ASUE und ITG untersuchten, welche Optionen sich in Zukunft für die Wärmeerzeugung mit Gas in einem Niedrigstenergiehaus ergeben.
Erneuerbare Energien
Niedrigstenergiehäuser auch mit Gas möglich
Freitag, 13.12.2019
Der aktuelle Entwurf des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) sieht zwar noch keine wesentliche Verschärfung gegenüber der EnEV 2014 vor, dennoch werden sich die Anforderungen an die Bauhülle und an die Heiztechnik eines Neubaus spätestens Anfang des kommenden Jahrzehnts verschärfen müssen. Selbst wenn der Energieverbrauch durch eine nahezu perfekte Dämmung und durch Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen stark herabgesetzt wird, wird durch den Warmwasserbedarf und die verbleibenden Verluste selbst bei bester technischer Ausstattung ein Restbedarf an Energie, der nicht durch solare Wärmeeinstrahlung und interne Wärmegewinne gedeckt werden kann, bestehen bleiben.
Durch die Bewertung des zu Heizzwecken genutzten elektrischen Stroms mit einem Primärenergiefaktor (PEF) von 1,8 in der EnEV ist es i.d.R. möglich, sogenannte Niedrigstenergiehäuser mit Wärmepumpen zu versorgen, vorzugsweise solche, die einen hohen erneuerbaren Wärmeanteil über Geothermie gewinnen. Wärmepumpen, deren Wärmequelle die Umgebungsluft darstellt, können rein rechnerisch die Anforderungen der heutigen EnEV ebenfalls erfüllen. In der Realität hat sich jedoch gezeigt, dass diese Systeme bei sehr niedrigen Außentemperaturen wie eine Stromdirektheizung funktionieren und den Strom ineffizient einsetzen. Daher wird das neue GEG voraussichtlich härtere Anforderungen an Wärmepumpen definieren. Aber auch bei Erdreich und Gewässern als Wärmequellen gibt es häufig Fälle, in denen der Betrieb einer Sole/Wasser- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpe aus Gründen des Trinkwassersschutzes oder innerhalb einer Stadtbebauung unmöglich ist. Zugleich sollte das Risiko nicht außer Acht gelassen werden, dass elektrischer Strom in Zukunft wesentlich teurer wird oder aus Gründen der Netzstruktur nicht in ausreichender Weise zur Verfügung steht.
Der richtige Technologie-Mix ist entscheidend
Die Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V. (ASUE) und das Institut für Technische Gebäudeausrüstung (ITG) in Dresden haben nun insgesamt acht Ausstattungsoptionen erarbeitet und hinsichtlich Energiebilanz bewertet. Das zur Berechnung gewählte Haus hat eine den Anforderungen eines KfW-Effizienzhauses 40 entsprechende bauliche Hülle. Dafür wurde ein Primärenergiebedarf einschließlich Warmwasserbereitung von 10.700 kWh/a unterstellt, was einem spezifischen Primärenergiebedarf von 82,6 kWh/m2*a entspricht.
Im ersten Ergebnis konnte festgestellt werden, dass nur in seltenen Fällen ein einziges Heizgerät allein ausreicht. Meist führt jedoch die Kombination aus effizienten, aufeinander abgestimmten Geräten zu den besten Ergebnissen.
Der Einbau einer Gasbrennwerttherme in Kombination mit einer PV-Anlage und einem Stromspeicher gehört oft schon zur Standardausrüstung eines Neubaus, kann aber wegen der mangelnden Anrechnung des PV-Stroms in die Wärmebilanz in der EnEV die Anforderungen bisher nicht erfüllen. Wird der PV-Strom aber in einer Trinkwasserwärmepumpe genutzt, lässt sich dagegen ein hoher Anteil des erzeugten PV-Stroms der Wärmebilanz zurechnen. Dieses gilt auch für die Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung, die die Lüftungsverluste minimiert. In dieser Konstellation wird ein spezifischer Primärenergiebedarf von nur 26,5 kWh/m2*a erreicht.
Hybrid-Geräte aus Gasbrennwerttherme und Wärmepumpe sind seit ca. sechs Jahren auf dem Markt. Die Geräte kombinieren die Vorteile beider Technologien und erzeugen in ihrem jeweils optimalen Bereich die Wärme. In Kombination mit einem Warmwasserspeicher und einer Abluftanlage können die Anforderungen der EnEV erfüllt werden. Der spezifische Primärenergiebedarf liegt jedoch bei 55,4 kWh/m2*a. Um also den Standard KfW-Effizienzhaus 40 zu erreichen, müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden.
In der Markteinführungsphase befindet sich eine gasbetriebene Luft/Wasser-Wärmepumpe eines französischen Herstellers. Sie wird mit einem thermischen Kompressor angetrieben und nutzt CO2 als umweltfreundliches Kältemittel. In Kombination mit einem Warmwasserspeicher und einer Abluftanlage wurde ein spezifischer Primärenergiebedarf von 48,7 kWh/m2*a erreicht. Eine sinnvolle, ergänzende Maßnahme wäre eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung.
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