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Die niedrigste Netzaufwandszahl weist System 4 mit knapp 20 % auf. Es muss also nur etwa ein Fünftel der benötigten Energie aus dem Netz bezogen werden. Der Rest wird durch die PV-Anlage – im Fall einer Wärmepumpe ergänzt durch Umgebungs- oder Erdwärme – selbst vor Ort produziert. Voraussetzung für so gute Werte ist jedoch, dass das Einfamilienhaus sowohl über thermische als auch elektrochemische Speicher verfügt und diese intelligent eingebunden werden.
Realisiertes versus mögliches Potential
Nun haben die vier getesteten Systeme sehr unterschiedliche Voraussetzungen: Zwei Systeme haben eine Luft-Wasser, zwei eine Sole-Wasser Wärmepumpe, zwei eine Batterie zusätzlich zum thermischen Speicher, zwei ausschliesslich einen thermischen Speicher und schliesslich haben auch die thermischen Speicher unterschiedliche Grössen. Beispielsweise sollte eine Sole-Wasser Wärmepumpe aufgrund der höheren Quelltemperatur weniger elektrische Energie zur Bereitstellung des Wärmebedarfs benötigen als eine Wärmepumpe mit Luft als Quelle.
Daher wurde mit Hilfe von Simulationen die mit dem jeweiligen System und den verbauten Komponenten theoretisch mögliche Netzaufwandszahl bestimmt. Diese ist in Abbildung 3 der im Test tatsächlich erreichten gegenübergestellt. Zwei der vier vermessenen Systeme schöpfen das mit der jeweiligen Systemvariante mögliche Potential bereits nahezu aus, bei den anderen beiden Systemen zeigen sich noch deutliche Verbesserungsmöglichkeiten. Die Systeme 1 und 2 weisen aufgrund von Ineffizienzen im System einen erhöhten elektrischen Gesamtenergieverbrauch auf und in der Folge auch einen höheren Netzbezug, was zu den höheren Netzaufwandszahlen führt. Ein wesentlicher Punkt war die Verbindung zwischen der Wärmepumpe und den thermischen Speichern.
Während in einem System sich die Anordnung der Wärmeübertrager in bestimmten Betriebszuständen als ungünstig erwies, wurde im anderen System durch die hohen Volumenströme der Wärmepumpe die thermische Schichtung negativ beeinflusst. Das Resultat in beiden Fällen war, dass die Wärmepumpe auf einem höheren Temperaturniveau als nötig arbeiten musste. Dies verschlechtert den Wirkungsgrad und erhöht somit den elektrischen Energieverbrauch.
Weitere wesentliche Erkenntnisse aus Tests und Systemsimulationen
Die Grundlage sollte daher immer ein gutes, korrekt installiertes System mit aufeinander abgestimmten Komponenten bilden. Ansonsten hilft auch die beste Speicherstrategie wenig. Grundsätzlich gilt vor allem für den thermischen Speicher: Es sollte nur zwischengespeichert werden, wenn in absehbarer Zeit auch eine sinnvolle Nutzung möglich ist. Beispielsweise macht es wenig Sinn, im Sommer Wärme für die Raumheizung zu speichern.
Grosse Unterschiede gibt es in der Effizienz der Speicher, welche oft weit unter den Erwartungen liegt. Bei Batterien wird von den Herstellern häufig nur der maximale Wirkungsgrad des eigentlichen Batteriemoduls angegeben. Entscheidend ist aber die Zykluseffizienz des gesamten Batteriesystems, für die vor allem Umwandlungsverluste des Batteriewechselrichters und Eigenverbrauch der Komponenten wesentlich sind. Bei kleinen Batterie-Heimspeichern sollte man auf den Standby-Verbrauch achten. So musste beispielsweise ein Batteriesystem im Test unter Berücksichtigung des Standby-Verbrauchs mit 50 % mehr Energie beladen werden, als es wieder zur Verfügung stellte. Gute Batteriesysteme sollten auch unter Berücksichtigung des Standby-Verbrauches eine Systemeffizienz von über 80 % erreichen.
Speicherstrategien: Thermische Speicher versus Batterien
Ein thermischer Speicher ist praktisch immer vorhanden und auch in der Neuanschaffung wesentlich günstiger als eine Batterie. Auch aus ökologischer Sicht ist es sinnvoller einen thermischen Speicher einzusetzen. Abbildung 4 zeigt beispielhaft die Ökobilanz eines 800-l-Kombispeichers, welcher Warmwasser und Raumwärme in einer Einheit speichert, und eines Batteriesystems mit 4 kWh nutzbarer Kapazität. Dargestellt ist der kumulierte Energieverbrauch beider Systeme, der für die Batterie mehr als dreimal so hoch ist wie für den Kombispeicher. Die Ökobilanz wurde nach dem Ansatz «von der Wiege bis zur Bahre» aufgestellt, beinhaltet also jeglichen Energieverbrauch von der Rohstoffgewinnung über die Produktion bis zur Entsorgung. In einem 800-l-Kombispeicher kann über eine Wärmepumpe in etwa ein Äquivalent zu 4 kWh elektrischer Energie gespeichert werden, die beiden Systeme haben also eine vergleichbare Kapazität.