Brennstoffzelle fürs KFW Effizienzhaus

  • Hallo zusammen,


    seit einiger Zeit lese ich mich nun eifrig in das Thema Brennstoffzellentechnologie ein. Dieses Forum hier ist ein wunderbarer Ort dafür, daher schonmal vielen Dank an dieser Stelle.

    Ich komme selber aus dem Baubereich und beschäftige mich im Rahmen der Bauphysik selber recht häufig mit energetischer Bilanzierung, Gebäudebewertung, ENEV usw. und stecke daher grundlegend ganz gut in der Thematik. Wenn es in Richtung TGA, Anlagentechnik geht bin ich jedoch nicht allzu gut bewandert. Ich hoffe daher hier noch etwas fundierten Input zu erhalten und vielleicht den ein oder anderen Vorschlag mitzunehmen.


    Zunächst möchte ich für das erste Bild die Bestandssituation beschreiben.

    Es handelt sich bei dem betrachteten Gebäude um ein Zweifamilienhaus im Berliner Norden. Das Haus wurde um 1930 errichtet und hat mehrere Umbauten mitgemacht.
    Das Haupthaus hat ca. 80m² brutto Grundfläche (EG, 1.OG, nicht ausgebauter Dachstuhl) mit Mansarddach. das 1.OG liegt in der steilen Mansarddachfläche.

    Ein zweigeschossiger Anbau mit ca. 50m² brutto Grundfläche wurde in mehreren Abschnitten dazu gebaut. (EG beheizte Garage brutto 35m² + passiv beheizte Waschküche brutto 15m²; 1.OG brutto 50m² Wohnraum)
    Das Außenmauerwerk ist zweischalig mit 6cm Luftschicht zwischen Innen- und Außenschale. Das EG liegt Hochparterre (ca. 1,0m über Gelände). Der Keller ist unbeheizt und tendenziell feucht (hohes Schichtenwasser), mit einer Raumhöhe von ca. 1,75m. Der Anbau ist einschalig gemauert.

    Der energetische Zustand ist desaströs, der Endenergiebedarf beträgt > 350 kwh/m²a. Die beheizte Fläche beträgt netto ca. 200m².


    Bei der anstehenden Sanierung wird das Haus zu einem Einfamilienhaus zusammengelegt. Die wesentlichen Punkte der Sanierung sind die energetische Sanierung der Gebäudehülle, der komplette Neuaufbau der Heizungsanlage inkl. Steige- und Verteilungsleistungen, neue Elektroverteilung, Innenausbau.


    Ziel der Sanierung ist ein KFW Effizienzhaus 115, vielleicht auch 100. Das Gebäude wird sich mit wirtschaftlichen Maßnahmen nicht auf ein Niedrigenergiehaus trimmen lassen (soll auch nicht das Ziel sein) und daher prinzipiell Energiehungrig bleiben. Die Angabe der Verbrauchsdaten ist schwer vorzunehmen da das Haus die letzten Jahre von nur einer Person benutzt wurde (lediglich das EG). Bezogen wird das Haus von zwei Erwachsenen und zwei Kindern (0,5 und 3 Jahre). Ich werde daher versuchen die Daten die ich vorliegen habe und die Verbräuche mit denen ich rechne (Bilanzierung des sanierten Gebäudes liegt noch nicht vor) in der nachfolgenden Tabelle zu erläutern.


    Verbrauchsdaten

    Jährlicher Stromverbrauch: 2500 kwh (Bei der Benutzung durch 4 Personen gehe ich von ca, 3500 - 4000 kwh aus)

    Jährlicher Brennstoffverbrauch: 37.000 kwh (bei ca. 24°C Raumtemp im EG, eine Person). Ich schätze den Brennstoffverbrauch im sanierten Gebäude und 4 Personen auf 25- 30.000 kwh


    Derzeitige Heizung

    Energieträger der Heizung: Gas

    Alter und Typ der der Heiztechnik: Vaillant VRC 21/4-1 XEU HL/PB, ca. 30 Jahre alt

    Ist bereits eine Solarthermie vorhanden: Nein

    Vorhandener Heizungspufferspeicher und Größe: Kein Heizungspuffer

    Art der Warmwasserbereitung und Vorratsvolumen: Gas zentral, TW Speicher geschätzt 150l

    Gibt es ein besonderes Strom-/Wärmeverbrauchsverhalten: Nein

    Hydraulischer Abgleich durchgeführt: Nein

    Temperaturen der Heizkreise: 70 - 80°C

    Art der Heizkörper: Guss Gliederheizkörper


    Immobilie und Rahmendaten

    Beheizte Fläche, Anzahl Bewohner: ca. 200m², 4 Personen

    Art und Baujahr der Immobilie: ZFH, 1930

    Erfolgte Modernisierungen: Fenster neu 1995, Dach neu gedeckt und gedämmt (Mansarde) 2006, 2007 Dämmung oberste Geschossdecke (Zwischensparrenbereich 5cm Polystyrol)

    Weitere geplante Modernisierungen: WDVS am Anbau, Einblasdämmung Zweischaliges Mauerwerk, Dämmung oberste Geschossdecke, Im Bedarfsfall Fenster neu, Türen neu.
    Fußbodenheizung im EG ca. 60 m² Wohnfläche, Rest vermutlichen mit normalen HK (große Flächen, hoher Strahlungsanteil) oder einen Teil vom OG ebenfalls mit Fußbodenheizung ca. 60m² Wohnfläche, angestrebter Vorlauf zw. 30 und 40°C

    Zweiter Abgasstrang für BHKW frei: BHKW soll mangels Höhe im Keller und Feuchtigkeit in der Waschküche errichtet werden, Reaktivierung alter Garagenzug oder Edelstahlrohr an Fassade

    Erdgasanschluss vorhanden oder möglich: vorhanden

    Zusammenschluss von Nachbarhäusern möglich: nein


    Für das Erreichen eines KFW Effizienzhauses ist es notwendig alternative Heiztechnologien einzubinden. Ich habe schon etliche Kombinationen durchgekaut und bin letztendlich bei der Brennstoffzelle hängen geblieben. Zunächst hatte ich die Kombination Gasbrennwert und Solarthermie favorisiert und wollte das Ganze mit PV ergänzen. (Ca. 30m² Süddach vorhanden, Neigung 30°). Würde der Energiebedarf niedriger sein kämen auch Kombinationen mit Wärmepumpe in Betracht. Ich gehe aber davon aus, dass der Bedarf so Hoch sein wird, dass das keinen Sinn macht. Generell halte ich nur etwa von WP bei sehr niedrigem Bedarf. Die Pelletheizung habe ich aus mehreren für mich unattraktiven Aspekten verworfen. Die Berechnung der PV Anlage hat ebenfalls ein zweifelhaftes Ergebnis ergeben. Ohne hohen Eigenverbrauch/ Speicher mMn unrentabel bei der aktuellen Einspeisevergütung.
    Der anliegende Gasanschluss ist in der Gesamtbetrachtung ebenfalls nicht zu vernachlässigen...


    Zwei BZ Modelle habe ich bereits über die Hersteller abgefragt. Den Dachs 0.8 und die PT2, etwas anderes kommt vermutlich nicht in Frage.

    Mit einem lokalen Vissmannheizungsbauer hatte ich bereits einen Ortstermin. Das war schonmal sehr gut, Angebot folgt. Der sagte Einbau würde funktionieren. Über die Sinnhaftigkeit des ganzen Vorhabens haben wir aber nicht gesprochen. Und das ist ja eigentlich der Knackpunkt.
    Beim Senertec Vertragsbetrieb bin ich noch nicht weitergekommen, wird in den nächsten zwei Wochen aber geklappt haben.

    Ich bin trotz aller gesammelten Information noch etwas unsicher und freue mich über Anregungen aus dem Forum.

    Ich merke das ganze entwickelt einen Hobbycharakter. ^^


    Besten Dank fürs lesen und viele Grüße,

    Squadda

  • Moin Squadda,

    Ziel der Sanierung ist ein KFW Effizienzhaus 115, vielleicht auch 100.

    ...

    Ich schätze den Brennstoffverbrauch im sanierten Gebäude und 4 Personen auf 25- 30.000 kwh

    Bei 200 Quadratmetern mit KfW 115 Standard glaube ich, dass einschl. Warmwasser eher 15-20.000 kWh rauskommen, wobei das die Bilanzierung zeigen wird. Aber selbst das würde für brauchbare Laufzeiten einer Brennstoffzelle mit 1,1 kW(th) locker ausreichen.

    Stromverbrauch: 2500 kwh (Bei der Benutzung durch 4 Personen gehe ich von ca, 3500 - 4000 kwh aus)

    Das ist der eigentliche Knackpunkt. Wenn der Stromverbrauch tatsächlich auf 4000 kWh steigt, könnte sich eine PT2 oder ein Dachs 0.8 so gerade eben rechnen. Darunter wird's schnell eng.


    Nach meiner Schätzung könntet Ihr bei angenommenen 16.000 kWh Gesamtwärmebedarf mit einer PT2 auf ca. 6.500 Laufstunden kommen, ca. 4.900 kWh Strom erzeugen und davon (bei 4000 kWh Gesamtverbrauch) knapp 3.000 kWh selbst verbrauchen. (Sollte der Wärmebedarf deutlich höher sein, würden diese Zahlen geringfügig ansteigen.) Für den eingespeisten BZ-Strom (1.900 kWh) kannst Du aktuell 5 ct/kWh Vergütung ansetzen. Den gesamten Erdgasverbrauch schätze ich auf 23,5 MWh, davon 15 MWh für die Brennstoffzelle. Für Letzteren gibt es vom Hauptzollamt € 82,50 pro Jahr Energiesteuer-Erstattung. Damit kannst Du jetzt mal eine BZ im Vergleich zu den möglichen Alternativen rechnen. Das Ergebnis wird auch sehr stark von der Angebotshöhe für die BZ und mögliche Alternativen (abzüglich der jeweiligen Förderung) abhängen.

    Generell halte ich nur etwa von WP bei sehr niedrigem Bedarf.

    Sehe ich genau so, und wenn der Wärmebedarf tatsächlich mit 25-30 MWh herauskommen sollte, würde ich eine WP nicht empfehlen. Sollten es aber eher die von mir erwarteten 15 MWh sein, könntest Du – auch angesichts des von Dir geplanten, WP-freundlichen Niedertemperatur-Heizsystems – eine WP als Alternative zumindest mal rechnen.


    In dem Fall wäre es m.E. sinnvoll, das Süddach mit PV voll zu machen, auch wenn bei 30 qm selbst mit Hochleistungsmodulen kaum mehr als 6 kW(p) möglich sein dürften. Aber auch für eine PT2 kann eine PV-Anlage eine gute Ergänzung sein, weil die BZ außerhalb der Heizperiode nicht durchläuft. Das kannst Du aber später in aller Ruhe aufgrund gemessener Stromverbrauchszahlen nachrechnen. Den Stromspeicher würde ich aus wirtschaftlichen Gründen jedenfalls weglassen: Zu gegenwärtigen Speicherpreisen amortisiert sich eine PV-Anlage ohne Stromspeicher nahezu immer schneller als mit Speicher. Und bei einer Kombination PV+Brennstoffzelle wäre ein Stromspeicher wirtschaftlicher Unsinn.


    Gastherme plus Solarthermie ist aus meiner Sicht keine gute Lösung, das sollte man nur machen wenn es keine vernünftige Alternative gibt. Und in Deinem Fall würde die ST auch noch wertvollen Platz für eine PV-Anlage wegnehmen.

    Ich merke das ganze entwickelt einen Hobbycharakter. ^^

    Das ist schon mal eine sehr gute Voraussetzung für eine Brennstoffzelle. :)

    Du solltest Dich aber auch hier im Forum mit der Bürokratie vertraut machen, die am Betrieb einer Brennstoffzelle hängt: vor allem, aber nicht nur, mit den dann anfallenden Steuerfragen. Das ist (wenn man mal weiß wie's geht) kein Hexenwerk, aber es ist halt auch nicht jedermann's Sache.


    Gruß, Sailor

    Viessmann Vitotwin 300-W (1 kWel, 6 kWth) seit 2012

    PV-Anlage 8,45 kWp (65 x Solarworld SW 130poly Ost/Süd/West, SMA 5000 TL und 3000) seit 2010

    Solarthermie 14 qm Flachkollektoren seit 2004 (Vorgänger 8 qm 1979-2003)