Brennstoffzelle zusätzlich zur PV-Anlage um 100 Prozent autark zu werden?

AusWW · 26. Juni 2019

Guten Abend,

Was die Pv-Anlage betrifft war ich nicht schlau genug, vor der Auftragsvergabe im photovoltaikforum Rat anzufragen. Den Fehler möchte ich nun im nächsten Schritt nicht wiederholen. Mir schwebt die Idee vor, mithilfe einer Brennstoffzelle die elektrische Autarkie möglicherweise in die Nähe von 100% zu bringen. Dabei gehe ich davon aus, dass es durchaus schwierig wird das wirtschaftlich zu bewerkstelligen.

Verbrauchsdaten

Jährlicher Stromverbrauch: 8500 kWh

Jährlicher Brennstoffverbrauch: 24500 kWh Gas

Derzeitige Heizung

Energieträger der Heizung: Gas

Alter und Typ der der Heiztechnik: Vissmann Brennwertgerät 7 Jahre

Ist bereits eine Solarthermie vorhanden: 10m2 seit 7 Jahren

Vorhandener Heizungspufferspeicher und Größe: Schichtspeicher mit WW-Einsatz 1000l

Art der Warmwasserbereitung und Vorratsvolumen: über den Schichtspeicher-Einsatz

Gibt es ein besonderes Strom-/Wärmeverbrauchsverhalten: An heissen Sommertagen 2 Klimaanlagen, 2 Wohnungen

Hydraulischer Abgleich durchgeführt: ja

Temperaturen der Heizkreise: Vorlauf 60 Grad

Art der Heizkörper: normale Flachheizkörper

Immobilie und Rahmendaten

Beheizte Fläche, Anzahl Bewohner: ca. 180 m2 Wohnraum, 2 Bewohner

Art und Baujahr der Immobilie: 1980, Massivbauweise Bimshohlblock

Erfolgte Modernisierungen: vor 7 Jahren neuer Brennkessel, Solarthermie mit Speicher + 1 sporadisch genutzter Holzofen mit Wärmetauscher im Wohnzimmer mit Anschluss an den Pufferspeicher

Weitere geplante Modernisierungen: aktuell ist nur die Fragestellung ob eine kleine Brennstoffzelle ca. 700-1200W Sinn macht;

Potentiell nächstes Jahr wieder ein e-Auto

Zweiter Abgasstrang für BHKW frei: nein

Erdgasanschluss vorhanden oder möglich: ja

Zusammenschluss von Nachbarhäusern möglich: Nein

Die PV - Anlage hat eine Leistung von 14kWp, dazu haben wir auch einen Speicher BYD 14kWh installieren lassen.

SHM 2.0 steuert die ganze PV-Anlage.

Beim suchen im Netz habe ich bisher den Vissmann PA2 und den Dachs 0.8 gefunden, die gefühlt zu legen Vorstellungen passen würden.

Und der Zeit, in der die Pv- Anlage ausreichend Strom liefert, wird auch die Solarthermie genug Wärme liefern.

Für das Winterhalbjahr erwarte ich, da. 3000 kWh El. Energie zukaufen zu müssen.

Gibt es eine sinnvolle Lösung mit einigermaßen sicher planbaren Kosten?

Viele Grüße, Klaus

sailor773 · 27. Juni 2019

Moin Klaus,

mal unabhängig von der Frage ob sich das rechnet, wäre aus meiner Sicht bei Eurem Stromverbrauch und mit Solarthermie unter den Brennstoffzellen nur eine BlueGen geeignet. Mit einer Leistung von 1,5 kW(el) läuft die das ganze Jahr durch und erzeugt ca. 13.000 kWh Strom. Ich schätze mal, dass Du damit ca. 80-85% Deines Stromverbrauchs schon ohne Speicher abdecken könntest. Mit dem Boliden von Speicher halte ich annähernd 100% Autarkie für erreichbar, auch mit E-Auto.

Der Vorteil der BlueGen ist, dass sie nur wenig Wärme erzeugt (das aktuelle Modell hat ca. 850 W(th) und als m.W. einzige Brennstoffzelle am Markt auch mit der Solarthermie klar kommt. Allerdings bedeutet das, dass die BlueGen-Wärme im Sommer (wo die ST den Wärmebedarf komplett abdeckt) ungenutzt über Dach geht und der Gesamtwirkungsgrad des Gerätes dann auf 50% (Hs) zurückgeht.

Der größte Teil des PV-Stroms müsste dann eingespeist werden, weil die BZ auch im Sommer den ganzen Tag durchläuft und den Strombedarf weitgehend abdeckt.

Die Alternative wäre aus meiner Sicht nicht eine Viessmann PT2 (die kommt mit der ST-Anlage nicht klar), sondern ein konventionelles BHKW wie das NeoTower 2.0 mit modulierend 1,1-2,0 kW(el) und 3,8-5,2 kW(th). Das läuft wärmegeführt, d.h. so lange v.a. im Sommer die ST den Wärmebedarf vollständig abdeckt, steht es. Dadurch ergibt sich v.a. im Sommerhalbjahr ein deutlich höherer Eigenverbrauchsanteil von PV-Strom und insgesamt ein niedrigerer Erdgasverbrauch. Dass das BHKW im Sommer auch nachts steht (weil die ST tagsüber den Wärmespeicher geladen hat), macht in Eurem Fall nichts, weil dann der von der PV tagsüber geladene Stromspeicher den Strombedarf abdeckt. Auch damit lassen sich in Eurem Fall wohl annähernd 100% Autarkie realisieren.

Beide Alternativen benötigen im Winterhalbjahr eine Zusatzheizung: Bei Euch kein Problem, weil die existierende Viessmann-Therme diese Aufgabe einwandfrei erfüllen kann. Mit der BlueGen wird die Zusatzheizung weiter etwa 70-80% des Wärmebedarfs abdecken. Mit einem NeoTower schätze ich diesen Anteil eher auf 10-20%. Ob die Brennwerttherme dadurch aber länger hält und/oder weniger oft gewartet werden muss, kann ich nicht sagen.

Unter rein wirtschaftlichen Kriterien dürfte sich beides nicht rechnen, aber wer bereits einen 14 kWh-Stromspeicher installiert hat, für den ist Wirtschaftlichkeit wohl sowieso nicht entscheidend. Ich würde mir daher an Deiner Stelle für beide Alternativen mal ein Angebot machen lassen. Bei annähernd vergleichbarer Wirtschaftlichkeit würde ich die Alternative mit dem insgesamt geringeren Erdgasverbrauch wählen, d.h. das konventionelle BHKW.

Gruß, Sailor

GM1967 · 27. Juni 2019

Gegenüber Sailor meine ich, daß die PA 2 sehr wohl passt (er hat anscheinend die PT mit der PA verwechselt). Die BSZ soll ja hauptsächlich Grundlast decken. Für ein E Auto reicht das aber nicht. Dafür muß man ne Klasse höher denken. also zB nen Dachs 2,9.

Der Dachs 0,8 hat die gleiche BSZ wie bei Viessmann. Allerdings ist der Dachs wie Viessmann PT2 ein Komplettsystem und noch nicht lieferbar.

sailor773 · 27. Juni 2019

Zitat von GM1967

er hat anscheinend die PT mit der PA verwechselt

Stimmt, da habe ich mich verschrieben. Unabhängig davon ist die Panasonic-Brennstoffzelle in der PA2 dieselbe wie in der PT2, hat die gleiche elektrische (und thermische) Leistung und unterliegt denselben betrieblichen Limitierungen.

Zitat von GM1967

Gegenüber Sailor meine ich, daß die PA 2 sehr wohl passt

Leider nein. Zum einen erzeugt sie weniger Strom als benötigt wird: 8.500 kWh Stromverbrauch im Jahr bedeuten nun mal durchschnittlich 23,3 kWh am Tag, schon ohne E-Auto. Die PA2 bringt aber maximal 18 kWh/Tag. Wenn die PV wegen Schnee auf den Modulen (oder wochenlangem Hochnebel) im Winter nichts oder kaum was bringt, langt das nicht.

Bedeutsamer ist aber folgendes Zitat aus dem technischen Datenblatt der PA2 (gleichlautend mit PT2):

Zitat

Der Betrieb von Vitovalor PA2 in Verbindung mit Solarthermie ist nicht möglich.

Woran genau das liegt, und insbesondere ob man womöglich mit einem gewissen Aufwand (z.B. über eine vollständige hydraulische Entkopplung von Heizkreisen und ST-Speicher) dieses Verbot technisch umgehen kann, ist die Frage. Hinzu kommt aus meiner Sicht das Risiko, dass (falls es jemals zu einem größeren Schaden an der BZ kommen sollte) der Hersteller die Regulierung über den Vollwartungsvertrag ablehnen könnte mit dem Hinweis, dass die BZ regelwidrig im Parallelbetrieb mit einer Solarthermie gearbeitet habe. Also ich würde das jedenfalls nicht riskieren.

AusWW · 27. Juni 2019

Vielen Dann für die bisherigen Infos und Anregungen. Fürs Licht ist das Haus schon eine Weile auf LED umgestellt, dafür laufen in der heissesten Zeit 2 Klimaanlagen. Daher vermute ich, dass in unserem Haus der elektrische Energiebedarf im Sommer höher ist, als im Winter. Deshalb habe ich die Größenordnung von PA2 / Dachs 0.8 im Auge.

Falls wieder ein E-Auto kommt, so wird das unterdurchschnittlich zum Verbrauch beitragen; es wird nur auf ca. 5000km p/a kommen.

Was natürlich für die PA2 das Ende bedeutet, ist die Tatsache, dass die Kombination mit Solarthermie ausgeschlossen wird. Das verstehe ich nicht. Die Brennstoffzelle wird noch sicher ähnlich wie das Brennwertgerät im Stackpuffer oben eingespeist, die Solarthermie ganz unten. Das macht doch im Puffer, ausser im Sommer, wo ich die Brennstoffzelle aus lassen möchte, nicht mehr Unterschied als eine leicht überhöte Rücklauftemperatur der Heizkreise, oder?

Das empfohlene BHKW schaut für mich recht interessant aus, liefert aber gefühlt möglicherweise schon zu viel Energie, um wirklich viele Betriebsstunden p/a zusammen zu bekommen. Die elektrische Grundlast liegt bei uns bei ca. 700W.

Gibt es noch kleinere empfehlenswerte BHKW oder eine BSZ die bei uns passen könnten?

Der Dachs läuft ;) · 27. Juni 2019

Sehe das alles genauso, da es hauptsächlich um Autarkie geht und wirtschaftlichkeit an 2. Stelle zu stehen scheint würde ich auch zum BHKW raten, da das nicht durchlaufen muss. Sollten mindestens 2kW Klasse sein, wenn in den nächsten 15 Jahren ein E-Auto geplant ist würde ich da lieber etwas höher ansetzen. Modulierend würde sicher nicht schaden.

Der NT mit 1.1kW + scheint ganz passend zu sein, da bei 700 W grundlast noch ca. 300 Watt in die Batterie gehen können die ja auch noch geladen werden soll um in den Lastspitzen ihren Beitrag zu leisten.

AusWW · 27. Juni 2019

Hatte eben einen Anruf von Seiten eines BSZ- Anbieters und nun verstanden, warum Solarthermie nicht mit BSZ geht: zumindest ein BSZ-Typ verträgt keine längers Stillstandzeit, die bei Solarthermie auf dem Dach zumindest im Sommer zu erwarten ist. Anders als beim BHKW bedeutet für die BSZ ein längerer Stillstand wohl den Tod des Stacks. Hat also nicht, so wie ich vermutet hatte, was mit der Regelung der Wärmeabgabe in den Pufferspeicher zu tun.

Wenn für alle Arten der BSZ gilt, dass eine mehrwöchentliche / monatelange Stillstandzeit unzulässig ist, dann ist diese schöne neue Technik für mich wohl vorerst raus.

AusWW · 27. Juni 2019

Was BHKW betrifft, habe ich bisher noch nicht viel gegoogelt, da ich bisher mit einer BSZ geliebäugelt habe. Gibt es noch andere gleichwertige BHKW wie der NeoTower 2.0.? Hat der besondere Vorteile/Eigenschaften?

Bernigo · 27. Juni 2019

Code

NeoTower 2.0.? Hat der besondere Vorteile/Eigenschaften?

ich kann nur über den NeoTower 2.6 berichten, dieser läuft bei mir seit dem 9. April 2018 und hat bis jetzt 7500 störungsfreie Stunden gelaufen. Der Kundenservice von RMB ist sehr gut, ich habe keinen Grund zum meckern.

Viele Grüße

Bernogo

Der Dachs läuft ;) · 27. Juni 2019

Mal ne andere Frage, geht es dir um Autarkie oder um Unabhängigkeit?

AusWW · 28. Juni 2019

Bernigo: Danke, das hört sich für mich sehr gut an.

Was Autarkie vs Unabhängigkeit betrifft, so kann ich noch nicht erkennen, wie sich das genau bei der Auslegung auswirkt. Unabhängig im Sinne dass ich keinen Stromlieferanten mehr brauche ist nicht dass Ziel. 100% Autarkie muss es auch nicht werden.

Ich möchte in der Lage sein, möglichst mehr als nur ein paar Stunden die el. Energieversorgung im Hause in einer Größenordnung von mindestens 500W aufrecht zu erhalten, ein Teil davon, weil ich von Geräten abhängig bin und, wenn ich grade aufrüste, dann gleich auch soviel, dass zumindest Zentralheizung und Kühlgeräte weiterlaufen.

Wenn sich über diesen Mindestwunsch eine etwas grössere Lösung sinnvoll anbietet, dann bin ich auch dafür offen, solange zumindest die Kosten die dadurch dazukommen wirtschaftlich den Preis pro kWh nicht erhöht.

Ich hoffe so die Motivation hinreichend genau beschrieben zu haben, um die Auslegung der Grösse des notwendigen BHKW zu bestimmen.

GM1967 · 28. Juni 2019

Und ich kann zum Dachs Gen2 sagen, daß er seit Inbetriebnahme im Dezember über 3300 Bh gesammelt hat. Ist zwar der 5,5 kw, aber der kleine 2,9 ist gleich - nur leistungsmäßig begrenzt.

Der Dachs ist für mich eine stabil aufgebaute Maschine, ohne die ganzen Kühlwasserschläuche anderer BHKWs. Übrigens war das ein Austausch, der Vorgänger-Dachs war 21 Jahre alt und hatte rund 90.000 Bh mit dem ersten Motor....

Der Dachs läuft ;) · 28. Juni 2019

Das stimmt, Dachse sind robust. Vor allem die Gasmaschinen, und inzwischen gibt es die anderen ja wegen TA Luft nicht mehr (neu) zu kaufen. Ich bin mit meinem HR und RS auch zufrieden

GM1967 · 28. Juni 2019

Längere Stillstandszeit vermindert Lebensdauer? Hab ich noch nie gehört.

SOFC (Blue gen) soll durchlaufen, da Starts die Lebensdauer negativ beeinflussen. Bei PEM (Vitovalor, Dachs)ist dieses Problem nicht so groß, da geht 1 Start pro Tag.

Teilen