Plus-Energiegebäude mit E-Mobilität

Wohnhaus mit Stromlastmanagement, Stromspeichern und E-Mobilität der TU Braunschweig realisiert Während derzeit zahlreiche theoretische Konzepte und Entwürfe zu Plusenergiehäusern mit Elektro-Mobilität entwickelt werden, wurde am Institut für Gebäude- und Solartechnik IGS der TU Braunschweig unter der Leitung von Prof. Dr. M. Norbert Fisch, mit dem Bau eines Wohnhauses in Leonberg, Warmbronn, das erste Netto-Plusenergiehaus mit Stromlastmanagement, Stromspeichern und E-Mobilität realisiert. Das Gebäude zeigt die ganzheitliche Lösung aus moderner Architektur, hoher Energieeffizienz und optimaler Nutzung der Sonnenenergie durch Photovoltaik.

Das "Nur- Stromhaus" benötigt jährlich insgesamt rund 9.500 kWh Strom für Heizung, Warmwasser, Haushaltsgeräte etc., die 15 kWp PV-Anlage liefert rund 14.500 kWh/a. Der Überschuss reicht aus, um mit einem Kleinwagen (E- Smart) rd. 15.000 km pro Jahr zu fahren.  Im Fokus des Projektes steht eine hohe direkte solare Eigenstromnutzung aus der PV-Anlage durch ein intelligentes Stromlast- Management, ein Batteriesystem sowie die Anbindung der Elektrofahrzeuge (PKW und Roller, gefördert durch die EnBW AG im Rahmen von MeRegio). Das Monitoring, die Betriebsoptimierung und die Auswertung der Betriebsergebnisse erfolgt durch das IGS, Technische Universität Braunschweig und wird durch das BMVBS im Rahmen von "Zukunft Bau" gefördert. Das Ziel des Bauvorhabens war es, ein Gebäude zu entwickeln, das die zukünftigen Anforderungen nach energieeffizientem, komfortgerechtem Wohnen und umweltverträglicher Mobilität erfüllen kann und diese energetischen Ziele mit anspruchsvoller Architektur verbindet.

Es geht in der Zukunft nicht nur um die Reduzierung des Heizenergiebedarfs von Gebäuden sondern um die ganzheitliche Betrachtung durch Einbeziehung des gesamten Strombedarfs sowie des Energieeinsatzes für die private Mobilität. Dabei spielen die Schnittstelle zwischen Gebäude und E- Mobilität und das Interface zwischen Gebäude und dem bestehenden Stromnetz eine entscheidende Rolle (Smart Metering). Das Stromnetz ist mittelfristig nicht für die zunehmenden Stromlastspitzen durch den weiteren Ausbau der Wind- und PV- Anlagen ausgelegt, wodurch es zu einer Überproduktion von Strom kommt, der nicht wirtschaftlich genutzt werden kann. Erforderliche Maßnahmen sind benannt, der Netzausbau zu einem flexibleren leistungsfähigeren Smart Grid mit vielen dezentralen Stromerzeugern und die Integration von virtuellen Stromspeichern (z.B. Elektrofahrzeuge).

Das realisierte Netto- Plusenergiegebäude stellt sich der Problematik auf eine andere Weise, indem ein hoher Eigenstromnutzungsanteil von rd. 40 bis 50 % angestrebt ist. Der durch die Photovoltaikanlage produzierte Strom wird zu einem möglichst großen Anteil zuerst bei Bedarf im Gebäude, der Ladung zweier Strombatterien (7 und 20 kWh) und die Ladung der Elektrofahrzeuge genutzt und nicht nur einfach ins Netz eingespeist. Die Erprobung der Strombatterien und die Nutzung von Smart-Metering erfolgt in Kooperation mit der EnBW AG. Durch intelligente Ausrichtung des Gebäudes und hochwertige Verglasungen mit außen liegenden Sonnenschutzlamellen werden passiv solare Gewinne optimiert und ein hohes Maß an Tageslichtnutzung ermöglicht. In Verbindung mit einer annähernd wärme- und luftdichten Gebäudehülle, einer kontrollierten Lüftung, werden die Transmissions- und Lüftungswärmeverluste auf ein Minimum reduziert und somit ein sehr geringer Heizenergiebedarf (rd. 25 kWh/m²a) erreicht. Die Nutzung des Erdreichs als Wärmequelle kombiniert mit einem Fußbodenheizsystem mit extrem niedrigen Temperaturniveau (ca. 25 °C) sind ideal für einen hocheffizienten Betrieb einer Elektro- Wärmepumpe. Besonders stromsparende Haushaltgeräte und Beleuchtungssysteme gehören zum Gesamtkonzept wie das eigens für das Projekt entwickelte Stromlast- Management in Kombination mit zwei Bleibatterien. Die Photovoltaik- Module (Gesamtleistung rd. 15 kWp) zur Stromerzeugung sind hierbei architektonisch ansprechend in das südausgerichtete Pultdach des kompakten Baukörpers integriert.

Das Gebäude ist seit Oktober 2010 in Betrieb und wird von einer vierköpfigen jungen Familie bewohnt. Seit Dezember 2010 werden kontinuierlich Messdaten erfasst und ausgewertet. Die bisherigen Ergebnisse zu Energielieferung (PV) und Energieverbrauch bestätigen die Planungen. Weitere Informationen finden Sie hier Bildrechte: Institut für Gebäude- und Solartechnik, TU Braunschweig