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

Stand Februar 2015

Herr Schmid, im Januar 2015 haben Sie mit dem Bau des energieautarken Hauses in Brütten begonnen. In einem Jahr sollen die neun Wohnungen bezugsbereit sein. Haben Sie schon Interessenten?
Ja, wir haben viele Anfragen. Etwa 20 bis 30 Interessenten haben sich gemeldet.

Warum vermieten sie die Wohnungen, statt sie zu verkaufen?
Wenn wir die Wohnungen verkaufen würden, verlieren wir den Einfluss auf das Haus. Das macht für ein solches Pilotprojekt keinen Sinn. Wir möchten sehen, wie sich das Haus entwickelt, wie es sich in der Praxis bewährt.

Was kostet eine Mietwohnung?
Einen 4,5-Zimmer-Wohung wird zirka 2500 Franken kosten. Dafür fällt die Stromrechnung weg und auch Heizkosten fallen keine an. Die Mehrkosten beim Bau betragen 10 bis 15 Prozent gegenüber der herkömmlichen Bauweise.

Müssen die Mieter bestimmte Anforderungen erfüllen?
Vier Mietparteien müssen sich explizit dazu bekennen, nachhaltig zu leben. Die anderen fünf Parteien sollen ganz normal leben, so wie es der Durchschnitt auch tut.

Worauf müssen die Mieter verzichten?
Auf nichts. Es hat sogar einen Lift im Haus. Die Wohnungen sind mit dem gewohnten Komfort ausgestattet. Wir achten einfach darauf, dass wir nur die effizientesten Geräte verwenden und solche mit niedrigem Sillstandsverlust. Es sind jedoch alles Geräte ab Stange.

Wirklich keine Abstriche?
Natürlich ist es nicht optimal, wenn einer jeden Abend ein Vollbad nimmt. Oder ein Ewig-Duscher muss sich vielleicht auch umgewöhnen. Jeder Bewohner kann seinen Energieverbrauch jederzeit verfolgen und er erhält ein Strom- und Wärmebudget. Es funktioniert nach dem Bonus-Malus-Prinzip. Wird das Budget es unterschritten, gibt es eine Gutschrift, andernfalls fallen Kosten an.

Was, wenn alle über die Stränge schlagen?
Das wird nicht passieren, dafür kenne ich den Menschen gut genug. Das wird sich von selbst ausgleichen.

Gibt es Vorgaben in Bezug auf die Anzahl Elektrogeräte? Zum Beispiel pro Familie nur ein TV oder Computer?
Nein, sie dürfen haben, was sie wollen. Sie müssen einfach darauf achten, dass die Geräte wenig Strom verbrauchen. Wir beraten sie aber dabei. Und im Sommer haben wir ja einen grossen Überschuss.

Sie wissen nicht, ob das letztlich funktioniert, wie Sie es sich vorstellen. Ist das energieautarke Haus ein Risiko?
Klar, alles ist möglich. Aber wenn wir es nie probieren, werden wir es nie erfahren. Ich bin überzeugt, dass es funktioniert. Wir arbeiten mit vielen erfahrenen Unternehmen zusammen und es sind Hochschulen am Projekt beteiligt.

Sie stellen den Mietern zwei Autos zur gemeinsamen Nutzung zur Verfügung. Ein Elektroauto und eines, das mit Kompogas betrieben wird. Dürfen die Mieter kein eigenes Auto haben?
Doch. Jeder darf ein weiteres Auto haben, auch eines mit Verbrennungsmotor.

Und wenn alle ein Elektroauto wollen?
Dann könnte es im Winter etwas knapp mit dem Strom werden. Aber es gibt ja in der Nähe unzählige Stromtankstellen.

Was ist Ihre Motivation bei diesem Projekt?
Die Schweizer Unternehmen sind führend im Bereich der Effizienzsteigerung und der erneuerbaren Energien. Viele davon sind Aussteller in der Umweltarena. Zu sehen, wie viel Knowhow sich hierzulande ballt, hat mich motiviert, ein energieautarkes Wohnhaus zu realisieren. Ich sagte mir: Wenn nicht hier, wo denn dann? Zum anderen reden wir seit 20 Jahren davon, Energie zu sparen. Irgendwann muss man damit anfangen. Ich möchte sehen, wo die Grenzen der Effizienzsteigerung liegen.

Interview vom Februar 2015

• Typ Zellen Dach: monokristalline Solarzellen (MegaSlate II) Leistung: 160 W/m²
• Ertrag Dach: 65000–70000 kWh
• Ertrag Fassade: 25000–30000 kWh
• Ertrag gesamt: 90000–105000 kWh
• Modulfläche Dach: 512 m²
• Modulfläche Fassade: 485 m²
• Modulfläche gesamt: 997 m²
• Leistung Dach: 79,4 kWpeak
• Leistung Fassade: 46,96 kWpeak
• Leistung gesamt: 126,5 kWpeak

Quelle: Umweltarena Spreitenbach