Energiebilanz des Dynahauses - untersucht von der TU München
Seit mittlerweile mehr als einem Jahr steht in der beschaulichen Gemeinde Halbergmoos, in der Nähe von München, eines unserer fertigen Dynahäuser. Es wurde gebaut um auf der einen Seite einer Testfamilie die Möglichkeit zu geben, den Wohnkomfort in einem Energiespeicherplushaus über einen längeren Zeitraum zu testen, und um auf der anderen Seite, die Energieeffizienz des Hauses stetig zu überprüfen und weiterzuentwickeln. Federführend agieren dabei neben Mitarbeitern des Dynahauses Teams vor allem Mitarbeiter der Technischen Universität München. Diese haben nun das vergangene Jahr im Hinblick auf viele verschiedene Faktoren hin ausgewertet und gewähren uns einen Einblick in Ihre Ergebnisse und fassen im Vorfeld noch einmal kurz und kompakt das Konzept hinter dem Dynahaus zusammen.
Gebäude- und Energiekonzept
Die beheizte Wohnfläche von 122 Quadratmetern zeichnet sich durch eine hohe energetische Qualität der Gebäudehülle aus. Die massive Bauweise und die thermisch aktivierte Bodenplatte bieten eine hohe Wärmespeicherfähigkeit. Die Gebäudegeometrie erlaubt eine natürliche Fensterlüftung. Zusätzlich sorgt eine zentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und Erdwärmetauscher für hohen Komfort und niedrige Wärmeverluste. Der Erdwärmetauscher wärmt im Winter die Zuluft vor, im Sommer dagegen kühlt er sie vor. Energiesparende Haushaltsgeräte und Beleuchtung gehören zum Konzept. Die Energieversorgung des Gebäudes erfolgt allein mit Strom und schließt eine elektrische Wärmepumpe, Durchlauferhitzer zur Trinkwassernacherwärmung und ein Elektrofahrzeug ein.
Die benötigte Strommenge erzeugt die Photovoltaikanlage auf dem Flachdach mit einer Leistung von 7,7 kWp in der Jahresbilanz. Ein Batteriespeicher mit einer Kapazität von 10 kWh puffert den nicht direkt verbrauchten Solarstrom für Zeiten mit geringem Sonnenschein und nächtliche Stromverbraucher. Das Stromnetz nimmt verbleibende Solarstromüberschüsse auf und gleicht Defizite insbesondere in den Wintermonaten aus.
"...das heißt in der Jahressumme lieferte die Photovoltaikanlage 6 % mehr Strom, als die Familie im Gebäude verbrauchte."
Energiemanagement
Das Energiemanagementsystem des Dynahauses plant die flexiblen Stromverbraucher Geschirrspüler, Waschmaschine und Trockner sowie das Laden des Elektrofahrzeugs solaroptimiert, ohne den Nutzerkomfort zu beeinträchtigen. Beispielsweise muss das Elektrofahrzeug nicht sofort nach Anschließen des Ladekabels geladen werden und der Geschirrspüler nicht direkt nach dem Essen laufen. Stattdessen gibt der Nutzer über eine Smartphone-App oder in einem Internet-Portal die nächste Abfahrtszeit oder das späteste Ende des Spülvorgangs ein und das Energiemanagementsystem verschiebt den Startzeitpunkt möglichst auf Zeitpunkte mit Solarstromüberschuss. Die entsprechenden Zeitfenster berechnet das System mit Hilfe von Wetterprognosen in Kombination mit dem kontinuierlichen Lernen typischer Verbrauchsprofile voraus.
Darüber hinaus kann die Wärmepumpe vorzeitig eingeschaltet werden, um den Strom als Heizwärme zu puffern, wenn der Batteriespeicher voll ist. So maximiert das Energiemanagementsystem den Eigenverbrauchsanteil des Solarstroms und minimiert den Stromaustausch mit dem Netz. Das entlastet das öffentliche Stromnetz und reduziert die Stromkosten.
Ergebnisse
Im ersten Jahr der Demonstrationsphase hat das Energiemanagement des Dynahauses alle gestellten Ziele erfolgreich erreicht und zudem die Einbindung der Fahrzeugladung nahezu optimal gemeistert. Der Gesamtenergieverbrauch des Gebäudes, der im Rahmen des Pilotprojekts installierten Messtechnik und des Fahrzeugs konnten trotz des ungünstigen Pendlerprofils der Testfamilie zu 46 % solar gedeckt werden. Die Eigenverbrauchsquote des Solarstroms betrug 64 %. Die restlichen 36 % wurden ins Stromnetz eingespeist. Lässt man den Stromverbrauch der Messtechnik unberücksichtigt, lag die Gebäudeenergiebilanz mit 6 % im Plus, das heißt in der Jahressumme lieferte die Photovoltaikanlage 6 % mehr Strom, als die Familie im Gebäude verbrauchte. Einschließlich Fahrzeugladung deckte der Solarstrom bilanziell 89 % des Gesamtverbrauchs. In der monatlichen Betrachtung führen die gegenläufigen Profile von Energiebedarf und solarem Angebot zu saisonalen Unterschieden in der Plusenergie- und Netzbilanz.
Fazit und Ausblick
Das Pilotprojekt setzt in kleinem Maßstab bereits heute die Funktionalitäten eines zukünftigen Smart Grids um. Es demonstriert den praktischen Einsatz von intelligenter Systemtechnik zur optimierten Kombination von dezentraler regenerativer Energienutzung mit dezentralen Hausspeichern und Elektrofahrzeugen als wichtige Bausteine der Energiewende. Energieeffiziente Gebäude sind in der Lage, regenerative Energieüberschüsse für die Elektromobilität zu produzieren. Nur mit emissionsarm erzeugtem Ladestrom ist Elektromobilität aus ökologischer Sicht sinnvoll. Darüber hinaus ist der Ladestrom aus der eigenen Photovoltaikanlage kostengünstig.
Die Dynahaus GmbH & Co. KG vermarktet das erfolgreich erprobte Gebäudekonzept als bezahlbares Plusenergiehaus „von der Stange“, das durch den hohen solaren Deckungsgrad niedrige Betriebskosten verspricht. So leistet das Pilotprojekt einen wichtigen Beitrag für die breite Anwendung zukunftsfähiger Gebäudestandards.
Autor: Claudia Hemmerle / Technische Universität München