Quartierslösung für Gebäudekomplex

In einem Dorf im Landkreis Eichstädt (Bayern) entschied sich ein privater Bauherr für ein Versorgungskonzept mit hohem regenerativem Anteil als Quartierslösung. Pelletkessel, Solarthermie und Photovoltaik sind über drei Gebäude verteilt, werden im Verbund genutzt und einzeln abgerechnet.

Ein Sonnenhaus besteht aus vier auf­einander abgestimmten Komponenten. Kollektoren auf einem steil geneigten, nach Süden ausgerichteten Dach sammeln die Wärme der Sonne und leiten sie in einen zentralen Pufferspeicher. Dieser speichert die Energie mithilfe von Wasser über mehrere Wochen oder gar Monate. Bei Bedarf gibt der Speicher die Wärme über eine Wandflächen- oder Fußbodenheizung individuell regelbar an die Räume ab. Reicht der solare Ertrag in den kältesten und sonnenärmsten Monaten nicht aus, liefert eine Zusatzheizquelle in Form eines Stückholz- oder Pelletofens die notwendige Energie. Nach diesem Konzept arbeitet Ludwig Stein schon seit vielen Jahren, seine Planungsfirma „Sonnenhaus-Bau“ trägt es im Namen. 

Die Anlagentechnik lässt sich optimieren, wenn sie für den gemeinschaftlichen Verbrauch durch mehrere Gebäude konzipiert wird. Wie gut dieser Ansatz in der Praxis funktionieren kann, zeigt eines von Ludwig Steins Wohnbauprojekten, ein kleines Nahwärmequartier, das er im Auftrag eines privaten Bauherrn plante. Auf einem 3200-m²-Grundstück im oberbayerischen Dörfchen Echenzell (Landkreis Eichstätt) bei Ingolstadt entstanden neben einem Altbau aus dem Jahr 1964 zwei Neubauten (Bild 1). Ein Doppelhaus (DH) und ein Mehrfamilienhaus (MFH) mit acht Wohneinheiten wurden jeweils als Sonnenhaus-Neubauten im Effizienzhaus-40-Standard realisiert. Die drei Häuser sind energetisch vernetzt. Die zwei Neubauten liefern ihren solaren Ertrag per Nahwärmeleitung in den Altbau. In diesem wiederum wurde eine Pelletheizung installiert, die alle drei Gebäude im Winter über die Nahwärmeleitung mit Wärme versorgt. Zugleich produzieren die Häuser über eine großzügig dimensionierte PV-Anlage Strom zum Eigenverbrauch, zum Laden von E-Autos oder zur Abgabe ins Netz. Das private Nahwärmenetz versorgt so fast 40 Bewohner, wobei auch für die Verbrauchszuordnung und -abrechnung jeweils eine Lösung gefunden wurde.

Baustandards

Bei jedem Sonnenhaus ist eine gute Gebäudehülle Voraussetzung für die möglichst effiziente Eigenversorgung. Ludwig Stein plant sie mit einer massiv gebauten, monolithischen Außenwandkonstruktion aus hochwärmedämmenden 42,5 cm dicken Porenbeton-Steinen. Die Konstruktion bietet eine hohe Tragfähigkeit bei niedriger Wärmeleitfähigkeit (λ = 0,08). Auf einen Vollwärmeschutz kann verzichtet werden, was die Wirtschaftlichkeit erhöht. Die zur Sonnenseite ausgerichteten gro­ßen Fenster sorgen für solare Einstrahlgewinne und ein helles und freundliches Ambiente im Raum. Einen Keller stattet Ludwig Stein gern flächendeckend mit einer Fußbodenheizung aus. Die Kellerräume werden immer über 18 °C gehalten, um Schwitzwasser-Kondensat zu vermeiden, Schimmelbildung ist damit theoretisch unmöglich. Einen Großteil des Jahres kann Sonnenenergie dafür eingesetzt werden. Ludwig Stein: „Wir heizen den Keller kostenlos! Welches Haus kann das schon, außer einem Sonnenhaus?“

Maximale Einsparung bis zu 38 t CO² im Jahr

In Echenzell waren zwei Bauabschnitte geplant. 2017 wurde das DH in gehobenem Standard mit je 147 m² Wohnfläche errichtet. Zurzeit wohnen in beiden Hälften je drei Personen. Wie später das MFH, wurde das DH mit Solarthermie- und Photovoltaikmodulen als In-Dach-Ausführung gedeckt (Bild 3), wodurch sich eine konventionelle Dacheindeckung erübrigte. Der Altbau (Baujahr 1964, zwei WE mit insgesamt 180 m²) wurde teilsaniert. Hier wurden anstelle einer alten Ölheizung der Pelletkessel für die ergänzende Wärmeversorgung des Gebäudekomplexes (Bild 4) sowie zwei 
parallele 1500-l-Pufferspeicher zur Beschickung durch den Pelletkessel sowie die Solarthermiemodule des DHs installiert. 

Baubeginn für das MFH war im März 2018. Es ist ein zweigeschossiger Bau mit acht Wohneinheiten auf 750 m² Wohnfläche. Der Bezug erfolgte im Frühjahr 2019. Im Mittel bewohnen 24 Personen das Gebäude, darunter Bauherr Robert Nadler mit seiner Familie. Im MFH wurde die Nahwärmeanlage vervollständigt. Hier befinden sich die hydraulische Installation für das MFH (Bild 5), und auch der 15 000 l-Sonnenhaus-Großpufferspeicher, der über DN35-Leitungen mit den Speichern im Altbau verbunden ist, sowie die Regelung des Gesamtsystems. 

Das im MFH ausgeführte Hausbaukonzept hat einen Primärenergiebedarf von nur 1,9 kWh/m²a, bezogen auf Warmwasser und Heizwärme unter Anrechnung des PV-Ertrags von 26 000 kWh/a (entspricht 2613 kWh/a rechnerisch für jede versorgte Einheit). Auf dieser Basis kann die Ersparnis für die Wärme- und Warmwasserproduktion nach Angaben von Ludwig Stein bis zu 38 000 kg CO₂ im Jahr betragen. „Pro Mieter“, rechnet Stein vor, „sind dies etwa 1600 kg CO₂-Ersparnis jährlich, oder 4790 kg CO₂ pro Wohneinheit und Jahr.

Photovoltaik und Abrechnung

Das DH verfügt über zwei entkoppelte PV-Anlagen mit je einem 6-kWh-Stromspeicher. So kann zu gegebener Zeit eine Haushälfte mit eigenständiger PV-Anlage verkauft werden. Im MFH wird der PV-Strom über eine 18 kWh Batterieanlage (Bild 2) für den Eigenbedarf gepuffert. Zur Abrechnung des Haushaltsstroms mit seinen Mietern hat sich Robert Nadler für den Dienstleister Polarstern entschieden. Angesichts der komplizierten Gesetzeslage ist er mit diesem Modell zufrieden, weil es den persönlichen Aufwand minimiert. Die Gesamtbilanz sei ziemlich ausgeglichen, was die Entnahmen aus dem Netz und die Einspeisungen betrifft, erläutert er. 

Zuletzt wurde der Altbau mit einer PV-Anlage ausgerüstet. Diese ist auf Bild 1 
noch nicht auf dem Dach. Bild 6 zeigt das PV-Komplettsystem. Im Herbst 2021 ging sie in Betrieb: 22,4 kwP mit 11 kWh Stromspeicher sind die Eckdaten. Robert Nadler entschied sich für ein Modell der Allgäuer Firma sonnen.de, welche die Batterien lieferte und gleichzeitig die kompletten Verbräuche be- und abrechnet. Das Konzept beschreibt er so: „Unsere Stromkos­ten liegen bei 0 Euro ohne Grundgebühr. Die Stromüberschüsse speisen wir in das sonnen-Netz ein. Dadurch bekommen wir eine bestimmte Stromfreimenge gutgeschrieben, die wir zu einem späteren Zeitpunkt verbrauchen können oder vergütet bekommen.“ 

Genehmigungsprobleme

Aus Sorge, sich mit modernen Gebäuden das dörfliche Ortsbild zu zerstören, genehmigte die Gemeinde auf der ehemals landwirtschaftlich genutzten Fläche, die allerdings über 20 Jahre brachgelegen hatte, nach einem langwierigen Planfeststellungsprozess nur ein Doppelhaus und ein Mehrfamilienhaus mit acht Wohneinheiten. Die behördlichen Vorgaben bezogen sich ausdrücklich auf die Größe der Häuser und deren äußeres Erscheinungsbild. Daraus ergaben sich jedoch auch für die Umsetzung des Energiekonzeptes Einschränkungen. Die Behörde forderte 35^o Dachneigung. Eine Ausrichtung der Solarkollektoren mit 55o bis 70^o Neigung wäre für den solaren Ertrag optimal gewesen. „Damit hätten wir nochmal deutlich bessere Einsparwerte erzielt“, bedauert Ludwig Stein noch immer.

Quelle: Sonnenhaus-Institut e.V. 

Bilder: Sonnenhaus-Institut/Privat