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Architektenhaus – Wärmepumpen gewinnen Energie aus der Luft, Wasser oder Erdwärme

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Die Preise für Gas und Öl sind in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Grund genug, sich nach alternativen Heizungs- und Energie-Konzepten umzusehen. Ein unerschöpfliches Energiereservoir findet jeder Hausbesitzer in seiner direkten Umgebung: die natürliche Wärme der Erde und der Luft. Man muss diese Energiequelle nur anzapfen. Dafür braucht man eine Wärmepumpe. Diese Heiztechnik ist zwar beim Einbau vergleichsweise teuer, allerdings bekommt man auch Zuschüsse vom Staat. Und im laufenden Betrieb ist eine gute Wärmepumpen-Heizung unschlagbar günstig. Öl, Gas und sogar Pellets können da nicht mithalten.

Was man bei Wärmepumpen beachten sollte.
In nur einigen Metern Tiefe ist der Boden immer warm. Diese Gratis-Wärme lässt sich mit einer geeigneten Anlage anzapfen. Und auch die Luft kann Heizenergie liefern. Der Markt entwickelt sich positiv. Bei den Neubauten hätten Wärmepumpen einen Marktanteil von rund 30 Prozent, Tendenz steigend. Als Zentralheizungen sind sie vor allem in Ein- und Zweifamilienhäusern im Einsatz.

So funktioniert eine Wärmepumpe
Und so funktioniert die Technik: Kältemittel wird in Rohren durch den Boden, in das Grundwasser oder ins Freie geleitet. Es entsteht dabei ein Kreislauf, in dem das Kältemittel zunächst die Wärme der Umgebung aufnimmt. Da das Mittel schon bei niedrigen Temperaturen verdampft, entsteht Gas, welches dann verdichtet wird. Dabei entsteht Wärme, die zum Heizen des Hauses verwendet wird. Anschließend wird das Gas wieder entspannt, kühlt weiter ab und kann dann erneut die Umgebungswärme aufnehmen. Das Prinzip ist dem eines Kühlschranks ähnlich – nur umgekehrt. Einige Modelle können auch im Sommer das Haus kühlen und die Klimaanlage ersetzen.

Allerdings wird zum Betreiben der Wärmepumpe Strom benötigt. Um 100 Prozent Wärme für die Beheizung eines Gebäudes gewinnen zu können, benötigt die Wärmepumpe lediglich zwischen 25 und 35 Prozent Strom als Antriebsenergie. Die restlichen 65 % bis 75 % seien Umweltwärme.

Dieser Kennwert ist bei Wärmepumpen entscheidend
Es liegt auf der Hand, dass der Anteil an Strom, den Wärmepumpen zum Arbeiten brauchen, möglichst klein sein sollte. Das Verhältnis wird mit der Jahresarbeitszahl beschrieben. Liegt die Zahl über 3,3, seien Wärmepumpen ökologisch sinnvoll, erklärt Kersten. Moderne Wärmepumpen erreichen Jahresarbeitszahlen von mehr als 4. Das heißt: Die von der Pumpe erzeugte Wärme wird nur zu einem Viertel oder weniger mit Strom produziert. Die Umweltbilanz verbessere sich, wenn Solarstrom von einer Photovoltaikanlage auf dem Dach zum Betreiben der Wärmepumpe verwendet wird, sagt Kersten. Deshalb ist bei einem ÖKO-ARCHITEKTENHAUS serienmäßig immer mit einer großen Solaranlage möglichst auf dem Dach ausgestattet.

Ein Vorteil von Wärmepumpen ist, dass die Technik wenig Platz benötigt. Da keine Brennstoffe gelagert werden müssen, spart man sich den Öltank oder den Vorratsraum für Pellets. Auch ein Schornstein oder ein Gasanschluss werden nicht benötigt. Wer neu baut, kann hier Geld sparen. Zudem brauchen Wärmepumpen kaum Wartung. Trotzdem wird jedes ÖKO-ARCHITEKTENHAUS grundsätzlich mit einem zweizügigen Kamin gebaut, damit für alle Fälle (z.B. bei Stromausfall, Umweltkatastrophen etc.) Wärme im Haus erzeugt werden kann.

Für wen lohnt sich eine Wärmepumpe?
Gut geeignet sind Wärmepumpen für Gebäude mit einem Heizleistungsbedarf unter zehn Kilowatt. Diesen Bedarf haben beispielsweise Neubauten, die nach den Vorgaben der Energieeinsparverordnung entstehen und eine entsprechend gute Dämmung haben. Deshalb wird jedes ÖKO-ARCHITEKTENHAUS serienmäßig mindestens als KfW 55 oder KfW 70 Niedrigenergiehaus erstellt. Im Vorteil sind Häuser mit einer Fußbodenheizung. Denn sie benötigt niedrigere Vorlauftemperaturen als Radiatoren. Und das spart Strom. Deshalb statten wir jedes ÖKO-ARCHITEKTENHAUS serienmäßig mit einer neuen, innovativen Keramik-Fußbodenheizung aus.

Selbst für ältere Gebäude taugt das Heizungsmodell – auch weil der Platzbedarf im Haus gering ist. Hier könne beispielsweise eine Luft-Wärmepumpe eine vergleichsweise teure Nachtspeicherheizung ersetzen. Die Stromkosten sind für Besitzer von Wärmepumpen auch geringer als für den normalen Hausgebrauch, denn viele Anbieter haben spezielle Tarife.

Luft, Erdwärme oder Wasser?
Entscheiden können sich Verbraucher zwischen drei Varianten: Die Pumpen erwärmen das Wasser der Zentralheizung entweder mit Luft, Erdwärme oder Grundwasser. Letztere gelten als besonders effizient.

Erdwärme in Verbindung mit einer Grundwasser / Solebohrung und der Möglichkeit zentral auch alle Räume zu klimatisieren ist eine Lösung mit einem hohen Synergieeffekt und ökologischer und gesünder als Klima-Splitt-Geräte. Sollte eine Geo-Erdwärme-Bohrung in das Grundwasser nicht möglich sein, dann übernimmt als Alternative diese Funktion zum Beispiel das Gas-Blockheizkraftwerk mit dem Anschluss an die öffentliche Erdgasleitung.

ÖKO-ARCHITEKTENHAUS empfiehlt deshalb als ideale Lösung, unabhängig von den Kosten, die Erdwärmesolebohrung in Verbindung mit einer Photovoltaik-Anlage für den Strom der Wärmepumpe. Das ist dann ein Null-Energiehaus, mit der Bauherr noch Geld verdienen kann.

Wärmepumpen mit Erdsonden schaffen Jahresarbeitszahlen von 3,5 oder höher. Das Kältemittel wird im Rohr tief in den Boden gepumpt, das je nach Region ab einer Tiefe von etwa 1 Meter dauerhaft frostfrei und ab 10 Metern Tiefe konstant 10 Grad hat. Luftwärmepumpen sind einfach zu installieren, energetisch aber nicht so wirkungsvoll wie Erdwärmepumpen. Hier laufen die Rohre ins Freie, und im Winter ist die Außenluft kalt. Zudem könne das Modell, das am Haus installiert wird, laut sein.

So bekommt man Zuschüsse vom Staat
Nachteil der Anlagen sind ihre hohen Anschaffungskosten – auch wenn diese vom Staat bezuschusst werden. Aus dem Marktanreizprogramm der Bundesregierung gibt es für die Anschaffung von erdgekoppelten Anlagen derzeit mindestens 2800 Euro und für Luft-Wärmepumpen mindestens 1300 Euro. Wer einen Pufferspeicher errichtet, erhält zusätzlich 500 Euro. Der Förderantrag geht an das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA).

Das kostet eine Wärmepumpe
Eine Luftwärmepumpe kostet etwa 12.000 bis 15.000 Euro. Da für eine Erdwärmepumpe aufwendig Sonden in der Erde verlegt werden, belaufen sich die Kosten auf 20.000 bis 25.000 Euro. Und diese Investitionen rechnen sich durch die niedrigen Betriebskosten nach circa sieben bis zehn Jahren. Wärmepumpenstrom ist laut Vergleichsportalen ab etwa 18,3 Ct/kWh zu haben. Eine Heizungsanlage, die mittels Wärmepumpe aus einer Kilowattstunde Strom etwa 3,5 Kilowattstunden Wärme macht, stellt ihre Heizenergie also für umgerechnet 5,2 Ct/kWh bereit. Öl und Gas sind dagegen mit 8,1 bzw. 6,9 Cent je Kilowattstunde deutlich teurer. Sogar eine Pelletheizung ist im laufenden Betrieb teurer. Hier muss man laut Deutschem Energie- und Pellet-Verband mit 5,8 Ct/kWh rechnen. Es ist auch davon auszugehen, dass die Holzpellets in der Anschaffung steigen werden, da das Holz im Wald nicht so schnell nachwachsen kann, wie es verbraucht wird. ÖKO-ARCHITEKTENHAUS installiert deshalb in seinen Architektenhäuser keine Holz-Pellet-Heizung.


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Hausbesitzer in Deutschland können die Solarbranche retten

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Dunkle Wolken ziehen auf über der deutschen Solarbranche, glauben Experten (Foto: Solare Energietechnik GmbH)

Einfach damit, dass mehr Solarzellen und Photovoltaikzellen auf den Hausdächern in Deutschland montiert werden.
Durch die öffentliche Förderung rechnet sich das vom ersten Tag an, sogar ohne Eigenkapital. Das Geld kann also nicht der Grund sein. Eher die nach wie vor gleichgültige Haltung zur Rettung unserer Umwelt. Wir müssen unbedingt weg von Heizanlagen, die fossile Brennstoffe benötigen. Nur das ist die Rettung für die Solarbranche in Deutschland. Siehe ÖKO-Energiehaus. Hinzu kommt noch, dass sich die Stromkosten in den nächsten Jahren mindestens verdoppeln werden. Eigentlich müssten sie Alles tun, um Ihren Strom für den Eigenverbrauch selbst mit Hilfe von Photovoltaikzellen auf Ihrem Hausdach oder im Garten zu erzeugen. Damit können sie auch kostengünstig ein Elektroauto aufladen. Auch der Gesetzgeber muss festlegen, dass kein neues Haus ohne Solarzellen gebaut werden darf. Der nachfolgende Bericht macht deutlich, in welchen Schwierigkeiten die deutsche Solarbranche steckt.

Für deutsche Solarhersteller sieht die Zukunft düster aus.
Das jedenfalls glaubt der erste Vorsitzende der neu gegründeten Industrievereinigung Solar-Cluster-Baden-Württemberg, Dieter Manz. „Wenn sich die politischen Rahmenbedingungen hierzulande nicht ändern, wird keine der Firmen in ihrer heutigen Form überleben“, sagte Manz den „Stuttgarter Nachrichten“.

Jede produzierte Solarzelle fährt Verluste ein
Seit mindestens einem Jahr sei es für Unternehmen hierzulande nicht mehr möglich, kostendeckend zu produzieren. „Mit jeder Solarzelle, die vom Band läuft, fährt man Verluste ein“, sagte der Gründer und Vorstandschef des Reutlinger Photovoltaik-Maschinenbauers Manz der Zeitung. Auch die asiatische Konkurrenz fahre derzeit Verluste ein, die Lage der hiesigen Firmen sei jedoch „viel schlechter“. Das liege an riesigen Überkapazitäten bei Solarzellen und -modulen, die die Preise in den vergangenen zwei Jahren extrem gedrückt hätten.

Chef von SMA Solar ist etwas optimistischer
Andernorts zeigt man sich etwas optimistischer: „Wir haben noch die Zuversicht, dieses Jahr schwarze Zahlen zu erreichen“, sagte der Chef des Wechselrichter-Herstellers SMA Solar, Pierre-Pascal Urbon, dem „Handelsblatt“. „Aber es wird für uns und die Branche ein schwieriges Jahr“, schränkte der Manager ein. Bereits im Herbst hatte das Unternehmen aus dem nordhessischen Niestetal angekündigt, im besten Fall mit einem ausgeglichenen Ergebnis zu rechnen.

Die effiziente Autobranche als Vorbild
Urbon will dabei dem Preisverfall und den Förderungskürzungen in vielen Ländern entgegenwirken: „Wir müssen die Herstellungskosten deutlich senken“, sagte der SMA-Solar-Chef und nannte als zweites Ziel: „Wir müssen unser Tempo in der Produktentwicklung erhöhen“. Die Autoindustrie sei das Vorbild, sagte Urbon. Wie die großen Autokonzerne versuche er, die „Zahl der Bauteile für unsere Produktpalette deutlich zu reduzieren“. Statt vieler Spezialbauteile pro Wechselrichter will sein Unternehmen bei den verschiedenen Gerätetypen mehr Standardkomponenten als bisher einsetzen. Davon verspricht er sich eine bessere Verhandlungsposition bei den Lieferanten.

Manz: Anreize schaffen für Kauf deutscher Module
Auch Manz lässt noch nicht alle Hoffnung fahren für deutsche Unternehmen. Bedingung sei aber ein radikaler Umbau der aktuellen Förderung. Im Moment werde der Strom aus jeder Solarzelle, egal woher sie kommt, gleich gefördert, sagte Manz. „Wir müssen mit einer intelligenten Förderung endlich einen Anreiz schaffen, dass sich Haushalte deutsche oder europäische Solarmodule auf ihre Dächer montieren“, sagte Manz.

Handelskrieg zwischen Deutschland und China „bringt wenig“
Eine Möglichkeit seien gestaffelte Fördersätze je nach Herkunftsland der Solarzellen. Die derzeitigen Klagen mehrerer europäischer Solarfirmen gegen vermeintliche Dumpingangebote aus China hält Manz, der bereits seit 1990 im Solarmaschinenbau tätig ist, für den falschen Weg. „Das ist meiner Meinung nach nicht das Mittel der Wahl“, sagte Manz: „Es bringt wenig, zwischen Deutschland und China einen Handelskrieg anzuzetteln.“ (Quelle: t-online.de)

Kombination von Solarthermie und Geothermie – Potenziale ausnutzen Heizen & Kühlen mit Erdwärme
Bei der Nutzung von oberflächennaher Geothermie wird dem Untergrund Wärme entzogen, die aus der natürlichen Wärmeproduktion des Erdinneren stammt. Dies geschieht über die Prozesse der Konvektion(Wärmetransport über das fließende Grundwasser) und Konduktion (Wärmetransport vom Wärmeren zum Kälteren in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Gesteins). Beim Kühlen wird die Erde künstlich regeneriert, d.h., es wird Überschusswärme aus dem Haus über Decken- oder Fußbodenheizung ins Erdreich abgeführt und im Untergrund eingespeichert. Auch die Kombination von Geothermie und Solarthermie im Sinne von Einspeisung solarer Überschüsse funktioniert auf diese Weise. Der Vorteil: Die anfallende Solarwärme kann komplett genutzt werden und muss nicht technisch aufwendig gespeichert werden. Durch die aktive Regeneration des Untergrundes mittels „freier Kühlung“ oder Einspeisung von Abwärme erhält die Wärmepumpe eine höhere Effizienz. Auf der geothermischen Seite können so die erforderlichen Bohrmeter reduziert und die Investitionskosten gesenkt werden. Dies führt zu einer schnelleren Amortisation.

Lesen Sie dazu die Information über das „Das moderne Energiekonzept für Ihr neues, individuelles Architektenhaus“.


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