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)

Anleitung zum Solarpotenzialkataster

Die Firma tetraeder.solar gmbh aus Dortmund bietet mit einem
Solarpotenzialkataster einen interessanten Service für Solarinteressierte in vielen Regionen Deutschlands an. Über den Link www.solare-stadt.de/home/Solarpotenzialkataster lassen sich alle Landkreise und Städte finden, die dieses Online-Beratungstool für ihre Bürger verfügbar machen.

Ich setze schon seit langem für Solarberatungen auf Luftbilddienste im Internet, vom BayernAtlas über OpenStreetMap bis Google Maps. Das macht neugierig, welchen Zusatznutzen das Solarpotenzial bietet.

Für nahezu jedes Gebäude der ausgewählten Regionen zeigt der Internetservice aus Dortmund in einer farbigen Darstellung, ob die Dachflächen für Photovoltaik oder Solarthermie geeignet sind. Beim Klick auf ein Gebäude öffnet sich eine Ansicht, in der die Stärke der jährlichen Sonneneinstrahlung unter Berücksichtigung von Dachausrichtung und ggf. vorhandenen Verschattungen visualisiert wird.

Für die Nutzung mit klassischen Sonnenkollektoren ist diese Darstellung allerdings irreführend. Die jährliche Sonneneinstrahlung auf ein leicht nach Norden orientiertes Dach (hier das Westdach) ist zwar nur wenig geringer als die auf das Dach auf der anderen Seite des Nord-Süd-Firstes. Aber bei der Solarthermie bringt jedes Grad bessere Südausrichtung einen Effizienzgewinn, der aus dem Bild nicht erkennbar ist. Immerhin zeigt das präzise eingenordete Luftbild bzw. die Karte, welche Dachhälfte diesen entscheidenden Vorteil bringt.

Ein Klick auf „Anlage konfigurieren“ führt zu einem ausführlichen Beratungsassistenten, der den Anspruch hat, für Photovoltaik und Solarthermie gleichermaßen die beste Auslegung zu ermitteln.

Dabei wird aber das Interesse an einer Solarstromanlage als selbstverständlich vorausgesetzt. Nach drei Dialogseiten zu Dimensionierung, Modulplatzierung und Speichergröße sind die Dachflächen so vollgepackt, wie Solarstrom-Eigenverbrauch und Einspeisevergütung wirtschaftlich erscheinen lassen.

Erst danach kommt die Frage zur Solarthermie: Möchten Sie Solarthermie aktivieren? Vorgegebene Option: X Keine

So sieht verantwortungsbewusste und umfassende Solarberatung NICHT aus!

Richtig angegangen kommt die Frage nach der Solarthermie zuerst. Sonnenkollektoren produzieren viel Wärme aus wenig Fläche, und so bleibt in den meisten Fällen noch viel vom Dach frei für die Solarstromerzeugung.

Ich empfehle daher, zuerst das Solarthermie-Symbol anzuklicken und diesen Dialog abzuarbeiten. Das wirtschaftliche Optimum erzielen Anlagen für Warmwasser und Heizung, die nicht übertrieben groß dimensioniert sind. Dazu wählt man zuerst die Option Warmwasser und ermittelt die Kollektorfläche, die Wärme für den ganzjährig zu versorgenden Warmwasserverbrauch liefert und damit immer gut ausgelastet ist.

Nach der Umschaltung auf Warmwasser und Heizung lässt der Onlineassistent die Kollektorfläche je nach Parametrierung zum Heizbetrieb ggf. übertrieben groß werden. Bei Ost- oder Westdächern sollte man es mit einer 1,5-fachen Vergrößerung gut sein lassen, und mehr als doppelt so groß wie für die einfache Warmwassersolaranlage sollten die Kollektoren nur sein, wenn sie eine Neigung von wenigstens 30 Grad haben und nur wenig von der optimalen Südausrichtung abweichen. Die rechts im Dialog angezeigte Kollektorfläche notiert man sich am besten auf einen Zettel und geht dann in den Registerkarten zurück zur Photovoltaik.

Die Notiz braucht es deshalb, weil der Beratungsassistent des Solarpotenzialkatasters der Solarthermie keine konkrete Dachfläche zuweist und deshalb ohne Zögern Sonnenkollektor und PV-Module in Doppelbelegung aufeinander stapeln würde. Zum Glück gibt es für die Modulplatzierung einen manuellen Dialog, mit dem Gauben, Dachflächenfenster, verschattete Dachbereiche und eben auch ein Sonnenkollektor ausgespart werden können.

In dieser geänderten Reihenfolge der Beratungsschritte kommt das Solarpotenzialkataster letztlich doch zu einem aussagekräftigen Gesamtergebnis für Solarthermie und Photovoltaik. Dieses kann in einer PDF-Datei zusammengefasst und heruntergeladen werden und bietet eine gute Basis für die weitere Beratung durch Fachfirmen.

Für eine solche weitergehende Solarberatung stehe ich Ihnen in der Region München und darüber hinaus gerne zur Verfügung. E-Mail genügt: info@ahornsolar.de

PV mit Wärmepumpe oder Solarthermie?

Löst Photovoltaik gekoppelt mit Wärmepumpentechnik die klassische Sonnenkollektortechnik ab?

Betrachtungen auf Basis des Energieverbrauchs eines energiewendetauglichen Einfamilienhauses führen zu diesem Ergebnis:

PV_WP_ST

Mit rund 12 m² Solarthermie-Anteil in der Solarfläche und Heizung ohne elektrische Wärmepumpe verbessert sich die Strombilanz eines Einfamilienhauses unter Energiewendeaspekten dramatisch.

Vor allem erreicht der Verzicht auf die Wärmepumpe, dass sich der Stromverbrauch in den Wintermonaten (gegenüber dem normalen Haushaltsstrombezug ohne PV-Anlage) nicht verdoppelt, sondern bereits im Februar ein bilanzieller Überschuss aus der PV-Anlage an das Stromnetz geliefert werden kann.

Das ist hinsichtlich der Energiewende ein wichtiger Beitrag zum Stromverbrauch der Industrie. Dieser liegt in Deutschland bei jährlich 3.000 kWh pro Kopf der Bevölkerung.

Fazit: Es ist besser, eine Photovoltaikfläche mit einem Sonnenkollektor zu kombinieren als mit einer Wärmepumpe.

Die Faktenanalyse, die zu dieser Aussage führt, findet sich in dieser ausführlichen Präsentation:

DownloadDownload

 

20 m² Solarthermie und 6,1 kWp PV-Fläche dachintegriert