Zwei Drittel unseres Energieverbrauchst ist immer noch Wärme. Billige PV-Module haben die Masse überrumpelt. Unbedachte Gebäudeverwalter nutzen schon elektrische Heizstäbe für Überschussstrom. Dabei ist das gleich doppelter Frefel.

1. 
   Photovoltaik kann max. 25 % der Sonnenergie wandeln
   
2. 
   Strom, die Umwandlungsfähigste Energieform in Wärme zu Puffern ist Geldverschwendung
   

Wirtschaftlichkeit von Solarthermie gegen PV-Heizstäbe

Bei Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen von Ingenieurbüros wie TGA Köln werden immer zwei Preise herangezogen.
Beispielsweise:

1. 
   Strompreis 40 Cent/kWh (Stand 2025)
   
2. 
   Wärmepreis 10 Cent/kWh
   

Wärme ist also weniger Geld wert.

Wirkungsgrad von Solarthermie

Solarthermie kann 60 % der Sonnenenergie in Wärme auf hohem Temperaturniveau wandeln. Es wird also schnell klar:

1. 
   Wer mit PV-Wärme erzeugt bekommt weniger Wärme
   
2. 
   Wer mit PV-Wärme erzeugt speichert einen geringeren Wert
   
3. 
   Er benötigt mehr PV-Fläche als für Solarthermie
   

Inhalt

1.1 Wirtschaftlichkeit von Solarthermie gegen PV-Heizstäbe 1

1.2 Wirkungsgrad von Solarthermie 1

3 Beispiel Lagerhalle mit Solarthermie 1

4 Gebäudedaten 2

5 Energieverbrauch 2

6 Erneuerbare Energien 3

6.1 Photovoltaik 3

6.1.1 Lastgang HA Gas 3

6.1.2 Speicher 4

6.2 Solarthermie 6

6.3 Heizung 7

6.4 Wärmeerzeuger 7

7 Vorschläge und Optionen 7

7.1 Solarthermie 7

7.1.1 Luftkollektoren 7

7.1.2 Vakuumröhrenkollektoren 10

7.2 Heizungsoptimierung 10

7.3 Fenster Nordseite Lagerhalle 11

8 Kostenschätzung 11

9 Fazit: Wirtschaftlichkeit Solarthermie vs PV 11

9.1 Wirtschaftlichkeit Photovoltaik mit Speicher und Heizstab 12

9.2 Wirtschaftlichkeit Solarthermie mit Speicher 12

9.3 Luftkollektoren 12

Beispiel Lagerhalle mit Solarthermie

Jede energetische Analyse hängt von den individuellen Gebäudedaten ab. Ein Beispiel lässt sich nur bedingt übertragen. Wenn sie nur das Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsberechnung lesen wollen, überspringen Sie den Teil und gehen Sie zum Fazit.

In dieser Lagerhalle werden temperaturempfindliche Waren gelagert. Das Dach ist statisch nicht belastbar.

Es ist davon auszugehen, dass das Dach und die Fassade leicht gedämmt wurden. Die Heizung über Deckensegel hat einen geringen Strahlungsanteil. Betrachtet man die Heizkosten für das Gebäude könnte es sein, dass ggf. die Halle einsparpotential seitens der Nutzer oder der Nutzung birgt. Gemäß Energieaudit haben schon Schulungen für Mitarbeiter stattgefunden, die in den Heizkosten noch nicht zur Geltung kommen.

Gebäudedaten

Lagerhalle und Verbinder

Ohne Drahtglas Anteil

Eingaben
Fläche (m²)	1,224
Volumen (m³)	6,868.14
Sollwert Kühlung	23 °C
Sollwert Heizung	5 °C
Zulufttemperatur	12 °C
Personenzahl	43
Infiltration (m³/h)	633
Berechnungsart für Luftvolumen	Zentralheizung: Heizkörper
Relative Luftfeuchtigkeit	46.00% (Calculated)
Berechnungsergebnisse
Spitzenkühllast gesamt (W)	67,077
Spitzenkühllast – Monat und Stunde	Juli 15:00
Spitzenkühllast wahrnehmbar (W)	59,733
Spitzenkühllast latent (W)	7,343
Spitzenluftstrom Kühlung (m³/h)	17,322
Spitzenheizlast (W)	18,942
Spitzenluftstrom Heizung (m³/h)	1,709
Spitzenluftstrom Belüftung (m³/h)	1,708
Prüfsummen
Kühllastdichte (W/m²)	54.78
Kühlung – Durchflussdichte (L/(s·m²))	3.93
Kühlung – Durchfluss/Last (L/(s·kW))	71.73
Kühlung – Fläche/Last (m²/kW)	18.25
Heizlastdichte (W/m²)	15.47
Heizung – Durchflussdichte (L/(s·m²))	0.39
Belüftung – Dichte (L/(s·m²))	0.39
Belüftung/Person (m³/h)	40
Wasserheizung – Durchfluss (m³/h)	1.5

Energieverbrauch

Berechnung aus den Sanierungsfahrplänen ergeben:

	Heizlast kW	Fläche m²	W/m²	berechnet	kWh/(m²*a)	kWh
Haus 17	16	474	34	43171	91	43171
Haus 16	31	792	39	59538	75	59538
Lager	29	1.191	24	52556	44	differenz	274795
	76	44437		155265		377504

Der tatsächliche Energieverbrauch ist viel größer als die theoretischen Berechnungen.

Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien können den fossilen Energieverbrauch senken.

Photovoltaik

Eine Photovoltaikanlage an Fassaden greift nur wenig in die Biodiversität ein und kann ohne Übertragungsverluste den Primärenergiebedarf und somit den CO2 Ausstoß der Gebäude maßgeblich senken. Es ist möglich eine Photovoltaikanlage ohne Netzanschluss im Inselbetrieb zu betreiben.

Es ist keine Photovoltaik vorhanden. Die potenziellen Flächen sind gut, für unverschattete 76 m² 15 kW Peak. Ca. 14.000 kWh Strom sind im Jahr zu erwarten.

Der Photovoltaikstrom könnte mit Batterie zu über 50 % im Büro-Gebäude genutzt werden.

Um das Netz rund um das Kraftwerk vor Oberschwingungen von Energieerzeugungsanlagen wie Photovoltaik zu Schützen wird ein Energieflussrichtungssensor, kurz EnFluRi eingesetzt. Dieser verhindert das Einspeisen und drosselt die Solare Leistung entsprechend des momentanen Strombedarf des Gebäudes.

Es gibt zwei Möglichkeiten wie eine 0-Einspeise PV-Anlage wirtschaftlich betrieben werden kann.

1. 
   

   

   
   Die PV-Anlage ist so klein, dass die Spitzenleistung der Grundlast des Hauses entspricht
   

Abbildung 25 Energieflussrichter Quelle Senec

1. 
   Die PV-Anlage primär und zu Spitzenzeiten eine Batterie lädt um die Lastkurve des Bürogebäudes flexibel zu bedienen. Eine Überdimensionierung zu den Sommermonaten ist möglich, um dem schwachen winterlichen Sonnendargebot gerecht zu werden.
   

Lastgang HA Gas

Messprotokoll

Messort: Hauptabteilung Gas Verwaltung mit Werkstatt/Lager

Zeitraum:

Beginn Aufzeichnung: 26.11.2019, 18:00 Uhr

Ende Aufzeichnung: 28.11.2019, 18:00 Uhr

Aufzeichnungsdauer: 48 Stunden

Aufzeichnung:

Strom [A], Spannung [U], Wirk [VA]- und Scheinleistung [VAS]

Aufzeichnungsintervall:

1min

Messung:

Die Versorgung erfolgt über eine Einspeisung in der Lagerhalle HA Gas

Die Einspeisung versorgt den kompletten Verwaltungsbau der HA-Gas und die Lagerhalle

HV1 – siehe Anlage „Übersichtsplan“

Messgerät Chauvin Arnoux PEL103

Abbildung 26 Lastgang, Watt auf der x-Achse, PV Leistungskurve Sommer grün, Winter rot

Am Lastgang kann eine Grundlast von 2 kW abgelesen werden. Die Last verändert sich im Zeitraum zwischen 5:30 – 17:00 dauerhaft auf durchschnittlich 8 kW. Die mittlere Leistungserhöhung wird durch die Beleuchtung und Bürotechnik verursacht.

Es wird von einem Tagesbedarf von 92 kWh aus 11,5 Betriebsstunden mit 8 kW und 12,5 Nachtstunden mit 2 kW mit der Gesamtarbeit von 116 kWh pro Tag ausgegangen.

Es ist nicht möglich diesen Energieverbrauch mit erneuerbaren Energien auf der Dachfläche zu erzeugen.

Speicher

Ein 10 kWh Speicher sollte Platz im Gebäude finden und täglich voll ausgenutzt werden. Wöllte man kaum PV-Strom durch Abschaltung verschwenden, bräuchte die 15 kWpeak Anlage eine 30 kWh Batterie. Aufgrund der hohen Investitionskosten ist von so großen Batteriespeichern abzuraten.

Der EnFlurRi kann an den SMA Energy Meter angeschlossen werden. Im Sunny Home Manager können die Messintervalle auf 200- 1000 ms eingestellt werden, so dass eine Einspeisung in das Netz unterbunden wird. Somit kann auf teure Oberschwingungsfilter verzichtet werden.

Einspeisemanagement der PV-Wechselrichter einstellen

1. 
   Die Benutzeroberfläche des PV-Wechselrichters aufrufen.
   
2. 
   Als Installateur anmelden.
   
3. 
   Installationsassistent auf der Benutzeroberfläche des PV-Wechselrichters starten.
   
4. 
   Bei jedem Schritt [Speichern und weiter] wählen bis zum Schritt Netzsystemdienstleistung konfigurieren.
   
5. 
   Sicherstellen, dass die Funktion Anlagensteuerung und Leistungsbegrenzung auf [Ein] gestellt ist.
   
6. 
   In der Dropdown-Liste Betriebsart Wirkleistung den Eintrag Wirkleistungsbegrenzung P durch Anlagensteuerung wählen.
   
7. 
   In der Dropdown-Liste Betriebsart für ausbleibende Anlagensteuerung den Eintrag Verwendung Fallback-Einstellung wählen.
   
8. 
   In das Feld Fallback Wirkleistung P den gleichen Wert eintragen, der auch für den Batterie-Wechselrichter eingetragen ist. Dazu wenn nötig den Wert in Prozent umrechnen. Dadurch ist bei Systemen mit Sunny Home Manager sichergestellt, dass bei Ausfall der Kommunikation zwischen Sunny Home Manager und Wechselrichter der korrekte Rückfallwert übernommen wird.
   
9. 
   Im Feld Timeout die Zeit eintragen, die der PV-Wechselrichter abwarten soll, bis er seine Nennleistung auf den eingestellten Fallback-Wert begrenzt.
   
10. 
    Wenn bei einer 0 %- oder 0 W-Vorgabe nicht erlaubt ist, dass der PV-Wechselrichter geringfügig Wirkleistung in das öffentliche Stromnetz einspeist, in der Dropdown-Liste Netztrennung bei 0%-Einspeisung den Eintrag Ja wählen. Dadurch ist sichergestellt, dass sich der Wechselrichter im Fall einer 0 %- oder 0 W-Vorgabe vom öffentlichen Stromnetz trennt und keine Wirkleistung einspeist.
    

Abbildung 27 PV-Gis Batteriesimulation

Abbildung 28 Technikraum, SMA-Wechselrichter und Speicher

Solarthermie

Es ist gut möglich, dass die Statik der Lagerhalle keine schweren Lasten zulässt. Die Fassade bürgt jedoch ebenso ein unverschattetes Solarpotential. Da Wärme im Winter benötigt wird ist eine Steile Ausrichtung auch nicht hinderlich.

Heizung

Aufgrund der geringen Wärmekapazität von Polystyrol ist die theoretisch erforderliche Kühl-Energie größer als die Heizenergie. 17% des Kühlbedarfs wird pro Jahr durch die außenliegende Verschattung eingespart.

Wärmeerzeuger

Das Gebäude hat keine Pumpen, sondern wird als hydraulischer

Strang einer Fernwärmeübertragungsstation im Lager versorgt.

Vorschläge und Optionen

Solarthermie

Im folgenden Abschnitt werden zwei thermische Kollektoren gegenübergestellt.

Luftkollektoren

Das charmante an Luftkollektoren ist, dass Sie unabhängig der Heizungstechnik in Lagerhallen eingebunden werden kann. Detektiert ein Temperaturfühler eine Übertemperatur am Solar-Luft-Kollektor, so bläst ein Ventilator die Luft in die Halle.

Bei der Südseite der Lagerhalle können die Drahtglasflächen ausgebaut und um einen Luftkollektor erweitert werden

Über den Sonnenkollektor mit einer Beschichtung, die ein breites Spektrum des Lichts absorbieren kann, wird warme Luft im Winter in die Halle geblasen. Die senkrechte Ausrichtung ist optimiert für die tiefstehende Wintersonne. Im Sommer kann der Ventilator zur Nachtauskühlung verwendet werden.

Abbildung 50 Solarsimulation Winterhalbjahr für Wärmegewinne durch Luftkollektoren an Industriefassaden

Ist im Winter denn überhaupt nennenswerte Wärme durch Luftabsorber oder Luftkollektoren an Fassaden zu erwarten?

Tatsächlich ist der Wirkungsgrad der Luftkollektoren nur 25 %. Somit könnten über das Winterhalbjahr nur 6500 kWh von der Sonne zu erwarten sein.

Die Frage ist jedoch, ob die Luft das erforderliche Temperaturniveau zur Beheizung der Halle erreicht.

Abbildung 51 Simulation der Fassadenluftkollektoren gemäß Herstellerangaben gerechnet mit Polysun

Tatsächlich zeigt sich, dass im Winter kaum brauchbare Temperaturen zu erwarten sind.

Gehen wir davon aus, dass die Wärmeverluste durch die Luftkollektoren reduziert werden, so ist es eine Win-Win Situation. Die Fenster können im Rahmen der Umbauarbeiten ausgebaut werden und gedämmte Elemente sollten den Zwischenraum füllen. Die Rohre der Luftkollektoren sollten Winddicht and die Wandelemente eingebunden werden.

Die Digitale Hallenheizungs- und Lüftungssteuerung ETAmatic-H NX kann an unterschiedliche Gebäudeanforderungen individuell angepasst werden und realisiert eine optimierte Heizungs- und Lüftungsregelung. Die Bedienung erfolgt über einen Internet-Browser oder der Funktionstasten am Display. Nachtauskühlung kann für den Sommer einprogrammiert werden, so dass die Lagerhalle im Sommer etwas kühler ist.
Die Luftkollektoren mit Plexiglasplatte kosten mit Ventilatoren, Rohren und Regelung 75.600 €/ 77 m² = 982 €/m² geliefert und montiert. Das nackte Trapezblech mit Absorber Beschichtung mit einem Wirkungsgrad unter 25% 718 €/m² geliefert und montiert mit allem Zubehör. Die Montage macht Zirka 11 % der Kosten aus.

Alles in allem lässt sich von Luftkollektoren zu diesem Preis nur abraten. Neben dem geringen Ertrag aufgrund des schlechten Wirkungsgrades, lohnt sich die hohe Investition nicht.

Vakuumröhrenkollektoren

Vakuum Röhrenkollektoren sind unabhängiger von der Außentemperatur. Diese Heat Pipe betriebenen Solarkollektoren werden in Angermünde hergestellt. Sie sind sicher vor Überhitzung im Sommer und bieten einen Bruttowirkungsgrad von 48 %. Der Hersteller empfiehlt die Module in einer Neigung von 80 ° an die Fassade zu montieren.

Abbildung 53 Vakuumröhrenkollektor, Fassadenmontage

Ausgegangen von einem Wirkungsgrad von 50 % könnten 16.900 kWh optimistisch gewonnen werden. Sollte diese Wärmemenge mit 30 C/kWh Infrarotheizung bereitet werden, so entstünde eine Einsparung von 4.700 € pro Jahr. Infratotheizung wird verglichen, weil für Lagerhallen Strahlungsheizungen empfohlen werden.

Kritiker mögen behaupten, dass die Sonne doch auch ohne die Kollektoren durch die Drahtverglasung in das Gebäude gekommen wäre. Der Strahlungseintrag wäre mangels Absorberfarbe oder Vakuumröhre nicht einmal die Hälfte (7.000 kWh). Die Verluste über diese Fenster seien mit 77 m²* 5,5 W/(m²*K) *76 kKh = 36.000 kWh.

Die Kosten für diese MEGA-Kollektoranlage (MEGA-Kollektorsegment, Fassadengestell mit Kollektorverbinder und -Anschlüsse) belaufen sich auf ca. 350,– €/Bruttokollektorfläche. Anders gesagt kann der Preis für Solarthermie bei dieser 48,67 kW Anlage für 41.800 € netto mit 860 €/kW angenommen werden.

Für 96 m² Fassaden Vakuum-Röhren-Kollektoren fallen also folgende Investitionen an.

Kollektoren	33.600
Ausdehnungsgefäß 105 l	300
Glykol 200 l	100
Pumpengruppe DN 25	600
Sicherheitsgruppe	200
Rohr & Dämmung DN 25 Rolle 50 m	500
Montage mit Arbeitsbühne	6.500
Gesamt	41.800

Die Investition in Vakuumkollektoren amortisiert sich in unter 10 Jahren. Die Sanierungsmaßnahme mit Wasser basierten Solarkollektoren ist empfehlenswert

Heizungsoptimierung

Nachdem die Fernwärmestation, das bedeutet der Plattenwärmetauscher, die Rohrleitungen und die Armaturen 200% gedämmt worden sind, ist für den kommenden Winter das Zeitintervall der Heizungspumpe sukzessive zu erhöhen bis die Bewohner sich wohler fühlen. Sobald die thermischen Maßnahmen stattgefunden haben, kann die Heiz-Zeit wieder zurückgestellt werden.

Eine Digitale Regelung für die Heizungstechnik ist wertvoll. Sie kann verschiedenste Steuerungsaufgaben übernehmen und Daten von Sensoren sammeln und Visualisieren. Bei Etapart kostet die Steuerung mit 6 Fühlern 3300 € Netto. Insgesamt kann die Hallenheizungsregelung ETAMATIC ca. 12.000,00 € kosten, je nachdem wie viele Funktionen und Monitoring erfüllt werden soll. Im Gebäudeenergiegesetzt wird ein Monitoring von Gebäuden gefordert.

Oftmals sind die erforderlichen Aufgaben, um die Energieeffizienz von Gebäuden zu verbessern eher von simpler Natur. In der Fachsprache redet man von Low Tech Lösungen als Pendant von Smarter non Stop Messung und permanentem Datenaustausch mit dem Internet und den Servern.

Wenn die Tore der Lagerhalle geöffnet sind, sollte die Heizung ausgehen. Dazu bietet der Torhersteller einen Türkontakt als Magnetschalter für knapp 60 €. (https://www.tor7.de/hoermann-magnetschalter-bi-direktional)

Der Magnetschalter kann entweder ein Thermostat für 15 €/Stk direkt oder ein Ventil für 110 € ansteuern. Dies kann erforderlich sein, wenn mehrere Heizkörper über einen Strang abgeschaltet werden sollen.

Wenn die Tore geschlossen sind, funktioniert die Heizung wie zuvor. Wird das Tor geöffnet, schaltet das Ventil die Heizung ab und es wird keine Wärmeenergie mehr verschwendet.

Die Kosten für die Einbindung eines Türkontaktes in die Hörmann Tore werden auf 1.000 € für das erste und 400 € für jedes weitere Sektionaltor geschätzt.

Fenster Nordseite Lagerhalle

Die Drahtverglasung der Lagerhalle sollte mit Doppelverglasten Fenstern ersetzt werden.

Die Wärmeverluste über Einfachverglasung sind im Jahre 2025 nicht mehr vertretbar.

Kostenschätzung

Fläche	Anzahl	Bezeichnung	Preis	Einheit	Summe
		Regelung Fernwärme
		Einregulieren
76	48	PV-Module mit Befestigung und Wechselrichter 15 kW	350	€/Stk	16.800,00 €
	3	Speicher 3 kWh	2000	€/Stk	6.000,00 €
		LAGERHALLE
	2	Torkontakte zur Heizungsabschaltung	1400	€/Stk	2.800,00 €
62		Fenster Südseite schließen	150	€/m²	9.300,00 €
90	50	Fenster Nordseite tauschen Doppelverglast	500	€/Stk	25.000,00 €
96	1	Thermische Solaranlage Vakuum Röhren	437,50 €	€/m²	42.000,00 €
		sonstiges			5.000,00 €
Ergebnis	netto				529.650,00 €

Fazit: Wirtschaftlichkeit Solarthermie vs PV

Das Ergebnis des wirtschaftlichen Vergleiches von Solarthermie zu Photovoltaik ist nicht so deutliche wie so mancher es gerne hätte. Beide Systeme haben Ihre Berechtigung. Es kommt im Wesentlichen auf den Nutzen im Sommer an. Für uns als TGA-Planer bleiben das Herstellungsland Deutschland und die Langlebigkeit, sowie die Einfachheit die Hauptvorteile von Solarthermie. Finanziell macht eine Grundlastversorgung mit PV und eine Spitzenlast-Versorgung mit Solarthermie bei schwach gedämmten Gebäuden Sinn.

Wirtschaftlichkeit Photovoltaik mit Speicher und Heizstab

Insgesamt lassen sich über das ganze Jahr 72.472 kWh kumulative Sonneneinstrahlung, auf den 96 m² 80 ° geneigten süd-süd-west ausgerichteten Fläche erwarten.

19,2 kW PV könnten auf der verfügbaren Fläche anstelle der Solaranlage installiert werden. Ausgegangen von einem Lieferpreis für PV von 1000 €/kW müssten 19.200 € investiert werden. Für den Berechnungszeitraum werden 20 Jahre angenommen. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass der gesamte PV-Strom genutzt werden kann.

Wir kommen auf einen Wärmepreis von 0,053 €/kWh.

Im Winter, wenn Wärme benötigt wird, sollte der wenige Strom am Standort Deutschland mit PV nicht zu Wärme gewandelt werden. Man käme dann auf einen Arbeitspreis von Strom von 0,148 €/kWh, was immer noch 0,25 €/kWh günstiger als der Netzstrom ist.

Wirtschaftlichkeit Solarthermie mit Speicher

Im Winterhalbjahr sind von den Vakuumröhrenkollektoren 26.000 kWh *0,6 % Wirkungsgrad 15.600 kWh zu erwarten.

Die 46 kW Solaranlage ist zwar etwas größer aber mit dem Leistungspreis von 860 €/kW auch günstiger. Das Liegt natürlich an dem günstigeren Energiespeicher in Form eines Heizungspuffers.
Der ganzjährige Wärmepreis kommt auf 0,047 €/kWh, wenn z.B. ein Stirlingmotor oder eine Absorptionskältemaschine im Sommer betrieben werden. In diesem Fall kann die Wärme ins Fernwärmenetz für den Trinkwarmwasserbedarf genutzt werden. Sollte nur die Wärme im Winter genutzt werden könne so kommt man auf einen Arbeitspreis von 0,132 €/kWh.

Luftkollektoren

Ungedämmte Luftkollektoren, wie Sie tatsächlich verbaut wurden, bringen nichts außer einer Fassadenneugestaltung.

Wir kommen auf einen Wärmepreis von 11,6 €/kWh.

Von Luftkollektoren ist in diesem Fall abzuraten.

Gerne können Sie die Werte Ihren Vorstellungen entsprechend ändern.

Umweltfreundliche und sichere Haustechnik im Holzbau:

Ein nachhaltiger Rohstoff, lokal erhältlich mit exzellenten thermischen, statischen und witterungsbeständigen Eigenschaften sollte auch bei größeren Gebäuden, wie sozialen Einrichtungen und öffentlichen Gebäuden in Betracht gezogen werden. Die schnelle Bauweise durch immer größere und komplexe Elemente bietet wirtschaftliche Vorteile. Doch auch im Komfort steht ein Holzhaus der Massivbauweise in nichts nach. So können Gebäude problemlos mit Lüftungsanlagen, welche Heizen und Kühlen ausgestattet werden. Sogar Luftauslässe können architektonisch durch Quellluftauslässe in die Wände integriert werden.

Viele Planer der alten Schule scheuen den Holzbau im Nichtwohnungsbau. Jahrelange Betonbauweise hat sich bewiesen und bewährt. Dabei gibt es für alles Lösungen. green-energy-scout ist der Planer für technische Gebäudeausrüstung im Holzbau und kann auf einen gediegenen Erfahrungsschatz zurückgreifen.

Größe und Kubatur

Der Tōdai-ji (東大寺, Eastern Great Temple) in Japan ist ein besonderer Tempel. In Ihm steht ein Buddha durch dessen Nasenlöcher man problemlos schlüpfen kann. Die Pfosten oder Bäume, die dieses Gebäude tragen wurden zur Unterhaltung zahlreicher kleiner Besucher mit einem Tunnel zum durchlaufen ausgestattet. Das Gebäude ist Erzählungen zufolge mal abgebrannt und wurde dann nur noch ¾ so groß wiederaufgebaut. Immer noch ist es mit 49 m Höhe eines der größten Holzhäuser Weltweit.

In Vancouver, Kanada wurde 2007, das „Brock Commons“, ein 18stöckiges Holzhaus gebaut. Auch in Deutschland werden immer höhere Gebäude aus Holz errichtet. Im Düsseldorfer Hafen befindet sich „The Cradle“ im Hafen mit 7 Geschossen in Planung.

In der Gestaltung sind dem Holzbau wenig Grenzen gesetzt. Lediglich bei den Untergeschossen oder erdberührten Teilen ist Holz ungeeignet. Verbindungssysteme werden stetig ausgeklügelter und Werkstoffe werden immer besser zu Verarbeiten. Der Gesamte Bauablauf findet mit wenig Wasserverbrauch statt, so dass die ersten Winter keine erhöhten Heizkosten aus Trocknungsgründen mitbringen.

Wärmeschutz, Verglasung und sommerlicher Hitzeschutz im Holzbau

Es gibt kaum einen Stein oder Beton, der den Querschnitt einer Holzwand in seinem U-Wert übertreffen kann. Mit ca. 0,13 W/(m*K) ist Holz im Vergleich zu Aluminium mit ca. 200 W/(m*K) ein bescheidener Wärmeleiter. In dem elementierbaren Holzrahmenbau werden die Gefache zwischen den Ständern mit Dämmmaterialen die bei 0,015 W/(m*K) glänzen. Die fehlenden Zahlungen an Energieversorger können z.B. einer cleveren Gebäudetechnik zugewandt werden.

Fichte und andere Nadelhölzer haben ein exzellentes Verhältnis zwischen Eigengewicht und Biegespannung. Dieses führt zu enormen Spannweiten, welche große durchgehende Fensterfronten ermöglichen. Die Glasindustrie kann bis zu mehr als 10 m breite Fenster herstellen. Dort müssen Binderkonstruktionen Fensterstürze stützen. Stahlbetonkonstruktion sind aber immer noch der Platzhirsch in Überhängen und Spannweiten und werden dort der Logik zum Trotz auch gerne als architektonische Merkmal eingesetzt.

Bei der Verglasung kann Vakuum Glas, Dreifach-Verglasung oder günstige Fenster eingesetzt werden. Die „Low E“ Schicht zur Südseite ist höchstwahrscheinlich empfehlenswert. Sie mindert die Erhitzung des Innenraumes durch Strahlungswärme. Man erkennt Sie an der lila farbenen Färbung einer Feuerzeugflamme in der Reflexion. Die Anzahl der Flammen deutet auf die sonst unsichtbaren Scheiben hin. Eine einfache Lösung sommerlicher Überhitzung vorzubeugen ist die außenliegende Verschattung, Rollos, Ruff Stores, Vertikalmarkisen aus Screengewebe.

Eine intelligente architektonische Fassanden-Verschattung kann die hochstehende Sommersonne abfangen und die winterlich tiefe Sonne hereinlassen. Die genaue Bilanzierung kann ergeben, dass die „Low E“ Schicht eingespart werden kann und der Heizenergiebedarf im Winter an sonnigen Tagen reduziert wird.

Fairerweise muss man zugeben das Beton- oder Mauerwerksbauteile über eine höhere Speicherkapazität verfügen. Diese Speichermasse führt dazu, dass Temperatureinflüsse, träge (langsam) auf das Gebäude wirken und Temperaturspitzen besonders im Sommer leichter abgefedert werden. Zahlreiche Hersteller bieten daher eine dichte Holzweichfaserplatte an. Holzweichfaserplatten können vollflächig auf das Dach und die Fassade des Gebäudes verlegt werden. Die relativ hohe Wärmespeicherkapazität puffert nun z.B. den 22ten Juli als statistisch wärmsten Tag des Jahres. Für die restliche Kühlung können kühle Luftströme aus Erdreich über den Natürlichen Kamineffekt durch das Gebäude geleitet werden oder Lüftungsanlagen mit adiabatischer Kühlung (Verdunstungskühlung) und zusätzlicher Kompressionskälte eingesetzt werden.

Schall- und Brandschutz

Der Klangkörper einer Gitarre wird oft mit mondgeschlagener Nordhangfichte gebaut. Klar das Holz keinen so guten Schallschutz hat wie Stein und Beton. Schüttungen wie Sand können dem Aufschwingen der Holzkonstruktion in Decken entgegenwirken. Wände können mit mehreren lagen schweren Gipsplatten verkleidet werden. Spezielle Akustikplatten können in Klassenräumen eingesetzt werden. Zusätzlich kann die akustische Entkopplung von Bauelementen zur Verbesserung der Schallübertragung führen.

Dieselbe Gipsverkleidung sorgt auch für den Brandschutz von F90 Wänden. Zum Erstaunen vieler unwissenden hält gehobeltes Holz dem Feuer gut stand. Die Verkohlung an der Außenseite wirkt im schlimmsten Fall wie eine natürliche Dämmung (ähnlich eines intumeszierende Lackes für Stahlträger). Wer hat nicht das Bild des abgebrannten Dachstuhls vor Augen, bei dem Großteile des Skelets noch stehen. Für Brandschutzklappen und Manschetten zwischen verschiedenen Brandabschnitten haben viele Hersteller in Deutschland eine DIBT Zulassung für den Holzbau.

Lebenszyklusanalyse

Der Energieaufwand zur Herstellung (Primärenergiebedarf) für Bauholz ist weitaus geringer als der für Beton und Stein. Trotzdem bietet die seltene Verwendung von lokalen Hölzern Verbesserungspotential. Der Einsatz von Wasser und Chemikalien ist beim Holzbau vergleichsweise gering. Laden Sie gerne das kostenlose Energiebilanzierungs-Exel-Tool „Ökobil“ herunter.

Holz ist als Baumaterial unbegrenzt haltbar, solang es vor zu großen Schwankungen der Feuchtigkeit oder gar Wasser und Sonne geschützt wird.

Bilanziell speichert verbautes Holz CO2 in sich. Es wird deshalb in der klassischen Lebenszyklusanalyse nach DIN EN 15643-1 2012. (Nachhaltigkeit von Bauwerken –Bewertung der Nachhaltigkeit von Gebäuden) von z.B. Energiebedarf für Transport und Verpackung abgezogen.

Der Cradle to Cradle Idee entsprechen sollten bevorzugt Materialien verwendet werden, welche Recycelt werden. Das heißt mit kleinstmöglichem Verlust wieder in seine Ursprungsform versetzt werden, um einen neuen Lebenszyklus zu beginnen. Von der thermischen Verwertung wird verständlicher Weise abgeraten, weil dabei Treibhausgase freigesetzt werden. Mir ist leider nicht bekannt das Holz im großen Maßstab recycelt wird. Es könnte theoretisch von Fremdstoffen befreit werden und in die nächstmögliche kleinere Fraktion geteilt werden bis es in der Pressspanplatte endet.

Durchbrüche im Holzbau

Gebäudetechnik im Holzbau wird von Leitungsdurchführungen geprägt. Durchbrüche können mit einem geringen Arbeitsaufwand erstellt werden und Holzunterzüge können im Randbereich teils geschwächt oder durchdrungen werden. Die allgemeine Geläufigkeit im Umgang mit Holz führt dazu, dass viele Handwerker verschiedenster Gewerke eigenständig Arbeiten können ohne aufwändige Maschinen und Personal für teure Kernbohrungen zu benötigen. Die Befestigung der Leitungswege ist im Holzbau weniger Zeitaufwändig als im Massivbau.

Heizung

Bei der Beheizung von Holzhäusern sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt. Es gelten die gleichen Regeln wie im Massivbau. Eine brandsichere Oberfläche um Festbrennstoff Öfen ist zu gewährleisten.

Lüftung

Holzhäuser können grundsätzlich in einer Diffusionsoffenen Bauweise erstellt werden. Zusätzlich dazu, das Holz Feuchtigkeitsschwankungen ausgleicht, kann Wasserdampf auch durch die Fassade und das Dach diffundieren. Ein gesunderes Klima ist die Folge. Zunehmend bessere Klebebänder und Abdichtungsmaterialien und die gute Schulung der Fachkräfte führen zu einer perfekten Winddichten ebene und keinerlei Zugerscheinungen.

Eine mechanische Lüftung mit Wärmerückgewinnung kann im Holzbau genau wie im Betongebäude eingebaut werden und die Nutzer mit frischer Luft versorgen. Wildeboer ist nur einer der Hersteller die Brandschutzklappen im Holzbau anbieten.

Sanitär

Fliesen und Steinzeug kann gleichermaßen im Holz wie im Betonbau verlegt werden.

Elektro

Ob Massivholz, Skeletbau, Holzhybrid, Holzverbundbauweise oder Holzrahmenbau die genaue Einarbeitung von Steckdosen und Schalterprogrammen ist durch die zunehmend Computergesteuerte Vorfertigung kostengünstig möglich.

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Diese Batterie macht elektrische Unabhängigkeit oder Autarkie erschwinglicher und ein wenig umweltfreundlicher als Lithium Batterien.

Die europäische Union fördert seit Jahren die Forschung der Redox Flow Technologie. Sie habe vermutlich davon gehört als Barack Obama voller Stolz darüber berichtete.

Es schien vielversprechend. Oftmals dauert es aber sehr lange bis solche Erfindungen auf den Markt kommen.

Eine australische Firma namens VoltStorage wird Redox Flow Batterien ab Januar 2019 auf dem deutschen Markt verkaufen. Vanadium Redox Flow Technologie hat sich bewiesen. Vanadium ist jedoch nicht das umweltfreundlichste System. Quinone versprechen höhere Effizienz und Umweltverträglichkeit.

Was sollte ich über Batterien wissen (kurzer nicht-wissenschaftlicher Überblick)?

V Ah kWh kg € €/kWh Cycles

Dies sind physikalische Einheiten, für die Sie am Ende des Artikels ein Gefühl bekommen.

Nehmen wir beispielsweise Blei Batterien. Unabhängig ob Gel, Glas Faser oder sonstiges. Es ist wichtig den Lebenszyklus einer Batterie zu verstehen.

Bei der Betrachtung der Kurve fällt uns unweigerlich auf, dass Sie bei 50 %iger Entladung zwischen 2000 und 3000 Ladezyklen erwarten können. Ein Zyklus ist der Wechsel zwischen Laden und Entladen. Daraus folgt eine maximale Lebensdauer der Batterie von 8 Jahren bei täglich einem Zyklus.

Gibt der Hersteller also 100 Amperstunden (Ah) für eine 12 V Batterie an, sollte man möglichst nicht mehr als 50 Ah verbrauchen. (ungefähr bis zu einer Spannung von 11 Volt.

Victron Energy verspricht 5000 Zyklen für Lithium Batterien bei einer Entladung von 50 %.

Um Preise zu vergleichen, sollte man die potentielle Arbeit in Kilowattstunden kWh oder Ah bei 12 V.

In den folgenden Tabellen sind vergleichbare Preise für Blei Batterien im Jahre 2015.

2015 konnte man eine Blei Batterie für ungefähr 1,1 Euro pro Amperestunde (€/Ah) kaufen.

Für Lithium-Ionen-Batterien war die Preisspanne um die 15 €/Ah.

Redox Flow Batterien RFB

Die Wissenschaftler und Produzenten versprechen eine höhere resistenz zu Tiefenentladung und eine längere Lebenszeit für RFB.

Um Lithium Batterien mit RFB zu vergleichen ziehen den integrierten Wechselrichter mit Wlan Funktion der RFB im Wert von 850 € von der Ursprungsinvestition ab. Die RFB kommt auf ca. 900 Euro pro Kilowattstunde (€/kWh).

Die RFB ist also wenig teurer als billige Lithium Batterien. Im vergleich mit Victron Energy ist die RFB sogar günstiger.

Angesichts der längeren Lebensdauer sind Redox Flow Batterien deutlich günstiger als Lithium.

Was brauche ich, um energieunabhängig oder autark zu werden?

Als erstes braucht man eine Energiequelle. Für Sonnenenergie braucht man eine vornehmlich Südausgerichtete Fläche. Photovoltaik Module kosten etwa 70 Cents pro Kilowatt Peak kWh_peak. Die Anzahl der Module können z.B. so dimensioniert werden, dass die lokalen Strahlungsdaten die benötigte Ladung des Akkus an einem bewölkten Tag gewährleisten. In Deutschland können z.B. 10 m² angenommen werden. Die Strings sollten so geschalten werden, dass die Spannung zum Akku passt, um Reglungsverluste klein zu halten. Die Regelung können mehrere MPPTs übernehmen. Fragen Sie einen Statiker oder Zimmermann, wenn Sie den Batterie Speicher in den oberen Geschossen aufstellen wollen. Vergessen Sie nicht die Kabel und dessen Leitungslängen. Kabel kosten zwischen 1-5 € pro Meter, je nach Querschnitt. Die Steckverbindung können 5 € pro Stück kosten. Um die Brandgefahr zu minimieren sind Sicherung in jeden Kreis zu integrieren.

1. Photovoltaik Module
2. MPPT
3. Akku
4. Wechselrichter
5. Statik und Aufstellort
6. Kabel und Verbinder
7. Befestigungsmaterial
8. Sicherungen

Ist es möglich Photovoltaik in einer Mietwohnung zu haben?

Es ist sehr einfach. Zahllose Plug and Play Kits sind auf dem Markt. Die Effizienz ist fragwürdig aber die Intuition ist genial.

Ein möglichst unverschatteter Balkon oder eine Fassade sind perfekte Aufstellorte.

Wieviel kostet elektrische Unabhängigkeit oder Autarkie?

Es ist möglich, dass Sie elektrische Unabhängigkeit weniger als 10.000 Euro kostet. Vielleicht haben Sie auch handwerkliche Freude. UUUUUUUUHHHHHAAAAA: ich habe Strom gemacht.

Wie lange dauert bis meine Photovoltaikanlage Geld bringt?

Wann amortisiert dich ein PV-Inselanlage?

Es kommt ganz auf Sie selbst an. Können Sie Ihren Verbrauch dem Angebot anpassen. Eine Amortisation von 15-20 Jahren ist annehmbar.

Wie lange versorgt mich mein Batterie Speicher?

Eine Waschmische braucht für eine Wäsche ca. 1 kWh elektrische Energie. Ein Laptop hat eine erhöhte Leistungsaufnahme von 100 W. Läuft Ihr Laptop die ganze Nacht, sagen wir 10 Stunden so haben sie 1ne kWh verbraucht. Ein kleiner Kühlschank braucht ca. 2 kWh am Tag. So bleiben Ihnen bei dem Redox Flow Speicher von Voltstorage noch 2 kWh für Licht, Spülmaschine und ähnliches.

Mit dem bei VoltStorage integrierten 1,5 kW Wechselrichter, der 230 V bereitstellt, können Sie die meisten Haushalts- und Gartengeräte betreiben. Ihr Herd wird jediglich mehr Leistung benötigen, wenn Sie mehrere Platten oder den Backofen benutzen.

Wieviel Energie ist eine Kilowattstunde?

https://www.youtube.com/watch?v=4wKf007NDk8#t=53s