Jahresauswertung Wohnbauprojekt Linz

Nachdem in der Steiermark schon mehrere Wohnbauprojekte mit photovoltaischer Warmwasserbereitung ausgerüstet wurden, war es endlich auch in Oberösterreich, dem Heimatbundesland von my-PV, so weit. Ziel war es, neben der Demonstration der technischen Machbarkeit, Wohnbaugenossenschaften, Bauträgern und Fördergebern für die Zukunft eine einfache, kostengünstige und ökologische Alternative zur konventionellen Solarthermie zu bieten.

2019 wurde im Linzer Hafenviertel ein Mehrparteienhaus mit 14 Wohneinheiten ausgestattet. Die Wohnbaugenossenschaft entschied sich dabei bewusst für eine netzautarke Gleichstromvariante, bei welcher der Solarstrom ausschließlich für die Warmwasserbereitung verwendet wird.

Zudem haben wir ein eigenständiges System zur Anlagenüberwachung und Messdatenerfassung entwickelt, installiert und betrieben. Das Monitoring der Anlage lief unabhängig von der Messtechnik der wissenschaftlichen Begleitmessung der Fachhochschule Oberösterreich. Zweck dieser Begleitmessung war es, die Erkenntnisse und Aussagen auch von unabhängigen Experten verifizieren zu lassen. Ein kleiner Spoiler vorweg: Die Fachhochschule Oberösterreich hat die Richtigkeit unserer Aussagen bestätigt.

Vorteile des PV-Stroms zur Warmwasseraufbereitung

 Die Nutzung von PV-Strom für die Warmwasseraufbereitung ist ein junges Thema, hat sich aber in den letzten Jahren rasant entwickelt. Technisch bietet unser Ansatz „Kabel statt Rohre“ eine lange Liste an Vorteilen, insbesondere gegenüber traditionellen solarthermischen Systemen:

• 90 % weniger Kupfer

• keine Leitungen, Pumpen, Ventile, Ausdehnungsgefäße, Frostschutzmittel

• keine Wartung

• Photovoltaikmodule arbeiten effizienter

• saubere Sonnenenergie wird erst am Ort des Warmwasserbedarfs in Wärme umgewandelt

Somit fallen sämtliche Wärmeverluste an Rohrleitungen weg und der Installationsaufwand zur Verkabelung ist vergleichsweise gering.

Trotz all der Vorteile ist dieses Konzept noch nicht weitreichend angenommen. Stand der Technik ist nach wie vor eine zentrale Wärmequelle, oft solarthermisch unterstützt.

Rohrleitungsverluste vermeiden

Diese Energieverluste gibt es beim Wohnbauprojekt im Linzer Hafenviertel nicht. Zur Wasserversorgung wurden lediglich Kaltwasserleitungen zu den Boilern in die Wohnungen verlegt. Zirkulations- bzw. Verteilungsverluste gibt es nicht. Mittels Stromzählung wird laufend bestimmt, wie viel Energie von der Photovoltaik stammt und wie viel als Backup aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wird. Das Verhältnis dieser beiden Größen ergibt den sogenannten Warmwasser-Autarkiegrad bzw. solaren Warmwasser-Deckungsgrad.

Konstante Trinkwasserhygiene

Kleine dezentrale Warmwasserspeicher – wie oben genannte Boiler – sind im Wohnungsbau in den hygienerelevanten Normen ausgenommen. Die sogenannte thermische Desinfektion des Trinkwassers ist nicht erforderlich. Das reduziert einerseits den Planungs- und Materialaufwand in der Umsetzungsphase und andererseits auch den Energiebedarf im späteren Betrieb.

Die Trinkwasserhygiene ist dabei jederzeit gewährleistet. Wo kein warmes Wasser im Kreis fließt, bilden sich auch keine schädlichen Keime.

Verändertes Bewohnerverhalten

Die dezentrale Warmwasserbereitung schärft aber auch das ökologische Benutzerverhalten. Den eigenen „Vorrat“ in der Wohnung zu haben, bewegt die Bewohner zu mehr Sparsamkeit. Wie im eigenen Haus ist man “Herr über den eigenen Warmwasservorrat” und kann durch sein Verhalten den solaren Deckungsgrad ganz einfach zum Positiven verändern.

Projektbeschreibung

Für jede der 14 Wohneinheiten gibt es eine separate, nicht netzgekoppelte Photovoltaikanlage, mit jeweils 1,36 kWp (vier 340 Wp Module). Der Solarstrom aus diesen Anlagen wird ausschließlich den Warmwasserbereitungs-Geräten „ELWA“ zugeführt. Diese Geräte sind in den einzelnen Wohnungen in den 150 Liter Boilern eingebaut.

Tagsüber wird somit Gleichstrom von den PV-Modulen zur ELWA transportiert, die das Warmwasser im Speicher erhitzt. An Tagen mit geringer Sonneneinstrahlung wird bei Bedarf zusätzlich Haushaltsstrom bezogen. Somit kann die Warmwasserversorgung mit ELWA jederzeit sichergestellt werden. Ein Wechselrichter ist bei dieser Art der PV-Anlage nicht erforderlich, da der Strom nicht ins Netz eingespeist wird. Damit entfallen auch sämtliche Anschlussgenehmigungen und die Installation ist äußerst einfach.

Die Warmwasserbereitung ist in diesem Projekt komplett von der Gebäudeheizung getrennt. Dadurch benötigt das Wohnobjekt keinerlei rohrleitungsgebundene Wärmeverteilung zur Wassererwärmung. Neben der Heizungsanbindung gibt es pro Wohnung nur eine Zuleitung für Kaltwasser. Die Solarenergie wird erst dort in Wärme umgewandelt, wo sie benötigt wird.

Abbildung 1: Konzeptdarstellung mit Monitoringsystem im Keller

Betriebsoptimierung für Warmwasser mit Photovoltaik

Unsere ursprüngliche Empfehlung war es, die Sicherstellungstemperatur auf 50 °C einzustellen. Bei diesem Wert sind in der Regel alle individuellen Bedarfe der Bewohner erfüllt. Doch die Bewohner einigten sich auf 60 °C.

Positive Ergebnisse der Temperaturanpassung

Diese Optimierung brachte den erwarteten Effekt: In den zwei folgenden Säulendiagrammen sind die Betriebsjahre 2020 und 2021 direkt gegenübergestellt. Die blauen Balken zeigen die von den 14 ELWA Geräten abgegebenen Energiemengen, wobei sich dieser Betrag immer aus dem photovoltaischen Energieanteil (grün) und dem Netzbezug (grau) zusammensetzt. Das Verhältnis dieser Energien bezeichnet man als den solaren Warmwasser-Deckungsgrad. Dieser wird durch die dunkelgraue Linie veranschaulicht und wie folgt berechnet:

Ab der Umstellung verbesserte sich dieser Wert bis zum Sommer in jedem Monat in einem Ausmaß von 16 bis 26 Prozentpunkten und erreichte im Juli 2021 ein Allzeithoch von 81 %.

Abbildung 2: Langzeitdatenanalyse Jänner 2020 – November 2021

In der Jahresbetrachtung lag der solare Warmwasser-Deckungsgrad 2020 durch die hohe Warmwasser-Sicherstellungstemperatur von 60 °C bei nur 37 %. 2021 (mit dem Betrachtungszeitraum Jänner – November) beträgt der Wert jedoch bereits 50 % und das, obwohl die Sicherstellungstemperatur erst Ende März 2021 reduziert wurde.

Warmwasseraufbereitung mit Photovoltaik ausweiten

Dank unserer Produkte ist nun jener Stand der Technik erreicht, um diese Anwendung auch in anderen Wohnbauprojekten umzusetzen. Unser Konzept der solarelektrischen Wärmeversorgung funktioniert und ist replizierbar.

Wenn auch Sie an einem ähnlichen Projekt interessiert sind oder konkrete Fragen zum Einsatz unserer Lösungen im Wohnungsbau haben, dann empfehlen wir Ihnen einen Blick auf folgende Info-Seite.