Neubau, 135qm, was ist ökologischst und sinnvoll?

Moin Marmai,

dass eine Brennstoffzelle bei Dir wirtschaftlich bestenfalls grenzwertig ist, hast Du ja schon aus der Excel-Tabelle gesehen. Hinzu kommt, dass ich bei einem Neubau mit 41 kWh/m2 nicht garantieren kann, dass die BZ (wie in der Tabelle angenommen) für die Heizung acht Monate im Jahr durchläuft. Tut sie das nicht, ist die erzeugte Strommenge und damit der wirtschaftliche Vorteil geringer als die Tabelle errechnet. Und auch der Stromverbrauch liegt mit 3.500 kWh in einem Bereich, wo ich normalerweise eine Brennstoffzelle nicht mehr empfehle.

Andererseits halte ich bei der geplanten WP eine JAZ von 4,5 für extrem optimistisch, jedenfalls wenn Du eine Luft-WP ins Auge gefasst hast. Mit einer Grundwasser-WP oder mit einer Soleleitung im Garten (beides sehr teuer!) ist so eine JAZ möglich, aber bei Luft als Wärmelieferant würde ich im Jahresmittel einschl. Warmwasserbereitung für 4 Personen vorsichtshalber keine höhere JAZ als 3 einsetzen. Trotzdem halte ich in Deinem Fall eine WP für die beste Wahl.

Aber Dir geht es ja um die ökologischen Aspekte. Meiner Meinung nach kannst Du für den Stromverbrauch der Wärmepumpe ebenso wie für den substituierten Strom durch den Betrieb einer Brennstoffzelle ohne weiteres den deutschen Strommix ansetzen, das ist genau genug. Wenn Du zusätzlich eine PV-Anlage installierst und dann im Sommerhalbjahr die WP vorzugsweise tagsüber laufen lässt (ggf. mit einem geeigneten Wärmespeicher) könnte der erzeugte PV-Strom in dieser Zeit für Haushalt plus WP ausreichen und würde entsprechend CO2 sparen. Im Winterhalbjahr (insbesondere von November bis Februar) ist der Beitrag der PV dagegen sehr gering. Eine Brennstoffzelle könntest Du dagegen im Sommer vorzugsweise nachts laufen lassen, dann übernimmt die Stromerzeugung tagsüber die PV und die BZ substituiert in der Nacht Bezugsstrom (aus welchen Quellen, siehe unten).

Einen guten Überblick über die deutsche Stromerzeugung zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten bekommst Du übrigens hier, z.B. in den Rubriken "Leistung" (für den Strommix zu verschiedenen Tages- und Nachtzeiten) und "Energie" (z.B. Balkendiagramme zur täglichen, wöchentlichen oder monatlichen Stromerzeugung. Du wirst dort auch feststellen, dass Dunkelflauten zwar vorkommen aber seltener und kürzer sind als man so meint. Man sieht das recht gut, wenn man in der Rubrik "Leistung" die Monats-Charts z.B. für Oktober 2019 bis März 2020 betrachtet.

Was den CO2-Ausstoß der Brennstoffzelle betrifft: Die Panasonic-BZ z.B. in der Vitovalor (ein größeres Gerät kommt hier nicht in Frage) verbraucht pro Betriebsstunde 2,2 kWh Erdgas und erzeugt 0,75 kWh Strom und 1,1 kWh Wärme. Jetzt kann man wie folgt rechnen: Aus 2,2 kWh Erdgas entstehen ca. 440g CO2. Würden die 1,1 kWh/Bh Wärme stattdessen in einer Gastherme erzeugt (Eta = 95%), würden dafür ca. 230 g CO2 freigesetzt. Auf die Stromerzeugung der BZ entfallen somit ca. (440-230=) 210 g CO2 oder 280 g CO2/kWh.

Zum Vergleich: Bei Braunkohlestrom sind es etwa 1.200 g CO2/kWh, bei Steinkohle ca. 900, und bei Erzeugung in modernsten GuD Gaskraftwerken ca. 330 g/kWh. BZ-Strom ist also viel besser als Kohlestrom, während der Vorteil im Vergleich zu den besten Gaskraftwerken nur ca. 15% beträgt. Für die Wärmeerzeugung aus Erdgas müssen ca. 210g CO2/kWh angesetzt werden.

Eine Wärmepumpe, die mit dem deutschen Strommix (ca. 480g CO2/kWh) und einer JAZ = 3 arbeitet, verursacht dementsprechend ca. 160 g CO2 pro kWh Wärme. (bei einer JAZ 4,5 wären es 107 g, aber wie gesagt da glaub' ich nicht dran.)

Unterm Strich sieht das dann bei 3.500 kWh Stromverbrauch und angenommenen 6.150 kWh Wärmeverbrauch für Heizung (bei 150 m2) plus 3.150 kWh Wärmeverbrauch für TWW wie folgt aus:

Wärmepumpe: Stromverbrauch gesamt 3.500 kWh für den Haushalt und (9.300/3=) 3.100 kWh für die WP macht 6.600 kWh Stromverbrauch. Mit Strommix 480g/kWh wären das 3.168 kg CO2/Jahr.

Brennstoffzelle: Bei angenommenen 6000 Stunden Laufzeit (mehr werden es bestimmt nicht, eher weniger) werden 4.500 kWh Strom und 6.600 kWh Wärme erzeugt. Weitere 2.700 kWh Wärme kommen aus der Spitzenlasttherme. Verbraucht werden ca. 16.000 kWh Gas. Da der Strom-Eigenverbrauchsanteil für die ökologische Bilanzierung belanglos ist, rechnet man grob geschätzt wie folgt: CO2 aus Erdgasverbrauch 16.000*0,2 kg/kWh = 3.200 kg. Strombilanz: (Erzeugung 4.500kWh minus Verbrauch 3.500 kWh=) minus 1000 kWh, gibt mit Strommix 480 g/kWh eine Gutschrift von 480 kg. Insgesamt würden somit netto (3.200-480= 2.720 kg CO2 emittiert.

Die CO2-Ersparnis aus der Stromerzeugung einer PV-Anlage ist hiervon abzuziehen, aber bilanziell in beiden Fällen gleich viel (außer Du unterscheidest im Sommerhalbjahr zwischen Strommix Tag bzw. Nacht, das gäbe einen leichten Zusatzvorteil für die BZ).

Die Brennstoffzelle sieht also mit diesen Zahlen etwas besser aus, aber nicht so viel, dass ich dafür erhebliche wirtschaftliche Nachteile in Kauf nehmen würde.

Fazit: Rechne das mit deinen Werten nochmal nach, aber wenn die BZ dann nicht erheblich besser aussieht, würde ich bei der WP bleiben.

Gruß, Sailor

Ich frage mich warum hier immer JAZ 4 angezweifelt werden.

Moin,

unter anderem weil Du es leider nicht nachweisen willst/kannst. Ich hatte Dich ja schon mehrfach gebeten das anhand von Zählerwerten für Deine WP zu tun. Wie man sieht bin ich nicht der einzige der Wissen über Glauben stellt.

mfg

Zitat von Marmai

Hast Du zufällig einen Wert wie sich der Strommix bzgl. CO2/kWh in den letzen Jahren entwickelt haben

Guckst Du z.B. hier...

Wie sich das in Zukunft entwickelt, wissen die Götter. In 2020 sieht es wegen "Corona" bestimmt besser aus. Andererseits mehren sich die (Lobbyisten-)Stimmen, dass man wegen "Corona" angebliche Sonderbelastungen der Industrie für den Klimaschutz in den kommenden Jahren erstmal aussetzen soll. Was da langfristig rauskommt: Your guess is as good as mine.

Zitat von Marmai

Wenn der Strommix bei 480g CO2 liegt, wie groß sind die Verluste bis zum Hausanschluss?

Ein Drittel ist es bestimmt nicht. Ob bei der Zahl der sog. Kraftwerks-Eigenverbrauch (Unterschied zwischen Brutto- und Nettostromerzeugung) berücksichtigt wurde, steht im Kleingedruckten der jeweiligen Quelle (bin jetzt zu faul das selbst nachzusehen). Die Leitungsverluste betragen lt. dieser Quelle im Mittel ca. 5,7%.

Wie kommst Du auf eine PT2-Laufzeit von 6777h?

Gruß

Loule

Hallo Marmai,

schau mal hier.

Im Post #1 haste vielleicht einen Ansatz zu möglichen Laufzeiten. Diese wurden von mir in die angehängte Tabelle eingetragen.

Im Post #106 gibt es weitere Vergleichswerte.

In der unten angehängten, leider lückenhafte Tabelle, findest Du ebenfalls Werte. Dort findest Du Werte von Mestapholes und Brainee, deren Immobilie am ehesten mit Deiner vergleichbar sind. Aber beachte bei Brainee, dass da noch ein Pool vorhanden ist.

Diese Daten geben Dir vielleicht eher ein Gefühl für die zu erwartenden Laufzeiten.

Gruß

Loule

Zitat von sailor773

(Hast Du zufällig einen Wert wie sich der Strommix bzgl. CO2/kWh in den letzen Jahren entwickelt haben)

Guckst Du z.B. hier...

Kleine Anmerkung: Solche Statistiken zur Bewertung von Wärmepumpenstrom haben zwei Schwachstellen:

1. Es sind Strom-Erzeugungszahlen, nicht Verbrauchszahlen. Nun ist es aber leider so, dass unser Strom vorwiegend dann ins Auslang verkauft wird, wenn EE-Strom im Überschuss und gekauft wird, wenn "Dunkelflaute".

2. Umgekehrt die WP dann am meisten Strom verbrauchen, wenn "Dunkelflaute".

Imho sind solche Statistiken auch viel Schönfärberei. Eine reale Bewertung von WP-Strom ist mir bisher nicht bekannt.

Zitat von bluwi

Eine reale Bewertung von WP-Strom ist mir bisher nicht bekannt.

Wenn man da keine Doktorarbeit draus machen aber eine realistische Schätzung haben will, ist es m.E. hinreichend genau, den Strommix (bzw. dessen CO2-Ausstoß) z.B. mit Hilfe der Fraunhofer-Website für die letzten 12 oder 24 Monate im Monatsmittel zu errechnen und mit den erwarteten monatlichen WP-Laufzeiten zu gewichten. Sofern man die nicht hat (sondern nur den jährlichen Wärmeverbrauch), kann man z.B die pauschalen Gewichtungen nehmen, die von den Heizkostenverteiler-Firmen bei Mieterwechsel herangezogen werden. (Der Strommix ändert sich jedes Jahr zugunsten der EE. Allerdings fürchte ich, dass wir 2021/22 mit dem endgültigen Ausstieg aus der Kernkraft noch mal eine Steigerung des CO2-Ausstoßes bekommen. So gesehen sind die 2019er Werte für die nächsten fünf Jahre wahrscheinlich nicht so verkehrt.)

Wie viel Strom ins Ausland verkauft wird ist für die Bewertung des CO2-Ausstoßes einer WP völlig egal. Im Gegenteil: Je mehr WP's es gibt, desto weniger Strom muss im Winterhalbjahr ins Ausland verkauft werden.

Dass Wärmepumpen bei "Dunkelflaute" am meisten Strom verbrauchen stimmt so auch nicht. WP's laufen und verbrauchen genau dann am meisten Strom, wenn es draußen kalt ist. Ob zu dem Zeitpunkt Wind weht oder nicht, spielt keine Rolle. Richtig ist natürlich, dass Dunkelflauten im Winter häufiger auftreten als im Sommer. Aber das ist m.E. bei einer Berechnung nach Monatsmitteln statistisch mit ausreichender Genauigkeit abgedeckt.

Zitat von sailor773

ist es m.E. hinreichend genau, den Strommix (bzw. dessen CO2-Ausstoß) z.B. mit Hilfe der Fraunhofer-Website für die letzten 12 oder 24 Monate im Monatsmittel zu errechnen

Da bin ich 100% bei Dir. Das Ergebnis ist ja nur eine Peilung und ändert sich auch fortwährend, da macht eine hohe Präzision der Zahl keinen Sinn.

Zitat von sailor773

Wie viel Strom ins Ausland verkauft wird ist für die Bewertung des CO2-Ausstoßes einer WP völlig egal. Im Gegenteil: Je mehr WP's es gibt, desto weniger Strom muss im Winterhalbjahr ins Ausland verkauft werden.

Hier bin ich allerdings anderer Ansicht. Imho ist nur der VERBRAUCHsmix innerhalb des Landes maßgebend. Wenn wir alle Fossilen Kraftwerke bei uns abschalten und den Strom von außerhalb kaufen, können wir nicht so tun, als wären wir 100% sauber. Umgekehrt wird meine WP im Winter mit fossilem Strom gefüttert, auch wenn wir im Sommer PV-Strom verkaufen.

Zitat von sailor773

Dass Wärmepumpen bei "Dunkelflaute" am meisten Strom verbrauchen stimmt so auch nicht. WP's laufen und verbrauchen genau dann am meisten Strom, wenn es draußen kalt ist.

Zitat von sailor773

Dass Wärmepumpen bei "Dunkelflaute" am meisten Strom verbrauchen stimmt so auch nicht. WP's laufen und verbrauchen genau dann am meisten Strom, wenn es draußen kalt ist. Ob zu dem Zeitpunkt Wind weht oder nicht, spielt keine Rolle. Richtig ist natürlich, dass Dunkelflauten im Winter häufiger auftreten als im Sommer. Aber das ist m.E. bei einer Berechnung nach Monatsmitteln statistisch mit ausreichender Genauigkeit abgedeckt.

Natürlich gibt es keine direkte Abhängigkeit der WP zur Dunkelflaute. Aber indirekt ist es nun mal so, dass die kalten Perioden mit Hochdruckgebieten im Winter einhergehen und im Winter bringen Hochdruckgebiete kaum Wind. Und dann ist es halt auch bzw. gerade im Winter in der Nacht deutlich kälter. Also zeitlich fällt der höchste Bedarf der WP in Dunkelflauten. Und nein, das wird durch ein statistisches Monatsmittel nicht kompensiert, weil die Werte nicht zufällig verteilt sind, sondern der maximale Verbrauch auf den minimalen EE-Mix synchronisiert ist. Besonders hart trifft das dann die LWWP, weil da noch der schlechteste COP obendrauf multipliziert wird.

Damit da kein Missverständnis aufkommt: Schon vor 55 Jahren hat sich mein Vater mit WP rumgeschlagen (weil mit „sauberem Atomstrom“ heizen ist gut), da gab es die fast noch nicht. Und auch ich heize selbst seit 20 Jahren mit WP (und Holz). D. h. ich habe keine negative Einstellung zur WP, ich versuche nur, an den gefärbten Brillen vorbeizuschauen und zwar bei jeder Technologie.