Wenn die Sonne doppelt wärmt

Holzenergie und Solarenergie als ideale Kombination für Heizung und Warmwasser. (Grafik: © AEE)
Holzenergie und Solarenergie als ideale Kombination für Heizung und Warmwasser. (Grafik: © AEE)

Kombi-Lösungen mit Bioenergie und Solartechnik bieten viele Vorteile, sind aber noch wenig verbreitet. Dabei kann eine Bioenergie-Solar-Kombination kann für die komplette Unabhängigkeit von fossilen Energien sorgen – mit niedrigen Betriebskosten und langer Laufzeit.

27.02.2017 – Moderne Erneuerbare Energien Technologien setzen auf die Kraft der Sonne: Bioenergie ist gespeicherte Sonnenenergie. Sie liefert derzeit mit einem Anteil von rund 90 Prozent den größten Beitrag zur Bereitstellung von Wärme aus Erneuerbaren Energien. Dabei greifen die Verbraucher vor allem auf Holz als Rohstoff zurück. Sei es im Heizungskeller von Eigenheimen oder in der Heizzentrale von Nah- und Fernwärmekraftwerken: Die Nutzung der Holzenergie ist eine etablierte Technologie, die sich, getrieben von erhöhten gesetzlichen Vorgaben an Luftreinhaltung sowie von Verbraucherwünschen an Bedienkomfort und Effizienz, stetig weiterentwickelt hat. Mit Scheitholz-, Hackschnitzel- und Pelletkesseln sowie Holzvergasertechnik stehen verlässliche Technologien zur Verfügung.

Biomasse-Heizkessel müssen viel Wasser fassen können und sind daher relativ groß und schwer. Gegenüber einem Gas-Gerät kann das ein Nachteil sein, wenn es um die Warmwasserbereitung z.B. im Sommer geht. Hier kommt die Solarenergie ins Spiel: Sie kann flexibel einspringen und den Biomassekessel entlasten. Die Solarenergieanlage kann die relativ geringe Wärmenachfrage nach Warmwasser abdecken. So muss der Heizkessel bei solch geringer Nachfrage nicht eigens anspringen. Zudem kann die Solaranlage die Biomasse-Heizung unterstützen. Eine Bioenergie-Solar-Kombination kann damit für komplette Unabhängigkeit von fossilen Energien sorgen.

Wirtschaftlich und nachhaltig

Für die Wärme aus Biomasse und Solaranlage muss erst einmal durch den Kauf von zwei miteinander verbundenen Heizsystemen Geld in die Hand genommen werden. Es bieten sich aber viele Vorteile: Eine Solaranlage - sei es über die Stromproduktion durch Photovoltaik oder über die Wärmeerzeugung mit Solarthermie - kann in Kombination mit einem Biomassekessel dessen Holzbedarf kräftig senken. Das sorgt für geringere Betriebskosten. Zudem schont die Kombination mit einem Biomassekessel die Komponenten. Das verlängert die Lebensdauer des Kessels. Das gilt für’s Ein- und Mehrfamilienhaus ebenso wie für „große“ Wärmelösungen, so den Bau einer Wärmezentrale für ein Nah- oder Fernwärmenetz.

Auch volkswirtschaftlich gesehen und mit Blick auf den Ressourcenschutz ist die Kombination von Biomasse- und Solartechnik sinnvoll. Denn zwar verfügt Deutschland über weiter gewachsene Vorräte an Holz in seinen Forsten. Auch für die Nutzung zur Strom und Wärmegewinnung sind noch reichlich unerschlossene Potenziale vorhanden. Bei einem steigenden Bedarf an nachwachsenden Ressourcen für die Umstellung auf Erneuerbare Energien steht Holz aber nicht unbegrenzt zur Verfügung.

Solarthermie für Warmwasser und Heizungshilfe

Bis zu 60 Prozent der Energienachfrage für Warmwasser lassen sich bei Ein- und Mehrfamilienhäusern mit Solarthermieanlagen decken. Außerdem können Solarthermieanlagen bei ausreichender Größe auch Heizenergie liefern. In Solarthermieanlagen sorgen die Kollektoren für die Erhitzung einer Wärmeträgerflüssigkeit, z.B. Wasser in Röhrenkollektoren. Diese Flüssigkeit wird dann für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung genutzt. Zu bedenken ist bei der Nutzung der Solarenergie: Diese kann den Heizkessel unterstützen, ihn aber nicht ersetzen. Dazu ist auch bei Neubauten mit ihrer recht guten Dämmung der Wärmebedarf in kalten Wintern zu hoch. Zudem stehen Zeiten eines hohen Solarwärmeangebots meist nicht einer entsprechenden Nachfrage gegenüber. Wichtig ist daher ein ausreichend großer Pufferspeicher, um die in sonnenreichen Stunden gewonnenen Wärme vorzuhalten. Auf den Speicher können Bioenergie und Solarthermie gemeinsam zurückgreifen.

Bei den Brennstoffkosten lassen sich durch eine Solar-Bio-Kombi hohe Einsparungen erzielen. Legt man - ausgehend von den niedrigen derzeitigen Ölpreisen - über einen Zeitraum von 20 Jahren jährliche Energiekostensteigerungen von 6 Prozent zugrunde, lässt sich bei der Umstellung von einer Ölheizung auf eine Kombination von Pellets und Solarthermie laut einer unverbindlichen Beispielrechnung schon im ersten Jahr eine Brennstoffkostenersparnis von weit mehr als 600 Euro erzielen. Zugrundegelegt wird dafür ein bisheriger Heizölbedarf von 2.000 l . Über einen Zeitraum von 20 Jahren erhöhen sich die Einsparungen dann insgesamt auf fast 22.000 Euro. In den Vergleich der Brennstoffkosten fließt auch die höhere Effizienz des modernen Pelletkessels gegenüber dem veralteten Ölkessel ein. Die Solaranlage dient in diesem Beispiel der Trinkwassererwärmung wie auch der Heizungsunterstützung. Wie die Kostenbilanz im Einzelfall aussieht, muss jeder Hauseigentümer anhand seiner konkreten Gegebenheiten vor Ort ermitteln. Energieberater mit Expertise in Sachen Erneuerbare Energien können dabei helfen.

Die Einbindung von Solaranlagen in die Erneuerung der Heizungsanlage wird vom Staat gefördert. Durch das Marktanreizprogramm für Erneuerbare Energien gibt es vom Bund einen zusätzlichen Kombibonus in Höhe von 500 Euro für die Nutzung von Solarthermie und Bioenergie. Nach einigen stark rückläufigen Jahren ist die Zahl der vom zuständigen Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle entsprechend gewährten Boni 2016 wieder spürbar gestiegen.

 

Zur Unterstützung eines Biomassekessels eignet sich auch Solarstrom. Die rasante Vergünstigung von Solarstromanlagen macht die Photovoltaik für die Wärmenutzung interessant. Denn bei Arbeitspreisen für den aus dem Netz bezogenen Strom, die mehr als doppelt so hoch liegen wie die Gestehungskosten für den Solarstrom ist der Eigenverbrauch des Solarstroms meist die attraktivere Lösung - selbst wenn auf diesen bei Neuanlagen ein Teil der durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) fixierten Umlage fällig wird. Kann der Solarstrom nicht sofort selbst verbraucht werden, lässt er sich in der Batterie oder als Wärmeenergie im Eigenheim speichern.

Das funktioniert so: Im Wechselrichter wird der Solarstrom zunächst zu Wechselstrom umgewandelt. Damit wird zunächst der Strombedarf in den eigenen vier Wänden bedient. Ist dieser gedeckt, lässt sich z.B. an sonnenreichen Vormittagsstunden bei niedrigem Strombedarf eine Batterie füllen, die den Strom für die verbrauchsintensiven Stunden am Abend speichert. Ist die Batterie vollständig geladen, springt der Heizstab ein, der den Pufferspeicher zur Warmwasserbereitung bedient. Wenn das Wasser im Pufferspeicher warm genug ist, schaltet der Heizstab ab. Für Verbraucher, die auf eine möglichst hohe Selbstversorgung setzen, ist das interessant. Eine solche Nutzung von Solarstrom rechnet sich heute aber aus reinen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen heraus nicht immer.

Abzuwarten bleibt, wie sich die Nutzung von Solarstrom als Wärmequelle bei steigenden fossilen Heizenergiepreisen rechnet. Angesichts der starken Schwankungen der Preise für fossile Energien und dem aktuell niedrigen Preisniveau bei Öl und Gas ist mit solch einem Anstieg zu rechnen. Zudem werden weiter sinkende Kosten für Batteriespeicher erwartet. Unter dieser Voraussetzung wird für den kombinierten Einsatz von Photovoltaik und Batteriespeicher mit verbesserter Wirtschaftlichkeit in den kommenden Jahren gerechnet.

In der Kalkulation mit berücksichtigt werden muss, dass bei neu installierten Photovoltaikanlagen, die größer als 10 Kilowatt (KW) installierte Leistung sind, eine Belastung des Eigenverbrauchs mit 40 Prozent der EEG-Umlage stattfindet, die 2017 bei 6,88 Cent/kWh liegt. Für bestehende Photovoltaikanlagen greift diese Regelung nicht. Sie bleiben laut den gesetzlichen Regelungen von der EEG-Umlage befreit. Dies gilt allerdings ab 2018 nicht im Falle substanzieller Modernisierungen. Bei solchen Modernisierungen bestehender PV-Anlagen findet eine Belastung mit 20 Prozent der EEG-Umlage statt.

Ein relativ hoher Eigenbedarf an Strom entsteht auch bei denjenigen, die sich für die Nutzung einer Wärmepumpe zur Deckung des Heizbedarfs entscheiden. Wird für die Wärmepumpe nur der aktuelle deutsche Strommix genutzt, beträgt der Erneuerbaren-Anteil nur rund ein Drittel. Wer den richtigen Ökostromtarif wählt, kann seinen Strombedarf bilanziell zu 100 Prozent aus Erneuerbaren Energien decken und darüber hinaus zum Ausbau der Erneuerbaren beitragen. Wer auch physisch erneuerbaren Strom in der Wärmepumpe einsetzen will, für den bietet es sich an, Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage zu nutzen.

Wärmenetze für die Energiewende

Neben der Nutzung im Ein- und Mehrfamilienhaus sind kombinierte Bioenergie- und Solaranlagen auch für große Wärmelösungen möglich, die Dutzende oder Hunderte Abnehmer über ein Wärmenetz verbinden. Solche Anlagen können besonders effizient sein, wenn die Leitungsverluste überschaubar bleiben. Für Einzelanlagen oft unvermeidbare Effizienzverluste können in solchen Gemeinschaftslösungen vermieden werden.

Zwar ist der Anteil der Nah- und Fernwärme am deutschen Wärmemarkt insgesamt gering; doch sind bundesweit einzelne erfolgreiche Projekte mit solchen Kombinationen von Bio- und Solarenergie am Start. Dabei können sich Kommunen ebenso wie Bürger und Unternehmen einbringen. Als Beispiele sind das von einer Naturstrom-Tochter betriebene Nahwärmenetz im fränkischen Hallerndorf oder der im kommunalen Eigenbetrieb produzierende Nahwärmeverbund Neuerkirch-Külz in Rheinland-Pfalz zu nennen.


Heizhaus der Solar-Biowärme-Kombianlage in Hallerndorf
Quelle: Naturstrom

Die Projekte setzen Holzhackschnitzel als Bioenergieträger ein. Die Solarthermie steuert in Hallerndorf und Neuerkirch-Külz jeweils rund ein Fünftel zur Wärmeversorgung bei. In Neuerkirch-Külz ist die Wärme für 8 Cent netto pro Kilowattstunde (kWh) zu haben, zuzüglich einer Grundgebühr von rund 336 Euro. Die im August 2016 ans Netz gegangene Anlage wurde noch während deutlich höherer fossiler Energiepreise geplant. Der Popularität der Erneuerbaren tut dies in Neuerkirch-Külz keinen Abbruch. Denn, wie Projektleiter Marc Meurer, erklärt, ist die Zahl der Kunden am Nahwärmenetz noch gestiegen, auch nachdem 2014/15 die ersten Vorverträge gemacht wurden. „Die Bürger fragen eine verlässliche und umweltfreundliche Energieversorgung nach“, sagt Meurer. Mehr als 140 Gebäude sind in Neuerkirch-Külz mittlerweile Teil des Nahwärmeverbundes.

Trotz dieser erfolgreichen Praxisbeispiele muss man feststellen: Die Bedingungen für den Ausbau Erneuerbarer Energien im Wärmemarkt bleiben in Deutschland schwierig. Denn nur für Neubauten gilt die Vorschrift zur Integration eines Anteils Erneuerbarer Energien in die Wärmeversorgung. Die niedrigen fossilen Energiepreisen erschweren einen Umstieg auf Erneuerbare Energien. Und im Gebäudebestand wird in aller Regel mit überalterten Einzelfeuerungen geheizt. Nur rund ein Fünftel der deutschen Heizungen ist laut Schätzungen auf dem Stand der Technik. Dies fällt besonders stark ins Gewicht, weil Einzelfeuerungen rund 90 Prozent der Heizungen stellen, Fernwärme macht nur rd. 5 Prozent des Verbrauchs aus.

Ganz anders in Dänemark: Unser nordischer Nachbar setzt schon seit Jahrzehnten auf Nah- und Fernwärme als umweltfreundliche, effiziente Lösung. Mehr als 60 Prozent aller Gebäude werden dort laut dänischer Energieagentur (ENS) mit Nah- und Fernwärme versorgt. Häufig sind es Energiegenossenschaften, denen das Fernwärmenetz und die dazugehörige Heizanlage gehört. Das schafft Vertrauen in der Gemeinde. Unterstützt durch günstige politische Rahmenbedingungen können auch Kombinationen aus Bioenergie und Solarenergie in Dänemark mithalten. Das zeigt: Neben innovativen Technologien sind Grass Roots Initiativen von Bürgern, Unternehmen und Kommunen wie auch der richtige staatliche Rahmen notwendig, um der Wärmewende endlich zum Durchbruch zu verhelfen. Alexander Knebel / AEE

   

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