnik Energiebilanz Optimierung der Energieversorgung Wärmedämmung Heizung und Warmwasserversorgung Dimensionierung Varianten zur Wärmeversorgung Energiebilanz Wirtschaftlichkeit Fördermöglichkeiten Investition Jahreskosten Sensitivität CO 2 -Bilanz Fazit Wärmeversorgung Photovoltaik Wärmerückgewinnung aus Kältemaschine Regenwassernutzung Stromversorgung Maßnahmenkatalog...40 Schwaben- und Mohrihaus 8 Einleitung Ist-Analyse Optimierung der Energieversorgung Wärmedämmung Wärmeversorgung Dimensionierung Varianten zur Wärmeversorgung des Schwabenhauses Wärmeversorgung des Mohrihauses Energiebilanz Wirtschaftlichkeit

3 Fördermöglichkeiten Investition Jahreskosten Sensitivität CO 2 -Bilanz Fazit Wärmeversorgung Abkürzungsverzeichnis Energiekennwerte Quellen Anhang: Allgemeine Informationen Wärmedämmung Wärmepumpen Biomasse Solarthermie Mini-Blockheizkraftwerke (BHKW) Photovoltaik

4 Einleitung Die Burg Waldeck in Dorweiler ist mit ihren Gästehäusern und hütten sowie dem angegliederten Campingplatz ein Treffpunkt insbesondere für Jugendgruppen. Hier finden über das ganze Jahr Freizeiten, Konzerte und weitere kulturelle Veranstaltungen statt. Die Burg Waldeck besteht, neben kleineren Hütten, aus dem Haupthaus (Säulenhaus), dem Mohri- und Schwabenhaus. Diese Gebäude dienen v.a. der Unterkunft der Gäste und Praktikanten und sind energetisch und teilweise baulich sanierungsbedürftig. Im Rahmen des vorgesehenen Konzeptes sollen diese Gebäude exemplarisch hinsichtlich energetischer Optimierungsmaßnahmen untersucht werden. Die Ergebnisse können für vergleichbare Einrichtungen wie z.b. Jugendherbergen herangezogen werden. Das Gelände der Burg Waldeck befindet sich im Außenbereich von Dorweiler im Hunsrück. Das Gelände ist zur Stromversorgung erschlossen. Geheizt wird mit Heizöl und Flüssiggas. Ein Anschluss an das Erdgasnetz ist nicht vorhanden. Abb: Lage der Burg Waldeck - 4 -

5 Teil 1 Säulenhaus - 5 -

6 1 Ist-Analyse 1.1 Gebäudebestand Das Säulenhaus wird überwiegend von größeren Jugendgruppen, Schulklassen und Gruppen junger Erwachsener für Freizeitaktivitäten und kulturelle Veranstaltungen genutzt. Im Gebäude sind Schlafräume (40 Schlafplätze), Aufenthalts- und Tagungsräume, Büro und im Keller Küche, Essbereich sowie der Sanitärbereich untergebracht. Das Säulenhaus wurde nach einem Brand 1977 neu aufgebaut. Das Gebäude ist entsprechend dem damaligen Stand der Bautechnik wärmegedämmt (Mauern aus Hohlblock-Stein mit eingelassenen Styropor-Platten, Fenster mit Doppelisolierverglasung, keine Dachisolierung). Abb: Säulenhaus Die Küche wird über Flüssiggas aus einem Tank hinter dem Gebäude versorgt. 1.2 Heiztechnik Es ist ein zentraler Heizkessel installiert, der der Raumheizung und Warmwasserbereitung dient. Hersteller: Buderus, G 205 Baujahr: 1997 Nennwärmeleistung: 50 kw th Brennstoff: Heizöl Der Abgasverlust betrug bei der letzten Messung im Mai %. Damit ist der Grenzwert knapp erfüllt (maximal 10% zulässig). Zur Warmwasserbevorratung ist ein Speicher von 250 Litern installiert. Zu Spitzenzeiten wird Warmwasser für 120 Personen benötigt, was der vorhandene Speicher nicht abdecken kann. Der - 6 -

7 Wasserverbrauch lag in den letzten Jahren im Mittel bei m³ pro Jahr. Zum Anteil an Warmwasser, der für Duschen und den Küchenbereich benötigt wird, liegen keine Daten vor, insbesondere da die Belegung sehr wechselhaft und saisonal unterschiedlich ist. Abb: Heizkessel und Warmwasserspeicher Im Nebenraum zum Heizungsraum ist der Heizöltank untergebracht. Dieser fasst 15 m³

8 1.3 Energiebilanz Wärmeversorgung Der Heizölverbrauch für die Beheizung und Warmwasserbereitung lag im Mittel bei Liter pro Jahr bzw kwh Hu /a Liter Liter Liter Liter Liter Liter Liter Liter Liter Mittelwert Liter Tab: Heizöleinkauf Es ergeben sich folgende Kennwerte für die Wärmeversorgung des Gebäudes: Heizölverbrauch kwh Hu /a Jahresnutzungsgrad 83% Wärmemenge Raumheizung + Warmwasser Anteil Warmwasser (Annahme 20% des Wasserverbrauchs) kwh th /a kwh th /a Anteil Raumheizung kwh th /a beheizte Fläche ca. 900 m² spez. Wärmeverbrauch (Raumheizung) Kesselleistung Jahresvollbenutzungsstunden spez. Inst. Leistung 87 kwh th /m²a 50 kw th 1840 h/a 56 W/m² Ausgehend vom Heizölverbrauch von kwh Hu /a ergibt sich eine nutzbare Wärmemenge von rund kwh th /a für Raumheizung und Warmwasserbereitung. Der Wärmebedarf für - 8 -

9 Brauchwarmwasser wird mit kwh th /a (entspricht 15% der Wärmemenge und einer Warmwassermenge von ca. 300 m³) und der für Heizung mit kwh th /a abgeschätzt. Der spezifische Heizwärmeverbrauch liegt bei 87 kwh th /m²a. Verglichen mit den Kennwerten (s.u.) ähnlich genutzter Gebäude liegt der Verbrauch der Burg Waldeck im guten Bereich. Zu berücksichtigen ist hier auch die wechselhafte Nutzung der Räume, wodurch sich in der Regel ein niedrigerer Energieverbrauch ergibt. Jugendzentren Gemeinschaftshäuser 110 kwh/m²a 111 kwh/m²a Tab. Vergleichskennwerte Heizenergieverbrauch Jahresvollbenutzungsstunden und spezifisch installierte Leistung geben Auskunft über die Dimensionierung des installierten Heizkessels. Mit Vollbenutzungsstunden pro Jahr ist der Kessel sehr gut ausgelastet. Dies ist auch auf den hohen Bedarf an Warmwasser zurück zu führen. Die spezifisch installierte Leistung von 56 W/m² beheizter Fläche liegt im guten Bereich. Bei der Sanierung der Heizungsanlage kann die Leistung beibehalten werden. Bei Durchführung von Wärmedämmmaßnahmen reduziert sich der Wärme- und Wärmeleistungsbedarf, so dass eine Reduzierung der Kesselleistung möglich ist (s.u.). Stromversorgung Der Stromverbrauch liegt im Mittel bei kwh el /a. Dafür fallen knapp im Jahr an Kosten an. Verbrauch [kwh/a] Kosten [ /a] Mittelwert Tab: Stromverbrauch Der spezifische Stromverbrauch liegt bei 27 kwh el /m²a. Kennwerte für Jugendzentren und Gemeinschaftshäuser liegen bei 19 bzw. 29 kwh el /m²a. Der Verbrauch des Säulenhauses kann somit als üblich eingestuft werden

10 2 Optimierung der Energieversorgung Der Bedarf an Wärme und Strom liegt zurzeit im für vergleichbare Gebäude üblichen Bereich. Da sich der Energiebezug verteuert und auch um seiner Vorbildfunktion als eine ökologisch ausgerichtete Einrichtung nachzukommen, werden im Folgenden verschiedene Maßnahmen zur Optimierung der Energieversorgung betrachtet und auf ihre Umsetzbarkeit, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit hin untersucht. Der Wärmebedarf ist neben dem Nutzerverhalten in erster Linie vom Gebäudebestand und der Wärmedämmung des Gebäudes abhängig. Hier sollte zuerst angesetzt werden. Im Folgenden werden daher zuerst die Möglichkeiten einer Wärmedämmung untersucht und darauf aufbauend verschiedene Techniken zur Wärmeversorgung betrachtet. Dabei wird auch die Umsetzbarkeit einer Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung (mittels eines Blockheizkraftwerks) untersucht, so dass auch der Strombezug optimiert werden kann. Besonderes Augenmerk liegt auf der Gewährleistung der Warmwasserversorgung. Da der Bedarf saisonal sehr unterschiedlich ist, werden mögliche Maßnahmen der Optimierung untersucht. 2.1 Wärmedämmung Durch eine Wärmedämmung reduziert sich der Wärmebedarf bzw. -verlust des Gebäudes. Auch eine neue Heizungsanlage kann hierdurch kleiner dimensioniert werden. Generell kommen folgende Bereiche für eine nachträgliche Wärmedämmung in Frage: Keller, Außenfassade, Fenster und Dach, da hier in der Regel die hautsächlichen Wärmeverluste auftreten. Abb: Wärmeverluste von Gebäuden Um eine Einschätzung der Wärmeverluste und damit der Ansatzpunkte für eine Wärmedämmung vornehmen zu können, wurden die gegebenen Daten zum Gebäudebestand (Aufbau, Materialien, Flächen) ausgewertet. Es ergeben sich theoretische Werte für den Wärmebedarf, die allerdings

11 das Nutzerverhalten nicht berücksichtigen. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit der Daten zum Gebäudebestand können die Berechnungen zur groben Abschätzung herangezogen werden. Ist-Zustand Folgende Abbildung zeigt die aus dem Gebäudeaufbau resultierende Aufteilung der Wärmeverluste durch Transmission über die Außenflächen und durch Lüftung sowie die solaren und internen Gewinne (weitere Informationen siehe Anhang). Abb: Aufteilung des Wärmebedarfs im Ist-Zustand Der Heizwärmebedarf im Ist-Zustand liegt bei kwh th /a. Im Ist-Zustand ergeben sich anteilig am gesamten Transmissionswärmeverlust folgende Werte: Bereich Anteil Wärmeverluste Dach 16% Außenfassade - Südosten - Nordwesten - Giebelseite (Nordost) - Giebelseite (Nordwest) 2% 3% 3% 3% Fenster 14% Kellerwände 27% Bodenplatte 26% Säulengang 6% Tab. Aufteilung der Transmissionswärmeverluste im Ist-Zustand Sanierung Es zeigt sich, dass bauseitig bedingt insbesondere im Kellerbereich (Wände und Bodenplatte) die größten Transmissionswärmeverluste auftreten. Da der Keller durch die Sanitärräume und den Küchen- und Essbereich stetig genutzt wird, sollten hier aus energetischen Gesichtspunkten bei den Wärmedämmmaßnahmen angesetzt werden. Es bietet sich an, die Anbringung der Wärme

12 dämmung mit weiteren Sanierungen des Innenausbaus zu kombinieren (Sanitärbereich, Essbereich, ggf. Umbau des Heizraumes und Lagers), da der Aufwand ansonsten sehr hoch ist. Vorgeschlagen werden folgende Maßnahmen: - Wärmedämmung der Bodenplatte (Dicke 10 cm, WLG ) - Innen-Wärmedämmung der Kellerwände (Dicke 10 cm, WLG 035) Eine Außendämmung wäre nur für die frei stehenden Kellerwände möglich, da der restliche Teil des Kellers im Erdreich liegt. Bei Wärmedämmungen im Innenbereich ist raumseitig auf den Einbau einer lückenlosen dampfdichten Schicht zu achten (Dampfsperre). Sie verhindert, dass Feuchtigkeit aus der Raumluft in die Dämmschicht eindringt und dort kondensiert. Bei Durchfeuchtung kann es zu Schimmelbildung kommen. Da die Räume mit Fliesen, Holz oder Putz verkleidet werden, ist auf die Dämmung und Dampfsperre eine entsprechend tragende Wandschicht aufzubringen. In nicht beheizten Räumen (z.b. Heizöllager) sollte die Decke mit einer Wärmedämmung versehen werden. Die Wände sollten auf der Warmseite mit einer Dämmung versehen werden. Als Dämmstoffe können beispielsweise Steinwolle, Polystyrol oder auch naturbelassene Stoffe eingesetzt werden. Nähere Informationen hierzu sind im Anhang abgedruckt. 1 Wärmeleitfähigkeitsgruppe mit U-Wert 0,035 W/m²K

13 Abschätzung der Energieeinsparung und Wirtschaftlichkeit Aufgrund des sich verändernden Wandaufbaus ergeben sich reduzierte Wärmeverluste, so dass insgesamt theoretisch bis zu 20% des Gebäudewärmebedarfs einsparbar sind. Der Bedarf an Wärme für die Raumheizung kann so von ca kwh th /a auf kwh th /a. Aufgrund der nicht durchgängigen Belegung der Räume werden die tatsächlichen Einsparungen jedoch wahrscheinlich niedriger liegen. Bei der Anbringung der Wärmedämmung sind nur für das Dämmmaterial in etwa folgende Kosten anzusetzen. Die Angaben beziehen sich auf Netto-Preise. Fläche spez. Kosten Kosten m² /m² Bodenplatte Wände Summe Den größeren Aufwand stellt die Anbringung der Wärmedämmung dar, da der Kellerbereich bereits ausgebaut ist. Die Wärmedämmung sollte daher im Fall der Sanierung des Innenausbaus auf jeden Fall bereücksichtigt werden. Da dies mittelfristig nicht geplant ist, wird bei den folgenden Berechnungen zur Heiztechnik vom Ist-Wärmebedarf von kwh th /a ausgegangen

14 2.2 Heizung und Warmwasserversorgung Dimensionierung Heizung Für die mittelfristig anstehende Erneuerung der Heizung wird von einem Leistungsbedarf von 50 kw th ausgegangen. Der Wärmebedarf für Raumheizung (Voraussetzung Wärmedämmung des Kellerbereichs) und Warmwasser liegt in Summe bei etwa kwh th /a. Warmwasserbereitung Die Warmwasserbereitung stellt zurzeit einen Engpass in der Wärmeversorgung dar. Der maximale Bedarf kann in stark frequentierten Zeiten sehr hoch liegen, da dann bis zu 120 Personen die sanitären Anlagen benutzen. Es ist zurzeit ein Warmwasserspeicher von 250 Litern installiert, der den Warmwasserbedarf nicht decken kann. Da die Belegung sehr unterschiedlich ist, ist eine Auslegung der Warmwasserbereitung auf die Maximalzahl von 120 Personen nicht sinnvoll. Hierzu wären entweder eine sehr hohe Heizleistung oder große Warmwasserspeicher notwendig. Aufgrund der damit verbundenen hohen Investitionen und Platzbedarf ist die Auslegung auf den Maximalbedarf keine Option. Die derzeit installierte Heizleistung von 50 kw th ist ausreichend für knapp 30 Duschen pro Stunde: Wärmeleistung Warmwassermenge (40 C) Warmwassermenge pro Dusche Duschen pro Std. 50 kw th l/h 50 l/dusche 29 Duschen/h Zusätzliche Wärme kann über Warmwasserspeicher bereit gestellt werden. In den folgenden Betrachtungen wird bei allen Varianten ein Speichervolumen von Litern ausgegangen. Durch die gespeicherte Wärme können nochmals ca. 30 Duschen bedient werden. In Summe können so beispielsweise morgens und abends jeweils knapp 60 Personen duschen. Im Tagesverlauf muss der Speicher wieder aufgeladen werden. Es ist zu beachten, dass die Heizleistung von 50 kw th für eine zu definierende Zeitspanne (morgens, abends) ganz für die Warmwasserbereitung zur Verfügung stehen kann (hierzu ist eine Vorrangschaltung vor der Raumheizung einzuplanen). Die Wärme aus dem Speicher steht einmalig zur Verfügung und muss nach Verbrauch wieder erzeugt und im Tank zwischengespeichert werden. Zurzeit ist bereits ein Warmwasserspeicher von 250 Litern installiert. Bei den Varianten wird von einem zusätzlichen Speicher von 950 Litern ausgegangen (Puffer- bzw. Warmwasserspeicher je nach Anlagentechnik, siehe einzelne Varianten). Da die Speicher einen nicht unerheblichen Platzaufwand erfordern, muss der Heizraum, der derzeit noch als Lager fungiert, ganz zur Verfügung stehen um die Heizanlage und Speicher installieren zu können Varianten zur Wärmeversorgung

15 Zur Wärmeversorgung werden folgende Varianten betrachtet: Heizölkessel Heizöl-BHKW und Heizölkesseln (Variante BHKW ) Solaranlage und Heizölkessel (Variante Solar ) Biomassekessel (Variante Holzpellets ) Für die Varianten BHKW und Holzpellets wird ein Pufferspeicher benötigt, da die Anlagen nicht beliebig modulieren bzw. ein- und ausschalten wie konventionelle Heizkessel. Da Solarertrag und Warmwasserbedarf oftmals nicht gleichzeitig vorliegen, muss auch hier die Wärme zwischengespeichert werden. Um eine Vergleichbarkeit der Varianten zu gewährleisten (gleiche Bereitstellung an Warmwasser, jedoch durch unterschiedliche Systeme), wurde bei den Varianten BHKW, Solar und Holzpellets vom gleichen Pufferspeicher und der gleichen Frischwasserstation ausgegangen. Bei diesem System wird die im Pufferspeicher gespeicherte Wärme über die Frischwasserstation (Wärmetauscher) an das Brauchwarmwasser abgegeben. Lediglich bei der Basisvariante mit Heizölkessel wurde nur ein über den Heizkessel geladener Brauchwarmwasserspeicher eingeplant, da kein Pufferspeicher erforderlich ist. Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wurde von dem vorliegenden Angebot der Fa. Ohlberger für die Solaranlage ausgegangen und die dort vorgesehene Wärmespeicherung und übergabe an das Brauchwarmwasser herangezogen. Das Angebot sieht allerdings eine sehr leistungsstarke und damit kostenintensive Frischwasserstation vor, welche für die Anwendung überdimensioniert erscheint. Laut Angebot wird von einer Wassermenge von 126 l/min ausgegangen, welche an die Verbraucher geliefert wird. Diese Menge setzt eine sehr hohe Heizleistung (größer 200 kw) voraus, welche durch den Pufferspeicher nur weniger Minuten und durch den Heizkessel von 50 kw th nur teilweise gewährleistet werden kann. Aus diesem Grund wurde eine kleinere Frischwasserstation gewählt, die zwar eine geringere Leistung, diese jedoch länger bereit stellen kann (40 l/min Warmwasser). 1. Erneuerung des Heizölkessels Es kommt als Basisvariante ein Niedertemperatur-Heizölkessel zum Einsatz, der den ganzen Wärmebedarf deckt. Nennwärmeleistung NT-Heizölkessel: 50 kw th Da die Heizungsanlage keinen Pufferspeicher benötigt, wird von einem zusätzlichen Warmwasserspeicher von 950 Litern ausgegangen, welcher im Heizraum installiert wird

16 2. Mini-BHKW in Kombination mit Heizölkessel Durch ein Mini-Blockheizkraftwerk, welches in den bestehenden Heizraum integriert werden kann, kann sowohl Wärme als auch Strom zur Verfügung gestellt werden (Kraft-Wärme- Kopplung). Das BHKW dient zur Abdeckung der Grundlast und erfordert für einen wirtschaftlichen Betrieb eine hohe Laufzeit. Die Spitzenlast wird über einen Niedertemperatur-Heizölkessel gedeckt. Nennwärmeleistung NT-Heizölkessel: Nennwärmeleistung Heizöl-BHKW: el. Leistung BHKW: 40 kw th 10,5 kw th 5,3 kw el Abb: Mini-BHKW von Senertec Abschätzung Benutzungsstunden und Stromproduktion: Aufgrund des ganzjährigen Wärmebedarfs ist von hohen Vollbenutzungsstunden des BHKWs auszugehen (Annahme h/a). Da das BHKW nicht modulierend betrieben werden kann und deshalb durchgehend die Wärmeleistung von 10,5 kw th bereit stellt, ist ein Pufferspeicher zu installieren. Dieser wird auf 950 Liter dimensioniert. Hierdurch ist die direkte Vergleichbarkeit zu den anderen Varianten gewährleistet (gesamtes Speichervolumen inkl. Warmwasserspeicher liegt bei Liter). Die Wärmeübertragung auf den Warmwasserkreislauf erfolgt durch eine Frischwasserstation (weitere Informationen siehe unter Variante Solar ). Der erzeugte Strom wird soweit möglich selbst verbraucht, da der derzeit bezahlte Stromarbeitspreis teurer ist als der Gewinn, der bei Einspeisung ins öffentliche Stromnetz erwirtschaftet werden kann. Die Einspeisung wird nach dem KWK-Gesetz vergütet und ist für 10 Jahre garantiert. (Da das derzeit gültige KWK-Gesetz novelliert werden soll, ergeben sich ggf. dann für Neuanlagen veränderte Regelungen. Aufgrund des Bestandsschutzes bleibt die zehnjährige Vergütung bei bestehenden Anlagen jedoch garantiert.) Einspeisevergütung: Strompreis: ca. 9,1 Ct/kWh el (Netto) ca. 15 Ct/kWh el (Netto)

17 Da davon auszugehen ist, dass nicht der ganze erzeugte Strom selbst verbraucht wird, wird im Folgenden von einem Selbstverbrauchsanteil von 60% ausgegangen. 40% des Stromes wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist und entsprechend vergütet. Elektrische Leistung BHKW 5,3 kw el Vollbenutzungsstunden h/a Erzeugte Strommenge kwh el /a Selbstverbrauch kwh el /a Einspeisung kwh el /a Der Stromverbrauch der Burg Waldeck liegt bei ca kwh el /a, so dass der Anteil von 60% bzw kwh el /a für den Eigenverbrauch realistisch ist. 3. Solarkollektoren in Kombination mit Heizölkessel Solarkollektoren können auf der Südseite des Daches oberhalb der Fenster angebracht werden. Die Wärme dient zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Der restliche Wärmebedarf wird über einen Heizölkessel abgedeckt. Nennwärmeleistung NT-Heizölkessel: 50 kw th Dimensionierung der Solaranlage Aufgrund des höheren Warmwasserbedarfs im Sommer durch die Gäste wird im Folgenden von einer größeren Solaranlage zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung ausgegangen. Die Anlage weist eine Kollektorfläche von 25 m² auf (drei Kollektoren mit jeweils 8,4 m²) und wird auf der Südseite des Dachs oberhalb der Fenster aufgebracht, damit eventuelle Beschädigungen vermieden werden können. Mit Hilfe des Programms T-Sol wurde eine Simulation der zu erwartenden Erträge durchgeführt. Der Anlagenertrag liegt bei ca. 9,39 MWh th /a, bzw. 411 kwh th /m² Kollektorfläche, welche zur Warmwasserbereitung im Sommer sowie zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden. In den Energie- und Wirtschaftlichkeitsbilanz wird davon ausgegangen, dass die Wärme vollständig genutzt werden kann. In den Sommermonaten kann eine Warmwassermenge (50 C) von durchschnittlich ca. 700 bis 750 Litern pro Tag zur Verfügung gestellt werden. Aufgrund der sehr schwankenden Belegung der Burg Waldeck wurde die Anlage so dimensioniert, dass ein Teil des maximalen Warmwasserbedarfs hiermit abgedeckt werden kann. Liegt der Wärmebedarf für Warmwasser höher, kann der Heizölkessel die Spitzenlast gewährleisten. Folgende Abbildung zeigt die Verteilung des Solarertrags, der anhand der Simulation errechnet wurde (Die Abbildung zeigt exemplarisch die Simulation bei einem Warmwasserwärmebedarf von 800 Litern im Sommer)

18 Abb: Anteil Solarenergie am Energieverbrauch Bei der Anlage wurde vom vorliegenden Angebot der Fa. Ohlberger in Dommershausen ausgegangen (Anlage und Investitionskosten). Dieses beinhaltet einen 950 Liter Pufferspeicher mit Frischwasserstation. Zusammen mit dem vorhandenen Warmwasserspeicher wird ein Speichervolumen von Litern erreicht bzw.45 l/m² Kollektorfläche

19 4. Biomassekessel Nennwärmeleistung Biomassekessel: 50 kw th Auch eine Wärmeerzeugung auf der Basis von Biomasse ist denkbar. Möglich ist der Einsatz eines Scheitholzvergaser- oder Holzpelletkessels, welcher die ganze Wärmelast abdeckt. a) Prinzipiell besteht die Möglichkeit Scheitholz aus dem eigenen Wald kostengünstig zu nutzen. Vorab erfolgt deshalb eine überschlägige Berechnung der einzusetzenden Holzmengen für den Einsatz eines Scheitholzvergaserkessels, um abschätzen zu können, ob die Versorgung aus den eigenen Beständen realistisch umsetzbar ist. Wärmemenge kwh th /a Jahresnutzungsgrad 80% Brennstoffmenge kwh Hu /a Mittlerer Energieinhalt Scheitholz 1695 kwh Hu /rm Scheitholzmenge 57 rm/a Dichte Scheitholz 414 kg/rm Scheitholzmenge 23 t/a Mittlerer Ertrag aus Wald Erforderliche Waldfläche 1 t/ha/a 23 ha Es zeigt sich, dass zur Versorgung mit Scheitholz eine Waldfläche von 23 Hektar erforderlich ist. Weiterhin bestehen ein großer Lagerbedarf und ein nicht zu unterschätzender Aufwand zur Bereitstellung des Holzes. Aufgrund des großen Holzbedarfs wurde von dieser Variante abgesehen. b) Zum Betrieb eines Holzpelletkessels ist neben der Anlage selbst ein Lager erforderlich. Aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse wird ein Lager im Außenbereich eingeplant. Der Kessel selbst wird im vorhandenen Heizraum installiert. Für das Säulenhaus bietet sich als Lagerraum die Grünfläche hinter dem Gebäude (Kellerebene) an. Dort kann ein Holzpelletsilo in einen zu errichtenden Holzbau aufgestellt werden. Der Holzbau dient als Wetter- und Regenschutz. Um die Tragfähigkeit des Untergrunds zu gewährleisten, ist eine Bodenplatte vorzusehen

20 Abb: Standort für Holzpelletsilo Die folgende Schemazeichnung zeigt, wie in etwa das Holzpelletlager an das Gebäude angebaut werden könnte. Abb: Schemazeichnung eines Holzpelletsilos und Holzpelletsilo (Quelle: Silobau Steinecke GmbH) Die Befüllung des Gewebesilos, das staubdicht aber luftdurchlässig ist, erfolgt mit einem Schlauch vom Silowagen des Pelletlieferanten. Damit die beim Einblasen der Holzpellets benötigte Förderluft des Silowagens entweichen kann, ist eine Tür oder ein Fenster während der Befüllung zu öffnen. Zum Transport der Holzpellets in den Kessel wird eine Absaugung eingesetzt, da der Aufwand von einer Förderschnecke zu aufwendig ist. Zur Abdeckung des Jahreswärmebedarfs von kwh th wird ein jährlicher Brennstoffbedarf von 33 Sm³ bzw. 23 t/a benötigt (Berechnung siehe Energiebilanz)

21 Aufgrund des begrenzten Platzangebots kann das Lager im Holzbau mit einer Grundfläche rund 2,5 m auf 2,5 m und einer maximalen Höhe von 3 m (Mindesthöhe des Pultdachs von ca. 2,5 m) mit einem Holzpelletsilo ausgestattet werden, das etwa 5-6 t bevorraten kann. Dadurch kann rund ein sechstel des Jahresbedarfs an Holzpellets im Lager vorgehalten werden, sodass etwa 6 Füllvorgänge in einem Jahr erforderlich sind. Die angebotenen Holzpelletsilos der Firma Steinecke GmbH ( mit einem Fassungsvolumen von 5,6 t weisen eine Grundfläche von 2,3 m x 2,3 m und eine Höhe von 2,3 m auf. Die Tragfähigkeit des Untergrunds ist für die vier Standflächen der Stahlgestelle mit einer Punktlast von mindestens 1 t auszulegen. Es wird von der Installation eines 950 Liter Pufferspeichers und einer Frischwasserstation (Einbau in Heizraum oder Heizöllager) ausgegangen (s.o.)

22 2.2.3 Energiebilanz Bei den dargestellten Varianten ergibt sich folgende Energiebilanz. Aufteilung der Wärmemengen: Variante Anlage Einheit Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Heizölkessel kw th kwh th /a h/a Holzpellet kw th 50 kwhth/a h/a Heizöl-BHKW kw th 10,5 kwh th /a h/a Solaranlage Summe kwh th /a Die Wärmemenge von kwh th /a verteilt sich entsprechend der obigen Tabelle auf die einzelnen Systeme. Beim Betrieb des BHKW wird von Vollbenutzungsstunden ausgegangen, bei der Solaranlage vom simulierten Ertrag von kwh th /a. Aufteilung der Wärmemengen auf die Energiesysteme Wärmemenge Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Heizöl Holzpellets Heizöl-BHKW Solar Abb: Aufteilung der Wärmemengen Mit den gegebenen Wärmemengen ergibt sich folgende Brennstoffbilanz:

23 Varianten Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Brennstoffbedarf Heizöl kwh th /a Jahresnutzungsgrad 92% 82% 89% kwh Hu /a l/a Holzpellet kwh th /a Jahresnutzungsgrad 85% kwh Hu /a Heizöl-BHKW kwh th /a Jahresnutzungsgrad 59% kwh Hu /a l/a Hilfsenergie kwh el /a Stromproduktion el. Leistung BHKW kw el 5,3 Benutzungsstunden h/a Stromerzeugung BHKW kwh el /a Eigenverbrauch % 60% Einspeisung Netz % 40% Bei dem neuen Heizölkessel wird der Jahresnutzungsgrad in Abhängigkeit von der Anlagenauslastung abgeschätzt. Mittels der jeweiligen Wärmemengen und des Jahresnutzungsgrades ergeben sich die Brennstoffmengen für die einzelnen Systeme (Heizöl, Holzpellets sowie Strom). Des Weiteren wurde Hilfsenergie für den Anlagenbetrieb angesetzt und die Stromproduktion durch das BHKW berechnet. Wie bereits oben dargestellt, wird in den weiteren Berechnungen davon ausgegangen, dass 60% des Stroms selbst verbraucht werden können, der Rest wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist und entsprechend vergütet

24 Brennstoffverbrauch Brennstoffverbrauch [kwh Hu/a] Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Heizöl Holzpellets Heizöl-BHKW Abb: Brennstoffverbrauch der einzelnen Varianten

25 2.2.4 Wirtschaftlichkeit Fördermöglichkeiten Nach dem sog. Marktanreizprogramm zur Förderung erneuerbarer Energien können für folgende Investitionen Anträge gestellt werden (weitere Informationen unter Solarkollektoren für die kombinierte Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung, für die Bereitstellung von Prozesswärme und zur solaren Kühlung Automatisch beschickte Biomassekessel bis 100 kw Nennwärmeleistung Aufgrund des in den ersten Monaten des Jahres 2007 zu beobachtenden Rückgang der neu in Auftrag gegebenen Vorhaben hat der Bundesumweltminister die Fördersätze der Basisförderung mit Richtlinienänderung vom 25. Juli 2007 linear um 50% angehoben. Die erhöhten Fördersätze gelten für Anträge, die ab dem 02. August 2007 beim BAFA eingegangen sind. Eine Rücknahme oder Stornierung der bereits vor Inkrafttreten dieser Anhebung gestellten Anträgen, um durch erneute Antragstellung für dieselbe Maßnahme die Konditionen dieser Richtlinie nutzen zu können, ist nicht möglich. 1. Solarkollektoren für die kombinierte Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung, für die Bereitstellung von Prozesswärme und zur solaren Kühlung: Die Förderung beträgt 70 Euro (bzw. 105 Euro bei Antragstellung ab dem 02. August 2007) je m² installierter Bruttokollektorfläche. Sofern die Anlage größer als 40 m² und nicht im Rahmen der Innovationstatbestände förderbar ist, kann diese mit einem Fördersatz von maximal 40 m² mal 70 Euro (bzw. 40 m² mal 105 Euro bei Antragstellung ab dem 02. August 2007) bezuschusst werden. 2. Automatisch beschickte Biomassekessel von 8 kw bis 100 kw Nennwärmeleistung Die Förderung beträgt für Pelletkessel, Pelletöfen und Kombinationskessel Pellets-Scheitholz bis 100 kw Nennwärmeleistung: 36 Euro je kw, mindestens jedoch Euro (Details siehe ). Bei den Varianten mit Solaranlage bzw. Holzpelletkessel wurde von einer entsprechenden Förderung nach dem Marktanreizprogramm ausgegangen Investition Für die einzelnen Systeme ergeben sich folgende Netto-Investitionskosten:

26 Heizöl Heizöl +BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Anlagentechnik Demontage Heizölkessel Zubehör Holzpellet-Kessel Zubehör (Speicher, Holzbau) Heizöl-BHKW Zubehör Solaranlage inkl. Warmwasser-Speicher (vgl. Angebot) Speicher (950 l) + Frischwasserstation Zwischensumme Montage, Einbindung Heizkessel Heizöl Holzpelletkessel BHKW Wärmepumpe Solaranlage Sonstiges (Speicher) Zwischensumme Planung Summe Förderung Restinvest mit Förderung Es zeigt sich, dass die Basisvariante Heizöl die niedrigsten Investitionskosten aufweist. Die anderen Varianten liegenhöher und auch aufgrund der Förderung durch das Marktanreizprogramm für erneuerbare Energien eng zusammen. Da neben der Investition auch die betriebs- und verbrauchsgebundenen Kosten interessant sind, werden im Folgenden die sich ergebenden Jahreskosten betrachtet:

27 Investitionskosten Investitionskosten [ zzgl. MwSt.] Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Anlagentechnik Montage, Einbindung Planung Abb: Netto-Investitionskosten (ohne Förderung) Jahreskosten Es wird von folgenden Rahmenbedingungen ausgegangen: kapitalgebundene Kosten Zinssatz 4,5 % Abschreibungsdauer Demontage Abschreibungsdauer Heizkessel Abschreibungsdauer BHKW Abschreibungsdauer Bautechnik Abschreibungsdauer Montage, Planung, Unvorhergesehenes 15 Jahre 15 Jahre 15 Jahre 30 Jahre 15 Jahre betriebsgebundene Kosten Wartung / Instandhaltung: Heizölkessel 2,0% der Investition BHKW 4,1 Ct/kWh el * verbrauchsgebundene Kosten * (vgl. Asue: BHKW-Kenndaten 2005)

28 Heizölpreis Holzpelletpreis Strom-Arbeitspreis Einspeisevergütung Strom aus BHKW Energiesteuerrückerstattung 60 Ct/l 178 /t 15 Ct/kWh el inkl. EEG/KWK- Zuschlag, Stromsteuer 9,11 Ct/kWh el 6,135 Ct/l (Heizöl) Kosten zzgl. MwSt. Ausgehend von genannten Rahmenbedingungen ergeben sich folgende Jahreskosten (Kapital-, Betriebs- und Verbrauchskosten). Hieraus berechnen sich der Wärmepreis (Kosten pro Wärmemenge Ct/kWh th ) und die Amortisationszeit der Mehrinvestition gegenüber der Basisvariante Heizöl. Es wird von einer Förderung durch das Marktanreizprogramm ausgegangen (Zuschuss zu Investition). Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Kapitalkosten mit Förderung /a Betriebskosten Wartung /a Verbrauchskosten Brennstoffkosten /a Heizöl /a Holzpellet /a Heizöl-BHKW /a Energiesteuerrückerstattung /a 710 Hilfsenergie /a Vergütung Stromproduktion /a Summe /a Jahreskosten bei Förderung /a betriebs- u- verbrauchsgeb. Kosten /a Einsparung an b + v Kosten /a Amortisation der Mehrinvestition a Wärmepreis mit Förderung Ct/kWh th 7,8 9,1 9,4 7,6-28 -

29 Jahreskosten Jahreskosten [ /a] Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Kapitalkosten Betriebskosten Verbrauchskosten Abb: Jahreskosten Bedingt durch die vergleichbar geringen Verbrauchskosten ergibt sich für die Holzpelletvariante mit 7,6 Ct/kWh th der geringste Wärmepreis. Als zweitgünstigste Variante wurde mit 7,8 Ct/kWh th die Basisvariante mit Heizölkessel errechnet. Für BHKW und Solaranlage ergeben sich aufgrund der hohen Investitionen die höchsten Wärmepreise. Dadurch dass die Solaranlage auch nur mit 13% zur Wärmeversorgung beiträgt, ergibt sich ein hoher Heizölbedarf, der zu den hohen Verbrauchskosten beiträgt. Beim BHKW spielen zusätzlich noch die vergleichbar hohen Betriebskosten in den hohen Wärmepreis hinein

30 Sensitivität Da die Wirtschaftlichkeit der einzelnen Varianten stark von den jeweiligen Brennstoffpreisen abhängt, wird in der folgenden Sensitivität der Einfluss von steigenden Heizöl- und Holzpelletpreisen betrachtet. Die beiden folgenden Abbildungen zeigen die Entwicklungen des Heizöl- und Holzpelletpreises in den letzten Jahren. Es zeigt sich, dass Heizöl sehr starken Schwankungen und aktuell Preissteigerungen unterworfen ist, während der Holzpelletpreis relativ konstant liegt. Diese Tendenzen sollten in die Investitionsentscheidungen eingeschlossen werden. Abb: Entwicklung des Heizölpreises (

31 Abb: Entwicklung des Holzpelletpreises ( Bei Variation der Brennstoffpreise zeigen sich folgende Ergebnisse: Sensitivität Heizölpreis: Sensitivitätsanalyse 20 Wärmepreis [Ct/kWhth] % -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Preisvariation Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Abb: Sensitivität Heizölpreis Steigt nur der Heizölpreis, bleibt weiterhin die Holzpelletvariante am günstigsten. Die Solarvariante wird günstiger, der Wärmepreis bleibt jedoch über dem der Basisvariante

32 Sensitivität Holzpelletpreis: Sensitivitätsanalyse Wärmepreis [Ct/kWhth] % -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Preisvariation Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Abb: Sensitivität Holzpelletpreis Sollte nur der Holzpelletpreis steigen, liegt der Wärmepreis der Holzpelletvariante bei ca. 10% Preissteigerung über dem der Basisvariante. Eine derartige Entwicklung der Preise ist jedoch nicht zu erwarten. Sensitivität Heizöl- und Holzpelletpreis: Sensitivitätsanalyse Wärmepreis [Ct/kWhth] % -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Preisvariation Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Abb: Sensitivität Heizöl- und Holzpelletpreis Bei Steigerung sowohl des Heizöl- als auch des Holzpelletpreises bleibt die Holzpelletvariante weiterhin am günstigsten

33 2.2.5 CO 2 -Bilanz Die spezifischen CO 2 -Emissionen der einzelnen Energieträger liegen bei: Heizöl Holzpellets Strom 328,7 g/kwh Hu 70,1 g/kwh Hu 641,3 g/kwh el Hiermit ergeben sich bei den einzelnen Varianten folgende jährlichen CO 2 -Emissionen: CO 2 -Em ission CO 2 -Emissionen [kg/a] Heizöl Heizöl + BHKW Solar + Heizöl Holzpellets Abb: CO 2 -Emissionen Bedingt durch den geringen CO 2 -Emissionen bei Holzpellets ergeben sich hier die günstigsten Werte und somit die beste Umweltbilanz Fazit Wärmeversorgung Es empfiehlt sich der Einsatz eines Holzpelletkessels. Dieser erfordert zwar eine hohe Investition, liegt aber bei den Jahreskosten und dem Wärmepreis von 7,6 Ct/kWh th am günstigsten. Holzpellets sind geringen Preisschwankungen unterworfen und weisen die beste Umweltbilanz auf. Zur Abdeckung des hohen Warmwasserbedarfs im Sommer ist auf jeden Fall ein großer Pufferspeicher mit Frischwasserstation einzuplanen

34 3 Photovoltaik Die Installation einer Photovoltaikanlage ist aufgrund der begrenzten nutzbaren Fläche (oberhalb der Fenster) eine sinnvolle Alternative zu einer Kollektoranlage. Der erzeugte Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist, so dass die im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelte Einspeisevergütung gezahlt wird. Im Folgenden werden Ertrag und Wirtschaftlichkeit der Anlage dargestellt und der maximal mögliche Preis angegeben, der für eine Amortisation der Anlage innerhalb von 20 Jahren maximal gezahlt werden kann. Die Dachausrichtung des Säulenhauses ist grundsätzlich geeignet für die PV-Nutzung und trotz der starken Dachneigung von ca. 60 ist es prinzipiell möglich, eine PV-Anlage wirtschaftlich zu betreiben. Die Anlage wird so dimensioniert, dass die verfügbare Dachfläche optimal ausgenutzt wird. Es ergibt sich eine Modulfläche von 65 m² bei einer installierten Leistung von 9,2 kw p. Abb: Beispiel Dachbelegung mit Photovoltaikmodulen Für eine wirtschaftliche Anlage ist es allerdings notwendig, Eigenkapital für die Investition zur Verfügung stehen zu haben, da eine wirtschaftliche Betreibung bei Fremdfinanzierung einer solchen Anlage bei den momentanen Kreditbedingungen fast nicht realisierbar ist. Gerade deshalb wird bei dieser Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von einer Fremdfinanzierung der kompletten Anlage ausgegangen, um die Mindestvoraussetzungen für eine gewinnbringende Anlage definieren zu können und Ihnen somit die Rahmenbedingungen aufzeigen zu können. Je mehr Eigenkapital aufgebracht werden können und je günstger die Module erhältlich sind, umso früher wird sich dann die Anlage amortisieren und Gewinne verzeichnen

35 Die Einspeisevergütung für Dachanlagen beträgt für das Jahr 2008 installierte Anlagen 46,75 Ct/kWh el. Zurzeit bietet die Kfw-Förderbank eine Fremdfinanzierung für PV-Anlagen über 10 Jahre bei einem gesicherten Zinssatz von 4,45 % über die Gesamtlaufzeit und bei 2 Jahren tilgungsfreier Anlaufzeit. Diese Bedingungen sind für eine Fremdfinanzierung relativ ungünstig, so dass die Module günstig eingekauft werden müssten, um eine Amortisationszeit von weniger als 20 Jahren gewährleisten zu können. Die Simulation der Anlage ergab folgende Ergebnisse: Anzahl Module 46 Fläche [m²] 65 m² Installierte Leistung [kw p ] 9,2 Anlagenpreis [ ] maximaler Preis/kW p [ ] Ertrag [kwh el /a] (Degression auf ca. 85% in 20 Jahren) Einspeisevergütung [ /a] Ca /a Abb. Kenndaten der simulierten Anlagen Um eine Amortisation der Anlage innerhalb von 20 Jahren Laufzeit zu gewährleisten, dürfen die Module den maximal angegebenen Preis von /kw p nicht überschreiten. Der für die Wirtschaftlichkeit erforerliche Höchstpreis von /kw p dieser bewährten Module ist nur schwer zu erreichen, so dass entweder Eigenkapital zu Verfügung stehen sollte oder es sollte nach geeigneten Konditionen Ausschau gehalten und ggf. mit der Investition etwas abgewartet werden. Hier bleibt zu berücksichtigen, dass die Einspeisevergütung nach dem EEG degressiv gestaltet ist, d.h. dass für später instalierte Anlagen eine niedrigere Einspeisevergütung gezahlt wird

36 4 Wärmerückgewinnung aus Kältemaschine Die installierte Kältemaschine gibt ihre Abwärme ungenutzt an die Umgebung ab. Generell bietet sich an, diese Wärme zur Vorwärmung des Warmwassers zu nutzen. Folgende Abbildung zeigt das Prinzip der Wärmerückgewinnung bei Kälteanlagen: Abb: Wärmerückgewinnung bei Kälteanlagen Die Abwärme, welche ins Freie weggelüftet wird, wird hierbei über einen Wärmetauscher auf den Trinkwasserspeicher übertragen. Für einen wirtschaftlichen Betrieb müssen folgende Punkte berücksichtigt werden: Je höher die installierte Leistung der Kältemaschine, umso mehr Wärme kann zurück gewonnen werden und umso schneller rechnet sich die Investition. Die örtlichen Gegebenheiten müssen den Einbau der Verrohrung erlauben. Zu große Distanzen zwischen Kältemaschine und Warmwasserspeicher erhöhen den Materialeinsatz und die Wärmeverluste, so dass sich die Wirtschaftlichkeit reduziert. Da die Kältemaschine und der Warmwasserspeicher derzeit in gegenüberliegenden Bereichen des Gebäudes installiert sind, ist der Aufwand für eine Wärmerückgewinnung sehr hoch, so dass eine Wirtschaftlichkeit nur sehr schwer erreicht werden kann. Ggf. kann überlegt werden für den Küchenbereich einen separaten Warmwasserspeicher zu installieren, der über die Abwärme der Kältemaschine mit Wärme versorgt wird

37 5 Regenwassernutzung Um den Trinkwasserverbrauch zu reduzieren, werden die Möglichkeiten der Nutzung von Regenwasser geprüft. Grundsätzlich ist eine, über das Blumengießen hinausgehende, Regenwassernutzung nur im Zusammenhang mit einer Sanierung der sanitären Anlagen ratsam. Abb: Regenwassererdspeicher und Wasserversorgung des Gebäudes Die Dimensionierung der Anlage gestaltet sich aufgrund der wechselnden Belegung des Gebäudes schwierig. Im Folgenden wird von einer kleinen Anlage ausgegangen, da diese die spezifisch höchsten Einsparungen verspricht. Bei 4 Personen und bei einer relativ kleinen zu bewässernden Gartenanlage, kann von einem Verbrauch von etwa 60 m³/jahr für die Toilette, die Waschmaschine, den Garten und das Putzen ausgegangen werden. Obwohl bei der Dachgröße des Säulenhauses und jährlichen Niederschlagsmengen in dieser Region von mm mehr Regenwasser aufgefangen werden kann (ca. 100 m³/a), wird bei der Dimensionierung der Zisterne der geschätzte jährliche Verbrauch als Bemessungsgröße verwendet: Angenommen, man möchte in längeren Trockenperioden vier Wochen überbrücken, entspricht das etwa 1/12 des Jahres und die benötigte Regenwassermenge somit 1/12 des jährlichen Verbrauchs, was in unserem Fall etwa 5 m³ wären. Die Zisterne wird somit auf 5 m³ dimensioniert

38 Abb: Zisterne Ein Komplettpaket samt Zisterne, Filter, Pumpe, Regenwasserstation und Montageset kostet etwa 2.000, das Einbringen der Zisterne und die Verlegung des neuen Leitungssystems, sowie die Installation der Anlage kostet ca (ausgehend vom Anschluss von Waschmaschine, 1-2 Toiletten). Je nach den vorgegebenen Anforderungen kann von einem Preis zwischen und ausgegangen werden. Bei Wasserkosten zwischen 3 und 5 /m³ können dann maximal 25 /Monat, also 300 /Jahr eingespart werden. Somit würde sich die Anlage erst nach mindestens 17 Jahren amortisieren. Manche Anbieter geben auf die Zisternen nur 15 Jahre Garantie und auf die technischen Komponenten sogar nur 2 Jahre, so dass die Amortisierung nach 17 Jahren nicht gesichert ist. Zuletzt ist dann noch zu erwähnen, dass kommunale Bedingungen der Trinkwasserversorgung ausschlaggebend sein können, denn die Versorgungsunternehmen haben prinzipiell die Möglichkeit, auf das eingeleitete Abwasser eine Gebühr (ca. 1-2 /m³) zu erheben und somit würde die Regenwassernutzung zu einem Verlustgeschäft. Hierzu sollte die entsprechende Satzung der Kommune herangezogen werden. Zusammenfassend ist die Regenwassernutzung am günstigsten, wenn bei einer anstehenden Sanierung die Leitungen im Gebäude zu einem günstigeren Preis mitverlegt werden können und im besten Fall der Aushub für die Zisterne selbst durchgeführt werden kann. Wenn zudem keine Abwassergebühr für das einzuleitende Regenwasser erhoben wird, erzielt man den höchsten Ertrag

39 6 Stromversorgung Da die führenden Stromanbieter Deutschlands weiterhin ihre Preise erhöhen, wird ein Anbieterwechsel wirtschaftlich immer attraktiver. Welche Anbieter die besten Tarife bieten können, hängt stark vom jährlichen Stromverbrauch, den Anforderungen an die Stromgewinnung (z.b. Ökostrom) und der Region ab, in der man sich befindet. Da die Tarife auch dauernden Änderungen unterworfen sind, können im Folgenden nur beispielhaft die zurzeit günstigsten Tarife angegeben werden. Empfehlungen können an dieser Stelle nicht ausgesprochen werden. Geachtet werden sollte bei einem Anbieterwechsel beispielsweise auf die Preisgarantie, Kündigungsfristen und die Zusammensetzung des Stroms (z.b. Energie aus regenerativen Energien). Eine Übersicht über die günstigsten Stromanbieter in Ihrer Region bekommen Sie unter Bei einem jährlichen Verbrauch von etwa kwh el /a im Vorderhunsrück lockt zurzeit TelDaFax mit dem Energy 1381-Tarif in verschiedenen Ausführungen.(siehe Anhang). Unter Angabe des jährlichen Verbrauchs (in etwa) und zusätzlichen Informationen, wie z.b. der gewünschten Zahlungsweise, werden die verfügbaren Angebote, nach den Preisen aufsteigend sortiert, aufgelistet. Bei den jeweiligen Anbietern können dann die genauen Tarifbedingungen eingeholt werden

40 7 Maßnahmenkatalog Folgende Maßnahmen können für das Säulenhaus empfohlen werden: Wärmedämmung Da im Kellerbereich die größten Verluste auftreten, kann hier mittels einer Wärmedämmung der Bodenplatte und der Innenwände angesetzt werden. Eine Außendämmung wäre nur auf der Südwest- und Nordwestseite möglich. Da der Aufwand einer solchen Wärmedämmung sehr aufwendig ist, empfiehlt es sich, bei anstehenden Sanierungen im Innenbereich eine Wärmedämmung einzuplanen. Wärmeversorgung Die Erneuerung des Heizölkessels steht mittelfristig an. Betrachtet wurden verschiedene Varianten zur Wärmeversorgung des Gebäudes. Heizölkessel Heizöl-BHKW und Heizölkessel Solaranlage und Heizölkessel Biomassekessel Es empfiehlt sich der Einsatz eines Holzpelletkessels. Dieser erfordert zwar eine hohe Investition, liegt aber bei den Jahreskosten und dem Wärmepreis von 7,6 Ct/kWh th am günstigsten. Holzpellets sind geringen Preisschwankungen unterworfen und weisen die beste Umweltbilanz auf. Zur Abdeckung des hohen Warmwasserbedarfs im Sommer ist auf jeden Fall ein großer Pufferspeicher mit Frischwasserstation einzuplanen. Zur Umsetzung kann eine Förderung durch das sog. Marktanreizprogramm in Anspruch genommen werden. Hierbei erfolgt ein Zuschuss von Photovoltaik Die Installation einer Photovoltaikanlage bietet sich aufgrund der Südlage an. Es kann eine Fläche von ca. 65 m² genutzt werden und eine Anlage mit 9 kw p Leistung installiert werden. Um die Wirtschaftlichkeit der Anlage innerhalb von 20 Jahren zu gewährleisten, dürfen die Module maximal /kw p kosten. Wärmerückgewinnung Da die Kältemaschine und der Warmwasserspeicher derzeit in gegenüberliegenden Bereichen des Gebäudes installiert sind, ist der Aufwand für eine Wärmerückgewinnung sehr hoch, so dass eine Wirtschaftlichkeit nur sehr schwer erreicht werden kann. Ggf. kann überlegt werden für den Küchenbereich einen separaten Warmwasserspeicher zu installieren, der über die Abwärme der Kältemaschine mit Wärme versorgt wird

41 Teil 2 Schwaben- und Mohrihaus

42 8 Einleitung Im zweiten Teil des Energiekonzeptes werden das Schwaben- und Mohrihaus der Burg Waldeck betrachtet. Das Schwabenhaus wird als Gruppenunterkunft genutzt und kann maximal 23 Personen aufnehmen. Abb: Schwabenhaus Das daneben gelegene Mohrihaus wird zurzeit als Unterkunft für Zivildienstleistende und Praktikanten genutzt, die Bausubstanz ist jedoch sanierungsbedürftig. Da noch nicht fest steht, ob das Haus saniert oder abgerissen wird, konzentriert sich das Energiekonzept im Folgenden auf das Schwabenhaus. Abb: Mohrihaus Die Wärmeversorgung erfolgt über zwei Flüssiggasthermen, die von einem Tank neben dem Schwabenhaus mit Brennstoff versorgt werden. Das Schwabenhaus verfügt zusätzlich über einen Kamin

43 9 Ist-Analyse Brennstoffverbrauch In den beiden Gebäuden ist jeweils eine Flüssiggas-Therme installiert (Hersteller: Vaillant, Baujahr 1992, 24 kw th ). Folgende Tabelle zeigt den Bezug an Flüssiggas ab 1999 (Schwaben- und Mohrihaus). Im Mittel lag der Verbrauch bei l/a. Flüssiggasbezug Jahr [Liter/a] Mittelwert Es liegen keine Angaben vor, wie sich der Verbrauch auf Schwaben- und Mohrihaus aufteilen. Im Folgenden wird von einem Anteil von 70% ausgegangen, der für die Beheizung/Warmwasserbereitung des Schwabenhauses benötigt wird. 30% des Flüssiggasverbrauches entfallen demzufolge auf das Mohrihaus. Summe Flüssiggasverbrauch l/a Heizwert 6,7 kwh Hu /l Flüssiggasverbrauch kwh Hu /a Anteil Mohrihaus 30% ( kwh Hu /a) Anteil Schwabenhaus 70% ( kwh Hu /a) Schwabenhaus Flüssiggasverbrauch kwh Hu /a (70%) Jahresnutzungsgrad Therme Schwabenhaus 80% Wärmemenge kwh th /a Die Abschätzung kann durch die gegebenen Gebäudedaten bestätigt werden. Anhand des Gebäudeaufbaus wurde für das Schwabenhaus ein Wärmebedarf (Raumheizung und Warmwasser) von etwa kwh th /a errechnet, welcher auch die Minderbelegung während der Heizperiode berücksichtigt. Dieser Wert stimmt gut mit dem Anteil von 70% überein

44 Es wurde dabei von folgenden Basisdaten für das Schwabenhaus ausgegangen: Baujahr: 1950er Jahre, Sanierung Mitte 1990er Jahre Grundfläche 81,4 m² Beheizte Fläche (inkl. eingeschossigem Sanitäranbau): 146 m² Konventionelle Wärmedämmung (Standard 1950) Außenmauerwerk aus Schieferbruch und Bimsstein (36 cm) Geringe Wärmedämmung des Dachbereichs (Mineralwolle, nicht durchgehend) Fenster mit Thermopen-Doppelverglasung Sanitäranbau: Dacheindeckung mit Wellplatten Es ergeben sich mit dem abgeschätzten Wärmebedarf folgende Kennwerte für die Wärmeversorgung des Gebäudes: Wärmemenge Raumheizung + Warmwasser ca kwh th /a Anteil Raumheizung ca kwh th /a Anteil Warmwasser ca kwh th /a beheizte Fläche ca. 146 m² spez. Heizwärmeverbrauch (Raumheizung) Kesselleistung Jahresvollbenutzungsstunden Therme spez. installierte Leistung 168 kwh th /m²a 24 kw th h/a 164 W/m² Der spezifische Heizwärmeverbrauch liegt bei etwa 168 kwh th /m²a. Verglichen mit den Kennwerten (s.u.) ähnlich genutzter Gebäude ist der Verbrauch des Schwabenhauses vergleichbar hoch. Jugendzentren Gemeinschaftshäuser 110 kwh/m²a 111 kwh/m²a Tab. Vergleichskennwerte Heizenergieverbrauch Jahresvollbenutzungsstunden und spezifisch installierte Leistung geben Auskunft über die Dimensionierung des installierten Heizkessels. Die Werte zeigen, dass die Therme leicht überdimensioniert ist. Bei Sanierung der Heizanlage kann die installierte Leistung reduziert werden. Sollte der Wärmedämmstandard des Gebäudes weiter verbessert werden, bestehen zusätzliche Reduzierungspotenziale. Bei der konkreten Planung sollte auf jeden Fall eine Wärmebedarfsberechnung durchgeführt werden. Stromverbrauch