Spezial Zukunftsgebäude auf dem Prüfstand

Das Haus der Zukunft soll sich mehr oder weniger selbst um die benötigte Energie kümmern. Konzepte und Begriffe dafür gibt es inzwischen jede Menge – so viele, dass es schwer wird, die Übersicht zu behalten: (Netto-)Nullenergiehaus, Plusenergiehaus, Nullemissionshaus, ­Effizienzhaus Plus...

Alle diese Konzepte haben allerdings eine Gemeinsamkeit: Es geht weniger um die Energieautonomie, als um eine positive Energie- beziehungsweise Emissionsbilanz im Jahresverlauf.

Sonnenhäuser sind anders

Bei weitgehend solar beheizten Gebäuden – den SolarAktiv­Häusern – steht ein möglichst hoher Autarkiegrad im Vordergrund. Zunächst gilt das für das Thema Wärme. Darüber hinaus richtet sich der Fokus auf den Jahres-Primär­energiebedarf und die Minimierung des fossilen Energieeinsatzes.

1700 SolarAktivHäuser gibt es mittlerweile im deutschsprachigen Raum. Nun wurde dieses Konzept erstmals systematisch untersucht – anhand von neun Gebäuden und über mehrere Heizperio­den hinweg. Mittlerweile liegen erste Messergebnisse vor. Eine endgültige wissenschaftliche Bewertung des Konzepts ist damit noch nicht möglich, dennoch lässt sich bestätigen, dass es grundsätzlich funktioniert.

End- oder Primärenergie?

Um das Verhältnis aus Energiebedarf und Energieproduktion zu bilanzieren, betrachtet man mittlerweile meist nicht die benötigte Primärenergie, sondern die „Endenergie“. Das gilt etwa für das Förderprogramm des Bundes für Modellhäuser („Effizienzhaus Plus“).

Die Endenergie ist danach „der nach Energiewandlungs- und Übertragungsverlusten übrig gebliebene Teil der Primärenergie, die den Hausanschluss des Verbrauchers passiert hat“. Da bei der Umwandlung ja ein Teil der Energie verloren geht, summiert sich die verbrauchte Endenergie auf einen geringeren Wert als die verbrauchte Primärenergie.

Die Endenergie addiert sich also aus der Nutzenergie und den Anlagenverlusten – mit der Konsequenz, dass überwiegend solarthermisch beheizte Häuser in ihrer (End-)Energiebilanz deutlich schlechter abschneiden, obwohl ihre Primärenergiebilanz das Gegenteil ausdrückt. Das wiederum hat Auswirkungen auf die im Energieausweis aufgeführte Gebäudeeffizienzklasse.

Ergebnisse aus fünf Jahren

Um festzustellen, wie effizient Solar­AktivHäuser in der Praxis sind, wurde 2010 unter Führung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) das Projekt „Heizsolar“ gestartet. An den Untersuchungen beteiligt waren das Forschungsinstitut Solar- und Wärmetechnik Stuttgart, die Technische Universität Ilmenau und das Sonnenhaus-Institut. Letzteres informiert und schult seit 2004 vor allem Architekten, Fachplaner und Bauträger. Getragen wird es sowohl von Installationsbetrieben, Kollektor- und Speicherherstellern als auch von Privatleuten.

Ziel des Projekts ist, das Konzept des solarthermischen Heizens wissenschaftlich zu fundieren und mit den Messdaten aus neun typischen Wohngebäuden ein Simulationsmodell zu kalibrieren. Auf dieser Grundlage sollen Optimierungspotenziale herausgearbeitet werden. Zudem werden Bewertungskriterien für diese Gebäude erstellt, um eine Basis für den sinnvollen Vergleich mit anderen CO₂-reduzierten Wärmeversorgungskonzepten zu schaffen.

Umfangreiche Messungen

Bei Sonnenhäusern ist die solarthermische Anlage der bestimmende Faktor für die Energiebilanz. Folglich werden vor allem die Temperaturen und Wärmeströme rund um das Herz der Solaranlage, den großen Solarspeicher, bemessen. Um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, müssen die Gebäude mehrere Jahre bemessen werden.

Warum das so ist, macht das Beispiel eines Einfamilienhauses in Renningen deutlich: Benötigte es im Winterhalbjahr 2011/2012 als Zusatzheizung 940 kg Holz, was einer Heizleistung von 2770 kWh entspricht, waren es im Folgejahr mit 1360 kg Holz (4000 kWh) gut 45 Prozent mehr. Technikplaner Wolfgang Hilz, für das Sonnenhaus-Institut im HeizSolar-Team aktiv, stellt dazu fest: „Das Sonnenhaus lebt von der Wintersonne“. Sie habe, so seine Erfahrung, einen weit größeren Einfluss auf das Gesamtergebnis als die mittlere Außentemperatur. Darüber hinaus hängt das Strahlungsangebot nicht nur vom Standort ab, sondern variiert erheblich von Jahr zu Jahr.

Da auch das unterschiedliche Nutzerverhalten einen großen Einfluss habe, sind laut Hilz selbst Messungen über zwei bis drei Jahre noch nicht repräsentativ. Sein Fazit: In extremen Wetterjahren können die tatsächlichen Deckungsgrade und Verbräuche um mehr als 50 Prozent von der Erwartung abweichen.

Trotz dieser Einflussfaktoren haben alle neun erfassten Gebäude bislang den erwarteten Deckungsanteil von mehr als 50 Prozent Solarthermie erreicht. Die Bezeichnung „weitgehend solar beheiztes Gebäude“ trifft also über den Untersuchungszeitraum zu. Bei einem der Gebäude konnte gar das Ideal erreicht werden: Die Heizenergie stammte zu 100 Prozent aus der Solarthermie – es war keine Zusatzheizung erforderlich. Genauere Informationen finden sich unter www.heizsolar.de.

Mittelfristig eine gute Lösung

SolarAktivHäuser bieten nach diesen Ergebnissen eine sehr gute Alternativ zu einer rein strombasierten Haustechnik. Zwar sind sie nicht der Königsweg, dennoch kann das Konzept heute und morgen sehr gute Dienste leisten. Denn es ist nicht abzusehen, dass die steigende Nachfrage an elektrischer Energie für Gebäude und E-Mobilität in naher Zukunft aus regenerativen Quellen befriedigt werden kann.

Wie so oft liegt die Lösung in der Vielfalt der Möglichkeiten. Mittelfristig ist es deshalb wichtig, Lösungen zu finden, um das SolarAktivHaus-Konzept vermehrt im Gebäudebestand zu etablieren.