Solarenergie im Gebäudeenergiegesetz

Ausgangssituation

Der Ende Mai 2019 an die Länder und Verbände versandte Referentenentwurf für ein Gesetz zur Vereinheitlichung des Energieeinsparrechts für Gebäude nennt weder für die Solarthermie noch für die Photovoltaik sinnvolle Mindestanforderungen an die Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien, denn er missachtet Effizienzkriterien und würde nur zu einer weiteren Verdrängung der Solarthermie aus dem Wärmemarkt führen.

Daher ist es dringend erforderlich, dass Fachleute und Interessengruppen der Solarwirtschaft initiativ tätig werden. Die Energiepolitik braucht sinnvolle Vorschläge, welche Maßgaben im neuen GEG das Potenzial der Solarthermie wie der Photovoltaik zur Energie- und CO2-Einsparung und damit zum Klimaschutz bestmöglich erschließen. Nur so wird das GEG der im Entwurf getroffenen Aussage gerecht:

Der Solarthermie kommt aufgrund ihrer Umweltvorteile eine besondere Bedeutung für die Wärmeversorgung zu.“

Flächeneffizienz der Solartechnologien

Es gibt Sonnen­kollektoren, die pro Quadratmeter jährlich über 640 kWh Nutzwärme erzeugen können und solche mit 290 kWh/(m²∙Jahr). Photovoltaik schafft dagegen nur knappe 200 kWh/(m²∙Jahr), wenn sie nicht mit einer Wärmepumpe gekoppelt wird.

Nach § 36 des GEG Entwurfs erfüllen bereits durchschnittlich dimensionierte PV Anlagen gekoppelt mit einem Elektroheizstab formal die geforderte Mindestdeckung. Diese PV-Module nehmen viel Dachfläche in Anspruch, ihre Stromerzeugung würde aber de facto nicht für die Wärme- und Kälteerzeugung genutzt, sondern zum größten Teil in den normalen Haushaltsstromverbrauch fließen.

Ein Sonnenkollektor liefert dagegen aus einer nur halb so großen Fläche tatsächlich weit mehr als die geforderte Mindestdeckung des Wärmebedarfs. Eine der Solarthermie vergleichbare Flächeneffizienz erreicht die Photovoltaik erst in Verbindung mit einer Wärmepumpe. Der § 36 des GEG muss das bei den Anforderungen an die Nennleistung der Photovoltaik berücksichtigen.

Skalierung der Solarflächen nach Gebäudegröße und Effizienz

Das Verhältnis von Gebäudenutzfläche zur Dachfläche hat keinen linearen Zusammenhang. Daher ist es sinnvoll, bei der Berechnung der Mindestanforderung an Solarthermie bzw. Photovoltaik den Wert der Gebäude­nutz­fläche um den Exponenten 0,8 reduziert anzusetzen. Auf diese Weise ist keine Fallunterscheidung nach Anzahl der Wohnungen erforderlich.

Solarthermie

Die Mindestanforderung an die Photovoltaik bezieht sich auf die Nennleistung der PV-Module, nicht auf deren Fläche. Deshalb muss mit dem Gebäudeenergiegesetz auch für die Solarthermie ein leistungs­bezogenes Kriterium gefunden werden. Nur das schafft Chancengleichheit für flächeneffiziente Produkte und entschärft gleichzeitig die Flächenkonkurrenz zwischen Photovoltaik und Solarthermie.

Der Bundesverband Solarwirtschaft hat bereits im Zusammenhang mit dem GEG Entwurf von Januar 2017 vorgeschlagen, das bisherige Kriterium der Mindestkollektorfläche in einen jährlichen Kollektorertrag umzurechnen. Basis für den Nachweis sollte der im Solar Keymark Datenblatt 2 oder dem Kollektorertragslabel SOLERGY für den Standort Würzburg bei einer Kollektortemperatur von 50° C ausgewiesene jährliche Kollektorertrag (annual collector output) in Kilowattstunden sein.

Mit der Formel Qsol,min = 55 ∙ AN0,8 lässt sich die Mindestanforderung an die Solarthermie im GEG wie folgt formulieren:

 (1) Die Anforderung nach § 10 Absatz 2 Nummer 3 ist erfüllt, wenn durch die Nutzung von solarer Strahlungsenergie mittels solarthermischer Anlagen der Wärme- und Kälteenergiebedarf zu mindestens 20 Prozent gedeckt wird

(2) Die Anforderung bezüglich des Mindestanteils nach Absatz 1 gilt als erfüllt, wenn bei Wohngebäuden solarthermische Anlagen mit einem jährlichen Kollektorertrag installiert und betrieben werden, der mindestens 55 Kilowattstunden multipliziert mit der mit 0,8 potenzierten Gebäudenutzfläche erreicht

Dieser Mindestwert bezieht sich auf den im Solar Keymark Datenblatt 2 oder dem Kollektorertragslabel SOLERGY für den Standort Würzburg bei einer Kollektor­temperatur von 50 °C ausgewiesenen jährlichen Kollektorertrag (annual collector output).
Kollektormindestertrag nach Gebäudenutzfläche

Photovoltaik

Die Flächeneffizienz der Wärmeerzeugung aus Solarstrom hängt nicht nur von der spezifischen Jahresleistung der eingesetzten PV Module ab, sondern viel mehr vom Effizienzfaktor, mit dem die elektrische Energie in Nutzwärme bzw. Kälte umgewandelt wird. Ein Warmwasserspeicher mit Elektroheizpatrone verbraucht für dieselbe Nutzwärme mehr als doppelt soviel Solarstrom wie eine Warmwasser-Wärmepumpe.

Entsprechend muss die Mindestanforderung in § 36 für die Nutzung von Solarstrom beide Fälle unterscheiden:

 (1) Die Anforderung nach § 10 Absatz 2 Nummer 3 ist erfüllt, wenn durch die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien nach Maßgabe des § 23 Absatz 1 der Wärme- und Kälteenergiebedarf zu mindestens 20 Prozent gedeckt wird. 

(2) Wird bei Wohngebäuden Strom aus solarer Strahlungsenergie genutzt, gilt die Anforderung bezüglich des Mindestanteils nach Satz 1 als erfüllt, wenn
1. Anlagen zur Erzeugung von Strom aus solarer Strahlungsenergie installiert und betrieben werden, deren Nennleistung mindestens 55 Watt multipliziert mit der mit 0,8 potenzierten Gebäudenutzfläche erreicht, soweit die Warmwasserbereitung überwiegend mittels Wärmepumpe erfolgt und andernfalls
2. Anlagen zur Erzeugung von Strom aus solarer Strahlungsenergie installiert und betrieben werden, deren Nennleistung mindestens 110 Watt multipliziert mit der mit 0,8 potenzierten Gebäudenutzfläche erreicht.

Auch hier ergibt sich ein Verlauf, der über das gesamte Spektrum der unterschiedlichen Gebäudegrößen passende Werte ergibt und für Anlagen mit Warmwasser-Wärmepumpe sogar unter der bisher formulierten Mindest­anforderung mit linearen 0,02 kW pro Quadratmeter liegt.

Mindestnennleistung der Photovoltaik nach Gebäudegröße

Anrechnung der Solarenergie auf den Jahres-Primärenergiebedarf

Bislang regelt der § 23 des GEG Entwurfs nur die Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien zum Abzug vom Jahres-Primärenergiebedarf. Aber auch die Solarthermie trägt über den über die Wärmeleistung der Sonnenkollektoren hinaus zur Senkung des nach den einschlägigen Normen errechneten Primärenergiebedarfs bei.

  • weil Solarertrag und Solarspeicher die Kesselbereitschaftsverluste vermindern;
  • weil die Kollektorkreispumpen der Solarthermie naturgemäß genau dann in Betrieb sind, wenn in der Region ein weit höherer Anteil von Solarstrom im Netz verfügbar ist, als dem allgemeinen Primärenergiefaktor 1,8 für Strom entspricht.

Dafür muss ein Ausgleich im Rahmen des GEG erfolgen. Ein geeigneter Ansatz ist eine Verminderung des Jahres-Primärenergiebedarfs in § 23 durch Änderung und Ergänzung:

Anrechnung von erneuerbaren Energien auf den Jahres-Primärenergiebedarf
(...)
(5) Wenn die Nutzung solarthermischer Anlagen nach § 35 einen prozentualen Anteil zur Erfüllung des § 34 von über 75 erreicht, dürfen bei der Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarf des zu errichtenden Wohngebäudes 2,0 Kilowattstunden je Quadratmeter Gebäudenutzfläche in Abzug gebracht werden. Die Anrechnung von Strom aus Erneuerbaren Energien nach § 23 bleibt davon unberührt.

Agenda

Die vorgeschlagenen Änderungen sind bewusst so formuliert, dass die Solarthermie fair bewertet wird, ohne die Photovoltaik schlechter zu stellen. Alle Personen und Institutionen, denen der Klimaschutz und die Energiewende am Herzen liegt, sind aufgerufen, diese Vorschläge in ihrer Arbeit zum Gebäudeenergiegesetz zu berücksichtigen.

Das vollständige Positionspapier Solarenergie im Gebäudeenergiegesetz steht hier zum Download: 

Solarenergie_im_GEG_2019-06.pdf (231 kB)

Solarwärme für Energieeinsparung und Klimaschutz

Millionen von Heizungsanlagen in Deutschland verbrennen jeden Tag viel Heizöl oder Erdgas, um zuerst den Heizkessel, dann den Ladekreis und schließlich den Warmwasserspeicher so aufzuheizen, dass jederzeit warmes Wasser zur Verfügung steht. Das Schaubild zum Energiefluss zeigt die Wärmeverluste von Heizkessel und Speicher. Besonders ärgerlich ist dieser Verbrauch fossiler Energie aber an sonnigen Tagen, wenn eine einfache Heizungsanlage die Solarwärme ungenutzt auf dem Dach lässt.

Mit einem Sonnenkollektor ist es möglich, an Sommertagen nicht nur den Verbrauch an den Warmwasserzapfstellen zu 100 Prozent zu decken, sondern auch alle Wärmeverluste der vorgeschalteten Anlagentechnik. Mitunter wird der Solarthermie angelastet, dass ein heißer Pufferspeicher höhere Wärmeverluste als ein „normal“ aufgeheizter Speicher hat. Außerdem, so hört man es immer wieder, bliebe bei einem Sonnenkollektor die überschüssige Solarwärme ungenutzt. Entscheidend ist aber, dass bei solarer Volldeckung der Kessel kalt bleibt. So liefern die vom Sonnenkollektor in den Speicher eingespeisten Kilowattstunden nicht nur die nutzbare Energie, sondern verringern darüber hinaus auch die Bereitschafts- und Abgasverluste des Kessels.

In solarthermischen Kombianlagen für Warmwasser und Raumwärme bleibt sogar in den Übergangsjahreszeiten zumindest stundenweise der Heizkessel vollständig abgeschaltet, so dass auch dann gilt: Ein kalter Kessel kann keine Wärme verlieren!

Die mit der Solarthermie einhergehende hocheffiziente Anlagentechnik, mit der sich durch optimierte Wärmeausnutzung sehr niedrige Rücklauftemperaturen erreichen lassen, verbessert auch den Wirkungsgrad der Nachheizung, z. B. durch eine bessere Ausnutzung des Brennwerteffekts.

In der Jahresbilanz liefert ein nach dem Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) dimensionierter Sonnenkollektor ungefähr ein Drittel der gesamten Nutzwärme (gemessen am Speicher). Die dadurch erreichte Energieeinsparung (gemessen vor dem Wärmeerzeuger der Nachheizung) ist in vielen Fällen sogar noch größer, vor allem bei Ölkesseln mit beträchtlichem Kesselwasserinhalt.

Ein Wärmemengenzähler im Solarkreis zwischen Kollektor und Speicher gibt einen konkreten Anhaltspunkt, wie hoch die Energieeinsparung am Kessel sein müsste. Eine Simulationsrechnung kann dagegen genau nachvollziehen, wie hoch der Energieverbrauch für Warmwasser und Raumwärme ohne Beitrag der Solarwärme wäre, und um wieviel weniger Energie – bei gleichem Verbrauch und identischem Wetterverlauf ! – der Kessel verbraucht, wenn ein Sonnenkollektor einen beträchtlichen Teil der Wärme liefert.

In GetSolar lässt sich ein solches Beispiel schnell nachrechnen: Bereits 10 Quadratmeter eines guten Sonnenkollektors genügen, um  4.025 Kilowattstunden in den Speicher zu schicken, was bei einem herkömmlichen Niedertemperaturheizkessel 4.680 kWh bzw. 464 Liter Heizöl und damit 1,4 Tonnen CO2-Emissionen einspart – jedes Jahr!

GetSolar Simulationsergebnis

Die meisten der Millionen von Heizungsanlagen, die noch ausschließlich mit fossiler Energie betrieben werden, könnten in nächster Zeit mit einem Sonnenkollektor ausgerüstet werden, der die CO2-Emissionen sofort wirksam reduziert, noch bevor die Politik die Zukunft der Ökostromerzeugung und den Kohleausstieg ausdiskutiert hat.

Die Politik steht auf dem Schlauch

Anfang 2017 scheiterte der Entwurf für ein neues Gebäudeenergiegesetz (GEG). Die Fachzeitschrift Sonne Wind & Wärme hat meinen Gastkommentar zu diesem Thema terminlich passend vor der Intersolar in München veröffentlicht. Ich hoffe, damit etwas Stoff für lebhafte und zielführende Diskussionen zu liefern.

Gastkommentar in der Sonne Wind & Wärme 05/2017

Gastkommentar im Klartext

Das hätte Anfang 2017 ein großer Moment der deutschen Energiewende- und Klimaschutzpolitik werden können! Über ein Jahr lang hatten die Fachressorts der Bundesregierung darauf hingearbeitet, aus den drei Regelwerken Energieeinsparverordnung (EnEV), Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEWärmeG) und Energieeinsparungsgesetz (EnEG) zusammenfassend einen einheitlichen Rechtsrahmen zu schaffen: das Gebäudeenergiegesetz (GEG). Am 23. Januar ging der 146 Seiten umfassende Referentenentwurf des GEG an die Fachverbände. Der Anhörungstermin am 31. Januar schien nur noch eine Formalität vor der geplanten Verabschiedung des Gesetzes Mitte Februar.

In der äußerst kurzfristig bemessenen Beteiligungsphase jedoch hagelte es Kritik von den Fachverbänden: dieser Gesetzentwurf würde die Energiewende im Wärmesektor nicht voranbringen! Schließlich wandten sich auch noch acht eher konventionell eingestellte Wirtschafts- und Energiepolitiker mit fundamentaler Kritik gegen den GEG-Entwurf. So kam das Gesetzgebungsverfahren nicht zum Abschluss und verzögert sich nun bis nach der Bundestagswahl. Als ob wir noch viel Zeit im Klimaschutz hätten.

Gescheitert ist der Fortschritt, den das GEG für der Wärmewende bringen soll, aber nicht am Widerspruch, sondern durch den ohne Ambitionen verfassten Entwurf. Außer etwas strengeren Energiestandards für Nichtwohngebäude der öffentlichen Hand und der Vorgabe, auch Wohngebäude mit dem Monatsbilanzverfahren der DIN 18599 rechnen zu müssen, hätte sich nicht viel geändert. Dabei ist Gesetzgebung wie Software: fehlende Updates schaffen Probleme.

So ist es ein Anachronismus, dass im GEG Entwurf der Abschnitt zur Nutzung solarer Strahlungsenergie einfach aus dem EEWärmeG übernommen wurde. Eine Mindestanforderung nach Quadratmetern Aperturfläche je Quadratmeter Gebäude-Nutzfläche ist aber fachlich überholt, weil aktuelle Solar Keymark Zertifikate nach EN ISO 9806:2013 erstellt werden und nur noch die Bruttofläche des Sonnenkollektors nennen. Wieviel Netto vom Brutto bleibt, ist bei manchen Kollektoren überhaupt nicht mehr verlässlich zu erfahren.

Wirklich zielführend ist hingegen der Vorschlag der Initiative Sonnenheizung, die Mindestanforderung an die Solarthermie mit dem von der Effizienz des Kollektors abhängigen Kollektorjahresertrag zu verknüpfen. Dieser kWh-Wert steht zertifiziert in jedem aktuellen Solar Keymark Bericht. Das GEG sollte wie die ertragsabhängige Innovationsförderung im Marktanreizprogramm des BAFA wirkungsgradstarke Kollektoren belohnen. Mit einer effizienteren und dabei kleineren Kollektorfläche bleibt mehr vom Dach frei für die ebenfalls wichtige Solarstromerzeugung.

Die wird im GEG-Entwurf aber deutlich unterbewertet: Wenn von den rund 1.000 Kilowattstunden, die Photovoltaik pro Kilowatt Nennleistung jährlich liefern kann, nur 150 kWh auf den Endenergiebedarf (Strom) angerechnet werden, bzw. mit Stromspeicher 200 kWh: was ist dann mit den übrigen 800 kWh? Wenn diese naturgemäß zeitgenau von den Solarkreispumpen der Kollektoranlagen genutzt werden, warum wird dann deren elektrische Hilfsenergie mit dem vollen Primärenergiefaktor 1,8 bewertet? Und wieso muss Strom aus erneuerbaren Energien „im unmittelbaren räumlichen Zusammenhang zu dem Gebäude erzeugt“ werden? Auch ökologische Ausgleichsflächen werden üblicherweise nicht auf dem Dach eines Neubaus angelegt. PV-Quartierslösungen mit entsprechend großvolumigem Stromspeicher wären in einem zukunftsorientierten GEG mit Sicherheit jährlich 300 kWh und mehr wert und würden auch die Flächenkonkurrenz zur Solarthermie entschärfen.

Viel wichtiger als die unmittelbare räumliche Nähe zu den Verbrauchern ist beim Ökostrom, dass deren Verbrauch zeitlich zur Erzeugungsleistung passt. Denn jede Zwischenspeicherung von Strom hat wenigstens 15% Verlust, über Power-to-Gas und Wiederverstromung gehen sogar über zwei Drittel verloren. Das GEG wird die monatliche Bilanzierung des Energiebedarfs fordern. Da wäre es nur konsequent, auch den Primärenergiefaktor für Strom monatsweise anzusetzen, zwischen 0,7 in den Sommermonaten und 2,6 im Winter.

Die Politik steht bei der Energiewende-Gesetzgebung auf dem Schlauch. Das muss sich ändern! Aber unabhängig davon lässt sich schon jetzt die Solarthermie als Schlüsseltechnologie nutzen, um schnell und wirksam mit der Energiewende und dem Klimaschutz voran zu kommen, ohne das Stromnetz zusätzlich zu belasten.

Axel Horn

Mehr zur SONNE WIND & WÄRME: www.sonnewindwaerme.de