Wärme produzieren und speichern

Solarspeicher – Energie selbst zu produzieren und zu nutzen, ist eine gute Sache. Damit das aber das ganze Jahr über möglich ist, muss die gewonnene Solarenergie gespeichert werden. Hier kommt der Solarspeicher ins Spiel. Er hilft, die Herausforderungen saisonaler Speicherung zu meistern.

Solarspeicher

BILD: ZVG

Solarenergie

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Die Sonne scheint zwar 24 Stunden am Tag und das 365 Tage hindurch, hier in der Schweiz können wir jedoch nur einen Teil dieser Energie nutzen. Damit die gewonnene Solarenergie auch nachts oder in den kälteren Wintermonaten zur Verfügung steht, muss sie gespeichert werden. Im Bereich der Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen werden in diesem Zusammenhang zurzeit verschiedenste Technologien erforscht und getestet, um Strom auch saisonal speichern zu können.

Für die thermische Solarenergie konnte dieses Problem bereits vor vielen Jahren dank des Solarpioniers Josef Jenni gelöst werden. Vor zehn Jahren baute dieser nämlich das erste Mehrfamilienhaus mit einem Solarspeicher, der die Wärmeenergie für Heizung und Warmwasser das ganze Jahr hinweg speichern konnte. Möglich machte dies ein Wärmespeicher vom Keller bis zum Dachboden mit einem Fassungsvermögen von 205 000 Litern Wasser, gespeist von 276 m² Solarkollektoren.

Wohnen fast ohne Heizung

Vom Saisonspeicherkonzept überzeugt sind Ladina und Dominik Ebneter. Ihr neues Einfamilienhaus soll fast ohne Heizung auskommen und dennoch das ganze Jahr über wohlig warm sein. Der Vollholzbau wird im Minergie-A-Eco-Standard erbaut und weist eine optimale Wärmedämmung auf. 76 m² thermische Solarkollektoren beschicken das 15 300-Liter- Speichervolumen und decken damit drei Viertel des ganzjährigen Wärmebedarfs ab. Der restliche Viertel wird mittels Stückholz-Lehmofen im Wohnzimmer erzeugt. Gerechnet wird mit einem Holzbedarf von ca. zwei Ster
pro Jahr.

«Besonders fasziniert hat uns, dass die Wärme für Heizung und Warmwasser mit wenigen haustechnischen Installationen gedeckt werden kann», so Dominik Ebneter. «Nebst beinahe inexistenten Heizkosten fallen auch die übrigen Betriebs- und Unterhaltskosten nicht ins Gewicht.» Für gerade einmal 200 Franken pro Jahr heizen und versorgen sich die Ebneters mit Warmwasser.

Höhere Baukosten

Ergänzt wird das gesamte System mit einer 7-kWp-Photovoltaikanlage, verteilt auf Dach und Terrassengeländer. Dank des Wegfalls einer Wärmepumpe lässt sich mit dieser Anlage der Strombedarf tagsüber meist decken. Strom aus dem öffentlichen Netz wird einzig bei starker Bewölkung und nachts bezogen. Wegen der achtfach höheren Rückspeisung ins Netz kann der Strombezug übrigens auch bei tiefen Vergütungspreisen kompensiert werden.

Diese Technik hat aber selbstverständlich ihren Preis. «Wir rechnen mit rund 60 000 Franken Mehrkosten gegenüber einem konventionellen Heizsystem», erklärt Dominik Ebneter. «Aufgrund der sehr tiefen Betriebs- und Unterhaltskosten in den kommenden Jahrzehnten waren die Banken aber bereit, eine etwas höhere Hypothek zu sprechen.»

Nicht nur für Neubauten

Dass dieses Speicherkonzept auch in der Sanierung funktioniert, beweist das Architekturbüro Kämpfen. In Zürich Schwamendingen haben die Fachleute ein Mehrfamilienhaus aus den 70er-Jahren modernisiert und auf eine Plus-Heizenergiebilanz getrimmt. Der Betonbau wurde aussen komplett gedämmt und um ein Geschoss in Holzelementbauweise ergänzt. Durch die vier zusätzlichen Wohnungen konnte der angebotene Wohnraum um 22 Prozent vergrössert werden.

In die Fassade integriert wurden gesamthaft 180 m² thermische Kollektoren, verteilt auf die Ost-, Südund Westfassade. So kann – über den gesamten Tages- und Jahresverlauf – ein gleichmässiger Ertrag generiert werden. Dank der Anordnung der mit bronzefarbenem Glas abgedeckten Kollektoren auf der Fassade wird die Gefahr einer sommerlichen Überhitzung minimiert und gleichzeitig das architektonische Bild des Gebäudes geprägt.

Gesammelt wird die erzeugte Wärme in einem 19 Meter hohen Speicher mit einem Durchmesser von 1,10 Metern. Die gesamthaft 18 600 Liter Fassungsvermögen reichen aus, um Schlechtwetterperioden zu überbrücken und einen hohen Anteil des Warmwasserbedarfs zu decken. Möglich wurde dieser Speicher dank eines alten Entlüftungsschachts im Treppenhaus.

Reicht die gespeicherte Wärme während sehr kalter Perioden nicht aus, springt eine Wärmepumpe, versorgt durch vier Erdsonden, die jeweils 235 Meter tief sind, ein. Die Sonden dienen in den Sommermonaten zudem als Erdspeicher, wenn durch die überschüssige Wärme das Erdreich wieder regeneriert werden kann. Eine 36 kWp starke Photovoltaikanlage auf dem Dach produziert die in der Jahresbilanz benötigte Energie für die Wärmepumpe sowie die Lüftung.

Verschieben der Heizperioden

Bei beiden erwähnten Bauobjekten ermöglicht der grosse Speicher eine Verlagerung der sommerlichen Überschusswärme in die Übergangsjahreszeiten und teilweise gar in den Winter hinein. Lediglich während der kältesten Perioden des Jahres wird zusätzliche Energie für Heizung und Warmwasser benötigt. Diese wird ebenfalls weitgehend erneuerbar erzeugt, was sich entsprechend positiv auf die Energiekosten auswirkt.