Vergleich von Nutzenergie und energetischem Aufwand

Burghausen gegen Berlin: welches Effizienzhaus-Plus ist wirklich effektiv?

Wann ist ein Gebäude energieeffizient? Das fragt der Energieexperte Prof. Timo Leukefeld und hat dafür zwei Projekte verglichen: das in Leichtbauweise errichtete Effizienzhaus Plus der Bundesregierung in Berlin sowie das in Burghausen entstandene Effizienzhaus Plus aus Ziegeln, hinter dem Schlagmann steht.

Hintergrund beider Bauprojekte war die Initiative „Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität“ der Bundesregierung. Dabei sollen Immobilien zu Kleinkraftwerken werden, die in der Jahresbilanz mehr Energie erzeugen, als für Betrieb und Nutzung gebraucht wird.

Spoiler: Der Experte sieht am Ende unser Projekt in Burghausen vorn. Oftmals funktioniere es mit einfachen und bewährten Mittel besser, ein bestimmtes Ziel zu erreichen, ist sein Fazit. Interessant sind die Faktoren, die dabei den Unterschied ausmachen.

Was ist ihm im Detail aufgefallen? Wir haben seine Überlegungen und Analysen hier kompakt zusammengefasst.
Effizient oder effektiv?

Zuallererst geht es Leukefeld um Begriffe: Effizient ist nicht immer auch effektiv. Bei einer Bewertung müsse Effektivität einen höheren Stellenwert bekommen – der größere Nutzen. Die besten spezifischen Energiekennwerte nützen wenig, wenn der Verbrauch trotzdem nicht abnimmt.
 
Kandidat 1: das Effizienzhaus Plus in Berlin

Das sehr exklusive Energieeffizienz-Gebäude in Berlin ging aus einem öffentlich ausgelobten Architektur- und Hochschulwettbewerb hervor. Mit Strom und Wärme versorgt wird es über eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (5,8 kW) sowie Photovoltaik-Anlagen auf Dach (14,1 kWp auf 98,2 m²) und Fassade (8,0 kWp auf 73,0 m²). Das Haus ist ein Passivhaus mit Fußbodenheizung und mechanischer Lüftung (80 % Wärmerückgewinnung). Ausgestattet wurde es mit einer Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterie (40 kWh) für die Strom-Zwischenspeicherung sowie eine Ladestation. Außerdem gibt es einen Warmwasserspeicher (288 Liter) mit Elektroheizpatrone. Es wurde eine aufwendige BUS-Systemsteuerung installiert, deren Eigenstromverbrauch bei 1 500 kWh/Jahr liegt. Ausgewertet wurden Daten der Jahre 2010 bis 2014.
 
Kandidat 2: das Effizienzhaus Plus in Burghausen

Das Effizienzhaus Plus in Burghausen unterscheidet sich deutlich in der Größe, der Bauweise und der Anlagentechnik. Hier wird Solarenergie mittels Photovoltaik gewonnen (32 m²/4,28 kWp plus 39 m²/6,48 kWp), hinzu kommt eine große Solarthermieanlage (51 m²). Es gibt eine dezentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Geheizt wird über Flächenheizung und Bauteil-Aktivierung, sprich: Wärme wird kurzzeitig gespeichert über die Bauteilmassen. Das ist ein ganz zentraler Unterschied – in Burghausen wird nicht Strom, sondern Wärme gespeichert. Das leistet neben den massiven Ziegelwänden der große Wasser-Pufferspeicher (48 m³). Hinzu kommt eine Hochleistungsbatterie, die als Tagesspeicher ausgelegt ist (10,8 kWh). Dort wird überschüssige Energie der Photovoltaik vor allem für die Elektromobilität gespeichert. Ausgewertet wurden Daten der Jahre 2014 bis 2016.
 
 
Theorie und Praxis

In Berlin gab es große Unterschiede zwischen Prognosen und Realität. Die dort eingesetzte Technik ist sehr aufwendig – vermutlich ein zentraler Grund, warum die gesetzten Ziele deutlich verfehlt wurden. Der erwartete Überschuss verfehlte das erhoffte Ergebnis um 91 %. Und das, obwohl der Hausverbrauch nach ersten schlechten Bilanzen niedrig gerechnet wurde, um zumindest die negative Jahresbilanz abzuwenden.

In Burghausen entsprach die Realität ziemlich genau den Erwartungen. Der Heizwärmeverbrauch des Hauses wich in beiden Jahren nur leicht von den Prognosen ab, dasselbe galt für thermische wie photovoltaische Solaranlage.
Anlagentechnik

Die beiden Gebäude haben sehr unterschiedliche Ansätze verfolgt. Ein wohl zentraler Faktor: In Burghausen wurde aktiv erzeugte Wärme vor Ort zwischengespeichert. In Berlin hat man Wärme überwiegend kurzfristig aus Strom gewandelt.

Das spiegeln die Unterschiede in der Arbeitszahl der gesamten Wärmebereitstellung: Die liegt in Berlin durchschnittlich bei etwa 2 (und maximal bei 2,5). In Burghausen ergaben sich Arbeitszahlen zwischen 6,54 und 8,97, für die Solarthermieanlage zwischen 12,17 und 18,29.

Die Technologien zeigten ebenfalls starke Unterschiede: Bei ausgeklügelten Hybridsystemen sind die regelungstechnischen Herausforderungen groß, auch das Vorzeigeprojekt in Berlin hatte Schwierigkeiten. Der höhere technische und finanzielle Aufwand steht derzeit in einem Missverhältnis zum Ergebnis.
 
Zwei Kandidaten BERLIN BURGHAUSEN
Bauweise Passivhaus: Holztafelbauweise mit Zellulosedämmung Ziegel-Massivbau Effizienzhaus Plus
beheizte Nettogrundfläche 149 176
Wärmepumpe Luft-Wasser-Wärmepumpe (5,8 kW)
Photovoltaik 98,2 m² (14,1 kWp) plus
73,0 m² (8,0 kWp)
32 m² (4,28 kWp) plus
39 m² (6,48 kWp)
Solarthermie k. A. 51 m²
Stromspeicher Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterie (40 kWh) Lithium-Eisenphosphat-Hochleistungsbatterie (10,8 kWh)
Wärmespeicher Warmwasserspeicher (288 Liter) Wasser-Pufferspeicher (48 m³), Bauteil-Aktivierung
Heizung Fußbodenheizung Flächenheizung und Bauteil-Aktivierung
Lüftung mechanische Lüftung dezentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung
 
Speicherfähigkeit

Über lange Zeitspannen betrachtet, sind massive Wandbaustoffe wie die Ziegelwände in Burghausen ein sehr guter Speicher. Sie können 6 bis 10 % der erzeugten Energie speichern – und das 100 Jahre oder länger. Das puffert Sommerhitze und hält im Winter die Wärme, ohne diffizile Technik und völlig wartungsfrei.

Autarkiequote und solare Deckung

Keines der beiden Effizienzgebäude hat vollständige Autarkie erreicht. Vergleichen kann man daher die Autarkiequote oder die solare Deckung – also den Anteil, den die Sonne zum Wärmehaushalt des Gebäudes beiträgt. Weil bei den beiden Gebäuden nicht analog gemessen wurde, kann man die Differenzen nur grob veranschaulichen.

Burghausen schaffte im Bereich Wärme 90 % und 94 %, bei Strom- und Eigenverbrauch inklusive Elektromobilität 54 % und 61 %. Berücksichtigt man alle für Berlin vorliegenden Werte, kommt man zu einer solaren Deckung von 34 %. Zugleich belastet das Berliner Haus das Stromnetz sehr, weil es im Sommer viel einspeist, im Winter aber massiv Strom bezieht.

Kosten

Die Baukosten sind grundverschieden. Burghausen meldet insgesamt 582.000 Euro, in Berlin wurden insgesamt 1.646.000 Euro verbaut, also etwa das Dreifache.
Umweltschutz und Recycling

Leukefeld hebt hervor, dass bei hochtechnischen Gebäuden wie Niedrigenergie- und Passivhäusern nicht selten wesentlich mehr Energie für die Herstellung gebraucht wird wie später fürs Heizen. Im ungünstigen Fall kann die graue Energie mehr als das 100-fache der jährlichen Heizenergie sein.

Das Fazit des Experten

Prof. Leukefelds Bilanz ist eindeutig: Das aus Ziegeln gemauerte Energieeffizienz-Gebäude in Burghausen ist in vielerlei Hinsicht effektiver – dank seiner Bauweise, die auf Dauerhaftigkeit und Robustheit ausgelegt wurde. Außerdem: Wer allein auf Effizienz achtet, missachte oft die graue Energie. Laut Timo Leukefeld ist es besser, auf einfache und bewährte Mittel zu setzen.

Link zum Original-Text.
 
Speicherfähigkeit BERLIN BURGHAUSEN
Er­ge­bnisse im Ver­gleich zur Pro­gnose (gerundet) Energiebedarf: +70 %
Solar-Ertrag: -20 %
Energie-Überschuss: -91 %
Heizwärmeverbrauch: +0,5-3 %
Ertrag Solarthermie: ±2 %
Ertrag Photovoltaik: ±2 %
Arbeits­zahl der Wärme­bereitstellung ca. 2 6,54-8,97
Deckung/Kosten BERLIN BURGHAUSEN
Solare Deckung 34 % (errechnet durch kumulierte Werte) Heizwärmeverbrauch: +0,5-3 %
Ertrag Solarthermie: ± 2 %
Ertrag Photovoltaik: ± 2 %
Kosten 1.646.000 Euro
(1.080.000 Baukonstruktion, 566.000 technische Anlagen)
582.000 Euro
(375.000 Baukonstruktion, 207.000 technische Anlagen)
 
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