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Traumhaus Konfigurator
 

Das Sunvik Solarhaus SunCOMFORT
Das Sunvik Solarhaus SunCOMFORT bietet höchsten Heizkomfort unter Ausnutzung der frei Haus gelieferten Kraft der Sonne. Eine Photovoltaikanlage auf dem Dach liefert die Energie an eine Wärmepumpe im Keller. Die selbst erzeugte Energie dient zum Heizen des eigenen Gebäudes. Der SunCOMFORT Gebäudetyp kann als Massivhaus, Holzhaus, im Passivhaus-Standard oder als Ziegelbau verwirklicht werden. 

Wie funktioniert das Sunvik Solarhaus SunCOMFORT?

Das Sunvik Solarhaus SunCOMFORT zeigt, dass die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe entgegen der in Fachkreisen verbreiteten Meinung doch eine sinnvolle Variante sein kann. 
Natürlich genügt es nicht, beide Komponenten miteinander zu verbinden. Sunvik sorgt dafür, dass sie sich auch sinnvoll ergänzen. Photovoltaikanlage und Wärmepumpe arbeiten miteinander statt aneinander vorbei. 
Zunächst wird die Gesamtleistung der Photovoltaikanlage erhöht. Dies geschieht einerseits durch eine große Fläche, die außerdem an die Gegebenheiten der Wintersonne angepasst wird. Dies führt zu deutlich gesteigerten Erträgen im Kernwinter, von November bis Februar. Schema: Sunvik Solarhaus SunkomfortDas Sunvik Solarhaus SunCOMFORT sorgt außerdem dafür, dass auf der Gegenseite auch ein Abnehmer für die gewonnene Energie da ist. Da das Gebäude selbst während der Sonnenphase nahezu keinen Bedarf hat, übernimmt dies ein ausgeklügeltes Speichersystem. Es besteht aus einem Großspeicher, der ein Volumen von mehreren tausend Litern erreichen kann. Zusätzlich wird der Gebäudekern aktiviert (nur im Massivbau möglich). Dadurch wird das Speichervolumen noch einmal verdoppelt. Der Einsatz der Wärmepumpe erfolgt nun nicht mehr auf Anforderung der Heizung, sondern kann sich am Angebot der PV-Anlage auf dem Dach orientierten. Die Speicher sorgen dafür, dass die Sonnenenergie dann, wenn sie zur Verfügung steht, auch genutzt werden kann. Sichergestellt wird das durch eine spezielle Steuerung. Sie sorgt auch dafür, dass der Speicher intelligent be- und wieder entladen wird. Der Pufferspeicher wird nicht gleichmäßig entleert, sondern gezielt von unten nach oben ausgekühlt. Dadurch entsteht bereits nach kürzester Zeit Platz zur Einlagerung eines erneuten Sonnenscheins. Außerdem kommen spezielle Wärmepumpen zum Einsatz, die eine niedrige Einschaltschwelle aufweisen und somit auch an trüben Tagen arbeiten können, wenn nicht so viel Strom zur Verfügung steht. 

Das Sunvik Solarhaus SunCOMFORT ist in der Lage, die Erträge einer mehrere Tage lang andauernden Schönwetterphase komplett in sich aufzunehmen und bedarfsgerecht wieder an das Gebäude abzugeben. Auf diese Weise werden selbst im Kernwinter Zeiträume von mehreren Wochen möglich, in denen die Wärmepumpe keinen Strom "zukaufen" muss. Wird die gespeicherte Energie am Ende einer Schlechtwetterphase dann doch einmal knapp, kann die Heizungsanlage die Energie immer noch aus dem Netz beziehen. 

Für die Bewohner bedeutet dies vollkommenen Heizkomfort unter idealer Ausnutzung der Sonne und Schonung von Umwelt, Ressourcen und Geldbeutel.

 

Photovoltaik zum Heizen - aber wo ist das Problem?
Vor Jahren wandte sich Peter Müller (der Name wurde geändert) an Sunvik. Er hatte das Sunvik System auf der Offerta-Messe in Karlsruhe kennengelernt, anschließend aber mit einer anderen Firma gebaut, die versprochen hatte, Heizen mit Photovoltaik und Wärmepumpe wäre ganz einfach und völlig problemlos. Man müsse lediglich die PV-Anlage auf dem Dach mit der Wärmepumpe im Keller verbinden. Peter Müller ist leidenschaftlicher Programmierer und arbeitet bei einer großen deutschen Softwarefirma. 
Als sein neues Haus bezugsreif war, machte sich Peter Müller erwartungsfroh daran, die Energie zu messen, die vom Dach in den Keller floss. Und wurde jäh enttäuscht - das Ergebnis lag bei nahezu Null.
Was war passiert? Wo lag das Problem?  

In der Tat erschließen sich die Möglichkeiten einer Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe erst beim dritten hinsehen.  Auf Anhieb erscheint diese Verbindung natürlich sehr verlockend, kann doch die selbst erzeugte Strommenge vermeintlich direkt dem eigenen Verbrauch zugeführt werden. Jedoch tauchen beim näheren Hinsehen erhebliche Schwierigkeiten auf. Peter Müller musste erkennen, dass das einfache Verbinden beider Komponenten naiv ist. Für ihn und viele andere kommt diese Erkenntnis leider zu spät. Aber künftige Bauherren und -frauen können aus diesen Fehlern lernen. 

 

Wärmepumpe Photovoltaik im WinterErste Hürde: Die Wintergesamtbilanz
Erst auf den zweiten Blick zeigt sich die fast kindliche Naivität, die dieser Vorstellung zugrunde liegt. Die nachstehende Grafik zeigt die Schwierigkeiten, die sich bei einem solchen Vorhaben zwangsläufig ergeben. 
Peter Müller baute für sich und seine Familie ein Wohnhaus nach aktuell geltender EnEV. Im Keller wurde eine fortschrittliche Wärmepumpe eingebaut. Auf dem Dach ließ er eine große Photovoltaikanlage installieren. Das Ziel von Peter Müller war: Den sprunghaft ansteigenden Stromkosten seiner Wärmepumpe wollte er entgehen, indem er seinen selbst erzeugten Strom zum Heizen nutzte. Die PV-Anlage hatte 9kWp. Die ca. 70m² große Süddachfläche füllte sie nahezu komplett aus.  
Die Grafik verdeutlicht die Problematik, der Peter Müller gegenüberstand. 
Die roten Balken zeigen den Strombedarf seines Hauses, der zum Heizen mit einer Wärmepumpe in den einzelnen Monaten erforderlich ist. Die blauen Balken hingegen zeigen den Ertrag, der von der Photovoltaikanlage im selben Zeitraum zu erwarten ist. Im Kernwinter, von November bis Februar, benötigt die Wärmepumpe ca. 4.500 kWh Strom, um Heizenergie und Warmwasser zu bereiten. Die Photovoltaikanlage kann in dieser Zeit aber nur gute 700 kWh Strom liefern. Alleine hier klafft bereits eine Lücke, die ohne besondere Maßnahmen nicht zu überbrücken ist. 

 

Zweite Hürde: Die Wintertagesbilanz
Doch das ist noch nicht alles. Der Hauptanteil der winterlichen Strommenge kommt von den wenigen Sonnentagen in dieser Jahreszeit. Zwar arbeitet Peter Müllers Photovoltaikanlage auch an trüben Tagen, doch reicht die dann erwirtschaftete Energie typischerweise nicht aus, um die Schwellenleistung der Wärmepumpe zu erreichen. Sie geht nicht in Betrieb. 
An einem sonnigen Wintertag hingegen kann die Photovoltaikanlage aus dem Beispiel durchaus bis zu 40 kWh Strom erzeugen. Diese Energiemenge könnte von der Wärmepumpe theoretisch in ca. 140 kWh Heizleistung umgewandelt werden. Ausgerechnet jetzt benötigt das Gebäude aber nahezu keine Wärmezufuhr. Das Haus wird weitgehend über die Strahlungswärme der Fenster beheizt. Die Photovoltaikanlage findet keinen Abnehmer. An einem sehr kalten und dunklen Wintertag benötigt Peter Müllers Haus eine Wärmezufuhr von maximal 8 kW, das sind etwas mehr als 2 kW Strom. Selbst wenn nun, theoretisch betrachtet, an diesem kalten und dunklen Tag kräftig die Sonne schiene, käme 3-4 mal so viel Strom vom Dach wie Peter Müllers Haus an daraus erzeugter Wärme aufnehmen kann. In der Praxis kommt verschärfend hinzu, dass die Sonne eher an warmen sonnigen Wintertagen geneigt ist, kräftig zu scheinen. Dann sinkt der Bedarf des Hauses von Peter Müller drastisch und es kommt bis zu 8 Mal so viel Energie vom Dach wie das Gebäude zu diesem Zeitpunkt überhaupt verwerten kann. 

Peter Müller wollte dem ein Schnippchen schlagen. Er ließ sich einen 200 Liter Pufferspeicher einbauen. Allerdings werden Wärmepumpen unwirtschaftlich, wenn sie sehr hohe Temperaturen erzeugen müssen, daher muss die Temperatur des Pufferspeichers begrenzt werden. Peter Müllers Pufferspeicher, auf 60°C erhitzt, kann knapp 6 kWh Wärme aufnehmen. Dies entspricht einer elektrischen Leistung von ca. 1,7 kWh, die die Wärmepumpe zum laden des Pufferspeichers von der Photovoltaikanlage abnehmen kann. Der Überschuss von 38,3 kWh muss verkauft werden. Die Wärmemenge, die Peter Müller in den 200 Litern Wasser speichern kann, entspricht etwas mehr als einem halben Liter Heizöl. Sie reicht aus, um das neu errichtete, hoch wärmegedämmte Gebäude von Peter Müller ca. 1,5 Stunden lang zu heizen. Das bedeutet, dass die Wärme des Pufferspeichers noch am Abend desselben Tages wieder aufgebraucht ist. 

 

Fazit
Natürlich kommt es auch darauf an, wie kalt der winterliche Sonnentag ist. An einem kalten Tag läuft die Wärmepumpe durchaus trotz Sonnenschein. Es ist aber davon auszugehen, dass in den 7 Sonnenstunden eines Wintertages, in denen die Solaranlage eine nennenswerte Leistung erbringt, im Schnitt lediglich ca. 8,5 kWh Strom von der Wärmepumpe abgenommen werden können, weil der Bedarf des Gebäudes (einschließlich des Pufferspeichers) nicht größer ist. Das entspricht 21% der Tagesleistung der Photovoltaikanlage. Hochgerechnet auf die 700 kWh Strom, die die PV-Anlage im Lauf des Kernwinters liefert, sind das 147 kWh. Das entspricht einem solaren Deckungsgrad von 3,3%. Dieser Anteil der Strommenge, die die
 Wärmepumpe im Lauf des Kernwinters benötigt, kann über die eigene PV-Anlage selbst erzeugt werden. Der Rest - 96,7% - muss vom Stromnetz teuer bezogen werden. 
Hinzu kommen selbstverständlich noch die Übergangszeiten und die Deckung des Warmwasserbedarfs im Sommer, der in der warmen Jahreszeit zu einem Großteil vom selbst erzeugten Photovoltaikstrom gedeckt werden kann. Allerdings ist auch hier aufgrund der in den wärmeren Monaten exzellenten Arbeitszahl der Wärmepumpe der eigengenutzte Stromanteil wiederum erschreckend gering. 

Wie bei allen erneuerbaren Energien liegt das Problem nicht darin, die Energie zu erzeugen, sondern vielmehr, sie anschließend bedarfsgerecht, also zur erforderlichen Zeit, zur Verfügung stellen zu können. Die Speicherung der gewonnenen Energie. Damit macht der Einsatz erneuerbaren Energien überhaupt erst Sinn. Das gilt im Großen für die Energiewende genauso wie im Kleinen für die Gebäudeheizung. 

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Wärmepumpe Photovoltaik im Winter

 

 

 

 

 
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