Solaranlagen und Produkte der Vormonate:

Konsequenter Klimaschutz: Plusenergiehaus
mit ganzheitlichem solarem Energiekonzept

Leben und Wohnen, ohne CO2-Emissionen. Getreu diesem Motto hat Familie Malz ihr Haus in Fellbach nahe Stuttgart gebaut. Und gezeigt, dass solares Bauen in jeder Hinsicht überzeugt. Die Jury der Europäischen Vereinigung für Erneuerbare Energien e.V. (EUROSOLAR) belohnte das Engagement der Bauherren mit dem Deutschen Solarpreis 2002 in der Kategorie "Eigentümer oder Betreiber von Anlagen zur Nutzung Erneuerbarer Energien".

Deutscher Solarpreis 2002: Projekt Keplerstraße 7 in Fellbach bei Stuttgart.

Das Fellbacher Plusenergie Solarhaus ist mehr als ein herausragendes Beispiel gelungener Solararchitektur: Es ist das Ergebnis eines grundlegend neuen Denkens. Denn Karin Hummel-Malz und Reinhard Malz wollten kein "Ökohäuschen" auf einem preisgünstigen Grundstück im Grünen - mit mehreren Autos vor der Tür. Sie wollten ein ökologisch und ökonomisch stimmiges Konzept umsetzen, welches sich über Jahrzehnte auszahlen wird.

Deutscher Solarpreis 2002: Projekt Keplerstraße 7 in Fellbach bei Stuttgart. Foto: Reinhard Malz.

Wenn vier Personen jährlich 10.000 Kilometer mit dem PKW zur Arbeit oder zur Berufsausbildung pendeln, verbrauchen sie in 25 Jahren 80.000 Liter Kraftstoff und belasten die Atmosphäre mit 250.000 Kilogramm Kohlendioxid, errechnete Reinhard Malz. Die Aussicht, in diesem Zeitraum jeweils über 6.000 Stunden beziehungsweise 260 Tage im Auto zu verbringen, ließ Familie Malz bewusst ein Grundstück mit guter verkehrstechnischer Anbindung wählen. Das Radfahren durch Felder, Wiesen und Parks zahlt sich gesundheitlich aus. Auch die 20 Minuten mit der S-Bahn in die Landeshauptstadt machen Sinn - im Gegensatz zum Auto hat man Kopf und Hände frei, zum Beispiel für die Zeitung.

Wegen ihres konsequenten Energiekonzepts muss Familie Malz dennoch nicht auf das Auto verzichten: Die großzügig ausgelegte Solarstromanlage auf dem Dach versorgt nicht nur das Haus mit Energie, sondern indirekt auch das Auto: Mit dem Überschuss der solaren Stromerzeugung wird so viel Primärenergie in Form von Kohle, Öl oder Gas eingespart, wie das Familienauto verbraucht. Damit ist die CO2-Bilanz ausgeglichen. Wird der sparsame TDI-Motor mit Pflanzenöl betrieben, fährt das Auto bereits CO2-neutral und die Gesamtbilanz ist noch günstiger.

Solares Bauen, Hand in Hand

Mit ihrem Plusenergiekonzept beweist Familie Malz, dass CO2-Emissionen vermeidbar sind: lokal (Haus), global (im Kraftwerk) und im Verkehr (Privat-PKW). Damit die Rechnung aufgeht, haben am Projekt Keplerstraße 7 Bauherr, Architekten, Planer und Stadtverwaltung zusammengearbeitet. Die Stadt räumte überkommene Bauvorschriften aus dem Weg. Die Werkgemeinschaft Guttenberger (Architekten), das Ingenieurbüro Frank Müller (rationelle Energienutzung) und der Photovoltaik-Spezialist Michael Tittmann realisierten gemeinsam ein harmonisches Gebäude mit zeitlosen, klaren Formen, das deutlich über den Passivhausstandard hinausgeht. Mit einem großen, nach Süden ausgerichteten Photovoltaikdach, einer extrem gedämmten Wand ohne Fenster und Türen im Norden, großzügigen Solarglasfenstern im Süden und mit Energie sparender Haustechnik auf dem neuesten Stand. Nach zwei Jahren intensiver Planung und 9 Monaten Bauzeit wurde das Bauvorhaben Ende 2000 fertig gestellt.

Keplerstraße 7, Westfassade

Terrasse

Keplerstraße 7, Westfassade, Terrasse. Fotos: Reinhard Malz

Aktiv für das Klima: Vom Passiv- zum Plusenergiehaus

Ein Wohnhaus ohne Schornstein, ohne Öl- oder Gasheizung? Das geht: Der minimale Wärmebedarf eines Passivhauses kann leicht mit einer Wärmepumpe gedeckt werden, denn es benötigt nur 11 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche im Jahr. Das entspricht nur 1,1 Litern Heizöl und ist etwa 25 Mal weniger als ein durchschnittliches Wohngebäude verbraucht. Der Strom für die Wärmepumpe kommt von der Solarstromanlage auf dem Dach - und nicht aus einem Kraftwerk, in dem nur ein gutes Drittel der Primärenergie in Elektrizität umgewandelt werden. Zusammen mit einer PV-Anlage ist eine Wärmepumpenheizung mehr als nur "ökologisch korrekt", denn mit einer Kilowattstunde Solarstrom fördert eine moderne
Wärmepumpe mehr als 4 Kilowattstunden Wärme aus dem Erdreich.

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen im Winter die im Erdreich langfristig gespeicherte Sonnenwärme

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen im Winter die im Erdreich langfristig gespeicherte Sonnenwärme(Grafik links). Durch die große Speichermasse herrscht bereits in einigen Metern Tiefe das ganze Jahr über eine fast konstante Temperatur von etwa +10°C. Mit speziellen Erdsonden, die bis zu 100 m tief in die Erde reichen, wird die Wärmepumpe an diesen unerschöpflichen "Wärmespeicher"angeschlossen". Im Sommer wird die Wärmepumpe während der etwa einstündigen Warmwasserbereitung zur Ladung des Kühlpuffers verwendet (Grafik rechts) Grafiken: Reinhard Malz

Der Strombedarf der kompletten Heizung (Wärmepumpe, Solepumpe und Umwälzpumpe) liegt mit 1.497 Kilowattstunden pro Jahr weit unter dem Ertrag der PV-Anlage (ca. 7.500 Kilowattstunden). Auf das Konto der Warmwasserversorgung gehen 9 % des Solarstromertrags (679 kWh). Die Lüftung verbraucht im Dauerbetrieb rund 600 Kilowattstunden bzw. 8% des auf dem Dach erzeugten Solarstroms. Ihr Verbrauch kann durch Taktung sogar noch reduziert werden. Schon ein Bruchteil des Solarstromertrages reicht aus, um genügend Wärme aus der Erde auf das erforderliche Temperaturniveau von 35°C bis 45 °C zu pumpen. Als Energiespeicher dienen 2 Wassertanks mit je 400 l.

Solarstromgespeise Sole-Wärmepumpe (Vitocal 300 BW) mit Heiz- und Kühlpufferspeicher Trinkwasserspeicher
Solarstromgespeise Sole-Wärmepumpe
(Vitocal 300 BW) mit Heiz- und Kühlpufferspeicher
Skizze des Lüftungssystems
mit Erdreichwärmetauscher und Wärmerückgewinnung.
Fotos und Grafik: Reinhard Malz.

Damit der Heizwärmebedarf in der Keplerstraße 7 so gering ausfällt, wurden alle baulichen und technischen Möglichkeiten ausgereizt: Die kompakte, schnörkellose Gebäudehülle ist mit zwei Schichten Zellulose von bis zu 50 Zentimetern Stärke gedämmt. Der so genannte U-Wert beträgt 0,1 W/m2 K (das ist die Wärmemenge, die durch ein Bauteil verloren geht, in Watt je Quadratmeter und Kelvin). Minimale Wärmebrücken, hohe Luftdichtigkeit und der Verzicht auf Fenster und Türen in der Nordfassade sorgen dafür, das so gut wie keine Wärme verloren geht. Die Drei-Scheiben-Solarverglasung lässt wenig Wärme nach außen (U-Wert 0,7 W/m2 K), aber viel Sonnenenergie nach innen (g-Werte über 50 %). Die großen, nach Süden orientierten Glasflächen maximieren die Solargewinne.

Heizung mit frischer Luft und Wärmestrahlen

Zusätzliche Energie gewinnt die Lüftungsanlage aus der Abluft (Wärmerückgewinnung). Ein 30 Meter langer Erdreich-Wärmetauscher wärmt die Luft im Winter kostenlos vor; im Sommer sorgt er für die Kühlung und Entfeuchtung des Gebäudes. Während die Bewohner eines Passivhauses mit Luftheizung bei abgeschalteter mechanischer Lüftung keine Einflussmöglichkeiten mehr haben, kann im Haus "Keplerstraße 7" die kostenlose Kühlung eingeschaltet werden. Dazu muss lediglich das Wasser in den Wand- und Deckenstrahlplatten mit Hilfe der Erdsonde auf 10°C - 15 °C abgekühlt werden. Die Wärmepumpe wird dazu nicht benötigt. Zum Antrieb der Umwälzpumpe genügt weniger als 1 % des Ertrags der Solarstromanlage.

Solarstromertrag und Klimatechnikverbrauch über zwei Betriebsjahre
Solarstromertrag und Klimatechnikverbrauch über zwei Betriebsjahre. Grafik: Reinhard Malz

Die kontrollierte Lüftung hält die Wärme im Haus. Undichte Häuser mit Fensterlüftung sind dagegen wie offene Thermoskannen, erklärt Reinhard Malz: da helfe die beste Wandisolierung nichts. Beim Projekt Keplerstraße 7 sei aus diesem Grunde größter Wert auf Luftdichtigkeit gelegt worden. Dank sorgfältigster Verarbeitung übertreffe dieses Haus mit seinen 0,4 Luftwechseln pro Stunde (bei einem Druckunterschied von 50 Pascal) deutlich die Passivhausempfehlung. Bei guter Dämmung und Dichtigkeit ist eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung von zentraler Bedeutung für das Innenklima und den Energiehaushalt. Die hoch effiziente Wärmerückgewinnungsanlage entzieht der Abluft im Winter die Wärmeenergie und überträgt sie auf die kalte Zuluft. So kann auch über die verbrauchte Luft kaum Wärme aus dem Haus entweichen.

Das in der Keplerstraße 7 umgesetzte Konzept von "Frischluft und Wärmestrahlung" schafft nach Auskunft des Bauherren ein ideales Raumklima und vermeidet konsequent die Nachteile der typischen Passivhaus-Luftheizung. Die in die Schlaf- und Wohnräume einströmende Luft wird nicht aufgeheizt. Die Bewohner empfinden sie am angenehmsten, wenn ihre Temperatur geringfügig unter der gewünschten Raumtemperatur liegt. Sämtliche Räume werden individuell über wasserdurchflossene Wand- oder Deckenstrahlplatten mit wohliger Wärmestrahlung versorgt. So können sie ganz nach Wunsch temperiert werden, die Schlafräume zum Beispiel etwas kühler, die Bäder etwas wärmer.

Strom von der Sonne

Das Photovoltaik-Kraftwerk mit 25 ASE-Silizium-Modulen (Leistung jeweils 315 W) nimmt die gesamte nach Süden ausgerichtete Dachfläche ein. Der aufgeständerte, über 60 Quadratmeter große PV-Generator hat eine Spitzenleistung von knapp 8 Kilowatt und erzeugt jährlich mehr als 7.500 kWh Strom.

Montage der 8 kWp-PV-Anlage
Montage der 8 kWp-PV-Anlage; Foto. Reinhard Malz.
4 Wechselrichter vom Typ "Sunny Boy 2000" wandeln den Gleichstrom der Module in netzkompatiblen Wechselstrom um.Der Ertrag der Solarstromanlage wird in das Netz der Stadtwerke Fellbach eingespeist und nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 20 Jahre lang mit 50,62 Cent pro Kilowattstunde vergütet.
Davon verbraucht die Haustechnik einschließlich Heizung, Lüftung, Warmwasser-Bereitung, Beleuchtung, Automatisierung und Informationstechnik nur einen Bruchteil. Der Überschuss wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist und sorgt so für weitere CO2-Einsparungen.

 

Praktizierter Umweltschutz mit Vorbildcharakter

Auch im Detail haben Bauherren und Planer viel Wert auf Umweltverträglichkeit gelegt: Eine Regenwasserspeicheranlage stellt das Brauchwasser für die Toilettenspülung, Reinigungszwecke und die Gartenbewässerung bereit. Über ein zusätzliches Warmwasserventil holt sich die Waschmaschine im Erdreich solar erwärmtes Trinkwasser und benötigt nur noch einen Bruchteil des Solarstroms. Und ein an die Hauslüftungsanlage angeschlossener Wäschetrockenschrank verbraucht im Vergleich zu einem elektrischen Wäschetrockner praktisch keine Energie mehr.

Reinhard Malz und seine Familie bauten und leben nicht nach der Devise "My Home is my Castle". Ihr Blick geht weit über den Horizont der Eigenheim-Idylle hinaus: Das Fellbacher Solarhaus sieht Malz als konkrete Korrektur einer verfehlten Energiewirtschaft, die fossile Ressourcen in ungeheuerem Ausmaß vergeudet und damit den Planeten aufheizt. Welche Bedrohung Krisen und Kriege in den Erdölregionen darstellen, wird immer deutlicher. Der Ersatz fossiler und atomarer Brennstoffe durch die Sonnenenergie ist deshalb auch eine Chance zur Sicherung des Friedens.

Das Fellbacher Beispiel macht Schule, die guten Ideen breiten sich aus: Im Rems-Murr-Kreis treten zunehmend Bürger für den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien und für Energiesparmaßnahmen ein.

Material und Bilder: Prof. Dr.-Ing. Reinhard Malz: Redaktion Solarserver: Rolf Hug

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