Ein Haus ohne Stromanschluss

Im autarken Mehrfamilienhaus kann so viel Sonnenergie gespeichert werden, dass die Sonne einen Monat nicht scheinen kann, den Bewohnern der Strom und die Wärme aber trotzdem nicht ausgeht. Den Fortschritten in der Speichertechnologie sei Dank.

Einen weiteren Beitrag zum Gelingen des Projekts leisten die effizientesten Haushaltsgeräte, LED-Technologie bei der Beleuchtung, eine perfekte Gebäudeisolation sowie eine Sole-Wasser-Wärmepumpe. Und letztlich sind die Bewohner angehalten, ihren Energieverbrauch im Auge zu behalten und bewusst mit der Ressource umzugehen. Ohne Komforteinbussen, wie Schmid betont.

Die Voraussetzung für ein energieautarkes Gebäude ist gemäss Schmid, die Effizienz in drei Bereichen zu steigern:

• Produktion

• Speicherung

• Verbrauch

Produktion – das Haus als Kraftwerk

Die gesamte Hausfassade besteht aus Photovoltaikelementen mit Dünnschichtzellen – die zurzeit günstigste Technologie auf dem Markt. „Als diese Module etwa vor einem Jahr nochmals markant günstiger geworden sind, habe ich angefangen, mich mit der Planung des autarken Hauses zu befassen“, so Schmid. Diese Photovoltaikelemente punkten optisch, da sie nicht spiegeln und farblich variabel sind. Sie können somit auf grossen Flächen verbaut werden, ohne die Ästhetik des Gebäudes zu vernachlässigen. Zwar bringen diese Module nur halb so viel Energie, als andere Solarzellen. Das wird allerdings durch die grosse Fläche wett gemacht. Zudem können sie, weil vertikal als Fassade verbaut, die flachstehende Sonne im Winter optimal nutzen. Ein weiterer Vorteil: Die Fassade wird im Gegensatz zum Dach im Winter nicht mit Schnee bedeckt.

Zusätzlich zur energieproduzierenden Hausfassade werden auf dem Dach kristalline Photovoltaikmodule eingesetzt. Diese sind deutlich effizienter als die Dünnschichtzellen.

Die gesamte Solaranlage braucht gemäss Berechnungen nur eine Stunde Sonne, um den gesamten Tages-Energiebedarf der Bewohner abzudecken. Und selbst an nebligen Tagen soll die Anlage einen Mindestertrag liefern.

Speicherung – Bis 30 Tage ohne Sonne überbrücken

Mit der überschüssigen Energie – im Sommer sind das bis acht Sonnenstunden pro Tag – werden die Kurz- und Langzeitspeicher gefüllt. Der Kurzzeitspeicher in Form einer Batterie soll Energielücken von drei bis vier Tagen schliessen. „Die Technologie haben wir noch nicht final bestimmt“, sagt Roger Balmer, von der Projekt- und Energiemanagement GmbH. Er ist technischer Projektleiter und hat in dieser Funktion bereits die Umweltarena in Spreitenbach – ebenfalls ein Projekt von Walter Schmid – begleitet. „Aber die nutzbare Kapazität der Batterie wird bei 100 bis 200 KWh liegen. Die Leistung des Batterieinselwechselrichters beträgt zwischen 40 und 60 KW“, so Balmer.

Wirkungsgrad über 90 Prozent

Über das Jahr gerechnet bleibt ein Stromdefizit von etwa 25 bis 30 Tagen. Dies fällt vor allem im Dezember und Januar an. Diese Tage werden mit dem Langzeitspeicher überbrückt. Der überschüssige Strom, den die PV-Anlage produziert, wird mit einem Elektrolyseur in Wasserstoff umgesetzt und gespeichert (Power to Gas). Bei Bedarf wird der Wasserstoff mittels Brennstoffzellentechnologie wieder in elektrische Energie umgewandelt. „Dieses System erlaubt uns, 3000 bis 4000 kWh Strom zu speichern“, sagt Roger Balmer. Bei der Wasserstoffproduktion und der Rückverstromung entsteht als Nebenprodukt thermische Energie, welche für die Warmwasseraufbereitung und die Heizung genutzt werden kann. „Somit beträgt der Wirkungsgrad dank gleichzeitiger Nutzung der Abwärme bei der Elektrolyse und der Brennstoffzelle mehr als 90 Prozent“, so Balmer.

Ein weiterer Teil der Sonnenenergie wird mittels Wärmepumpe in Wärme umgewandelt. Zum einen wird sie für die Brauchwarmwassererwärmung und zum Heizen eingesetzt, zum anderen für die Ladung der thermischen Kurz- und Langzeitspeichern.

Verbrauch – maximale Effizienz mit neuster Technik

„Das Ziel ist es, dass die Bewohner ihren Energiebedarf um die Hälfte reduzieren“, sagt Walter Schmid. Für ihn gehört dies mit zur wichtigsten Voraussetzungen für ein energieautarkes Haus. „Mit jeder Kilowattstunde, die weniger verbraucht wird, brauchen wir weniger Speicher. Denn das Speichern ist noch teuer.“ Neben der Effizienzsteigerung bei den Haushaltgeräten und der Beleuchtung, kontrollieren die Bewohner ihren Verbrauch mittels eines Informationssystems. Dieses gibt ihnen jederzeit Aufschluss über ihren aktuellen Energieverbrauch und soll ihnen einen bewussteren Umgang mit der Energie ermöglichen.

Factsheet Energieautarkes MFH

Februar 2015