Energieautarkes Mehrfamilienhaus in der Schweiz

Das energieautarke Mehrfamilienhaus steht in Brütten in der Schweiz und verfügt weder über Heizkessel, die auf fossile Brennstoffe angewiesen sind, noch über einen Anschluss ans öffentliche Stromnetz. (Foto: Adrian Bretscher / Hangar Ent. Group)
Das energieautarke Mehrfamilienhaus steht in Brütten in der Schweiz und verfügt weder über Heizkessel, die auf fossile Brennstoffe angewiesen sind, noch über einen Anschluss ans öffentliche Stromnetz. (Foto: Adrian Bretscher / Hangar Ent. Group)
19.09.2016

Ein Mehrfamilienhaus im schweizerischen Brütten erzeugt die in den neun Wohnungen verbrauchte Energie zu 100 % selbst und kommt ohne Öl, Erdgas oder externe Energieanschlüsse aus. Dazu kommen eine PV-Anlage mit 126.5 kW Leistung und eine Wärmepumpe mit Erdsonde zum Einsatz.

Die gesamte elektrische und thermische Energie des Hauses in der Gemeinde Brütten wird aus der Sonne bezogen und durch verschiedene Speicherformen im Gebäude über das gesamte Jahr verteilt. Entwickelt wurde das Projekt von der Umwelt Arena Spreitenbach, einer Ausstellungsplattform für Nachhaltigkeitsthemen wie erneuerbare Energien, zusammen mit mehreren Ausstellungspartnern.

Durch den Einsatz besonders effizienter Geräte, die passende Gebäudetechnik und ein darauf abgestimmtes Energiekonzept konnte der durchschnittliche Energieverbrauch pro Wohnung und Jahr auf 2.200 kWh abgesenkt werden (nur Strom, keine Heizung und Brauchwasserwärme). Die Baukosten liegen etwa 10 % über denen eines vergleichbaren Mehrfamilienhauses mit konventioneller Technik. Dafür sparen die Bewohner Ausgaben für Netzstrom und Wärme.

Ein Energiebudget statt einer Rechnung

Statt einer Stromrechnung erhält jede Wohnung ein Energiebudget. Die Verrechnung erfolgt anschließend nach einem Bonus-Malus-Prinzip. Ihren aktuellen Energieverbrauch können die Bewohner per App kontrollieren. Dieser wird unterteilt in Strom, Wärme und Warmwasser angezeigt und grün oder rot markiert, je nachdem, ob die Bewohner in ihrem Energiebudget bleiben oder es überschreiten.

Während des laufenden Monats können Bewohner, die zu viel Energie verbraucht haben, durch Energieeinsparungen darauf reagieren. Die Abrechnung erfolgt jeweils am Ende des Monats. Zu viel bezogene Energie wird den Bewohnern dann in Rechnung gestellt, während die Energie innerhalb des vorgesehenen Budgets kostenlos ist. Diese Abrechnungsmethode kommt aber erst im zweiten Jahr zum Einsatz, wenn die Gebäudesteuerung abgestimmt ist und die Bewohner sich an die neuen Systeme gewöhnt haben.

Bei der Auswahl der Mieter wurde übrigens darauf geachtet, dass sowohl Mieter dabei sind, die auf ihren Energieverbrauch achten als auch solche, die sich bisher nicht großartig damit beschäftigt haben. Die Idee ist es, herauszufinden, welchen Einfluss die Bewohner bei ähnlichen Voraussetzungen mit neuester Technologie auf den Energiebedarf haben.

Zu sonnenarmen Zeiten: Power-to-gas als Stromquelle

PV-Module kommen am Gebäude nicht nur auf dem Dach zum Einsatz, sondern auch als Gestaltungs- und Fassaden-Elemente, wodurch sich die nutzbare Fläche erhöht. Auf dem Dach befinden sich auf 512 m² monokristalline Solarmodule von Meyer Burger mit knapp 80 kW Leistung und an der Fassade des Hauses befinden sich nicht-reflektierende Module mit noch einmal knapp 47 kW Leistung.

Der Solarstrom wird entweder direkt verwendet, kann aber auch bis zu drei Tage in Batterien zwischengespeichert werden. Langfristig wird der Strom in Form von Wasserstoff gespeichert und bei Bedarf über eine Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt. Die dabei entstehende Wärme wird wiederum von einer Wärmepumpe von Hoval genutzt und zur Warmwassererzeugung verwendet oder im Langzeitspeicher gelagert. Die beiden Wärmespeicher haben ein Volumen von je 125 m³ und können Wasser mit maximal 65 °C und minimal 6 °C Temperatur speichern.

Intelligent heizen und kühlen

Ein weiterer Teil des Solarstroms wird mit der Wärmepumpe in Wärme umgewandelt und einerseits zur Brauchwarmwassererwärmung und zum Heizen sowie zur Ladung der thermischen Kurz- und Langzeitspeicher eingesetzt.

Die Wärme bezieht die Wasser/Wasser-Wärmepumpe (Hoval Thermalia twin H19) aus verschiedenen Quellen. Rund 70 % der Energie stammen aus der Umgebung und werden mittels einer Erdsonde gewonnen. Den Rest bezieht die Wärmepumpe aus der PV-Anlage bzw. als Abwärme von der Wasserstofferzeugung. Ist nur wenig Strom verfügbar, ist die Steuerung darauf ausgelegt, immer die wärmste Quelle zu nutzen.

Die Betriebstemperaturen im Bereich der Wärmequellen fallen dabei nie unter den Gefrierpunkt, sodass kein Frostschutzmittel für die Erdsonden benötigt wird. Der Wärmetauscher kommt nur dann zum Einsatz, wenn er technisch absolut unerlässlich ist. Das ist beispielsweise bei der Erzeugung von Wärme aus der Außenluft der Fall oder beim Vorwärmen der Luft zur kontrollierten Wohnraumbelüftung.

Neben einer kontrollierten Belüftung verfügt das Gebäude außerdem über eine Wand- und Bodenheizung, die im Sommer auch zur Kühlung eingesetzt werden kann und ein Smart Home System steuert automatisch die Beschattung der Wohnungen, um ein Überhitzen im Sommer zu vermeiden bzw. Wärmeverluste im Winter zu verringern. Die Bewohner können auch ein Zeitschaltprogramm für die verschiedenen Stromverbraucher ihrer Wohnung anlegen.

Den Bewohnern werden zwei umweltfreundliche Fahrzeuge zur Verfügung gestellt. Ein Elektroauto, das direkt vor Ort geladen werden kann und ein Bio-/Erdgasauto.

Tanja Peschel