Klimafreundliche Energie – ohne Putin
Autor/Redakteur: Martin Lippold, ait-deutschland/gg
Seit der Invasion Russlands in die Ukraine ist es hierzulande allgemeiner Konsens: Wir müssen uns von Lieferanten fossiler Energieträger unabhängig machen. Der Photovoltaik kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Wer dazu noch seine PV-Anlage mit einer Wärmepumpe verbindet, kombiniert damit zwei zukunftsträchtige Schlüsseltechnologien. Sie machen fast autark von externer Energiezufuhr – und schützen zugleich unser Klima.
Beispiele dafür gibt es mittlerweile genug. Das energetische Musterprojekt der Gemeinde Herzogenaurach etwa. Dort entstand 2018 ein Reihenhauskomplex mit acht Wohneinheiten. Zentrale Elemente: Eine große Photovoltaik-Anlage für die Stromversorgung und Wärmepumpen, um die Wohnungen zu heizen und Brauchwarmwasser zu bereiten. Wärme- und Stromspeicher sorgen für Versorgungssicherheit rund um die Uhr, indem sie Produktion und Verbrauch entkoppeln. Ein sehr fein austariertes Regelsystem steuert das gesamte System und steigert dessen Energieeffizienz.
In der Heizzentrale arbeiten zwei alpha innotec Sole/Wasser-Wärmepumpen mit jeweils 16 kW Leistung. Sie versorgen die acht Reihenhäuser mit Heizenergie. Eine Geothermie-Anlage mit sieben knapp 100 Meter tiefen Erdsonden liefert die Primärenergie dafür.
Heizenergie konkurrenzlos günstig
Wegen ihrer fast durchgehend gleichbleibenden Temperatur zwischen zehn und zwölf Grad Celsius stellt Erdwärme die effizienteste Primärenergiequelle für Wärmepumpen dar. Auf dieser Basis machen die dortigen Geräte aus einer Kilowattstunde Strom rund fünf Kilowatt Heizenergie. Ein exzellenter Wert, den sie seit ihrer Inbetriebnahme vor rund vier Jahren dauerhaft erreichen. Damit wird das Heizen konkurrenzlos günstig.
Einen zusätzlichen Beitrag zu Energieeffizienz und Klimaschutz leistet die auf den Häusern installierte Photovoltaikanlage mit einer Spitzenleistung von rund 88 kWp. Sie produziert den größten Teil des Stroms für die Wärmepumpen und den sonstigen Energiebedarf der Wohnungsbesitzer.
Wesentliches Ziel des Gesamtkonzepts in Herzogenaurach ist es, möglichst viel PV-Strom für die Eigenversorgung zu nutzen – entweder direkt vom Dach oder indirekt über die Zwischenspeicherung in Lithium-Phosphat-Batterien. Dazu haben Experten des Energie Campus an der Technischen Hochschule Georg Simon Ohm in Nürnberg – sie begleiten das Projekt wissenschaftlich – ein ausgefeiltes Regelkonzept entwickelt. Dessen Aufgabe ist es, Stromproduktion und -bedarf zu steuern und weitgehend in Einklang zu bringen.
Speicher schaffen Sicherheit
Die Steuerung sorgt dafür, dass die Wärmepumpen in der Regel nur laufen, wenn die PV-Anlage Strom liefert. Die angeschlossenen Warmwasser-Pufferspeicher speichern die Wärmeenergie für Zeiten, in denen kein Strom vom Dach kommt – nachts etwa oder bei stark bewölktem Himmel.
Sobald die PV-Anlage arbeitet, erweitert die Regelung die Speicherkapazität automatisch an drei Stellen:
– Sie erhöht das Temperaturniveau der Pufferspeicher.
– Sie erhöht das Temperaturniveau in den Trinkwarmwasser-Speichern der Häuser auf 60 Grad.
– Sie schaltet einen weiteren Vorratsspeicher in der thermischen Speicherkaskade zu.
Beziehen die Wärmepumpen ihren Betriebsstrom aus dem Netz oder aus der Batterie, fährt das Regelkonzept das Temperaturniveau der thermischen Speicher automatisch herunter – auf 35 Grad im Pufferspeicher für die Heizung und 50 Grad im Trinkwasserspeicher.
