Solarthermie im Gebäudeenergiegesetz

März 2023: Ganz Deutschland redet über über das Verbot von Gas- und Ölkesseln. Dabei ist im Entwurf für das Gebäudeenergiegesetz auch eine böse Überraschung versteckt, die ältere Sonnenkollektoranlagen betrifft:

㤠71e Anforderungen an solarthermische Anlagen
Wird eine solarthermische Anlage mit Flüssigkeiten als Wärmeträger genutzt, müssen die darin enthaltenen Kollektoren oder das System mit dem europäischen Prüfzeichen „Solar Keymark“ zertifiziert sein …“

Es ist gut und richtig, dass die Sonnenkollektoren von neu installierten Solarthermieanlagen nach Solar Keymark zertifiziert sein müssen.
https://solarkeymark.eu/

Das neue GEG darf aber nicht dazu führen, dass bereits in Betrieb befindliche Sonnenkollektoren nicht mehr für den EE-Anteil angerechnet werden dürfen (oder sogar stillgelegt werden müssen?), falls das zum Zeitpunkt der Installation gültige Solar Keymark zwischenzeitlich erloschen ist. Das betrifft viele Bestandsanlagen mit älteren Sonnenkollektoren, die nicht mehr am Markt angeboten werden und deshalb auch kein aktuell gültiges Solar Keymark Zertifikat mehr haben. Es darf nicht sein, dass solche Kollektoren, die weiterhin hervorragende Solarerträge liefern, abgebaut werden, nur weil sie ein formales Kriterium nicht erfüllen.

§ 71e muss klarstellen, dass für Solarthermie-Bestandsanlagen auch erloschene Solar Keymark Zertifikate anerkannt werden und dass ersatzweise durch einen Wärmemengenzähler im Solarkreis die Wirksamkeit der Installation nachgewiesen werden kann.

Eigentlich findet die Solarthermie im Entwurf für das neue Gebäudeenergiegesetz sehr positive Erwähnung gleich nach der Wärmepumpe:

Insbesondere der Nutzung der überall kostenlos verfügbaren erneuerbaren Umweltwärme mittels Wärmepumpen und Solarthermie wird dabei eine entscheidende Rolle zukommen.

Was dazu im Gesetz noch fehlt, ist eine einfache, niedrigschwellig anwendbare „Bierdeckel-Formel“, um den konkreten Solarthermie-Anteil einer Heizungsanlage zu bestimmen.

Die folgenden drei Parameter können im Zusammenhang mit der Sanierung einer Heizungsanlage mit Solarthermie als bekannt vorausgesetzt werden:

  • Heizlast (Pdesign) des Gebäudes in kW
  • jährlicher Kollektorertrag (GTY , nach Solar Keymark, Würzburg, 50 °C) der zu installierenden Kollektorfläche
  • jährliche Volllaststunden (HHE), festgelegt auf 2.066 jährliche Volllaststunden, was dem europäischen Regelwert zur Energieeffizienz entspricht.

So ergibt sich als einfache Formel:

Anteil Solarthermie = GTY / (Pdesign x HHE)

Damit geht sowohl die Qualität des baulichen Wärmeschutz wie auch die Effizienz des konkreten Sonnenkollektor-Produkts in die Berechnung ein, ohne für ein Bestandsgebäude den enormen Aufwand für eine vollständige Wärmebedarfsrechnung nach DIN V 18599 treiben zu müssen.

Bleibt zu hoffen, dass die Abgeordneten der Ampelregierung für diese Vorschläge aufgeschlossen sind, wenn das GEG im Bundestag beraten wird.

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 herkömmliche 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 derzeit ausschließlich mit fossiler Energie betrieben werden, könnten in nächster Zeit mit einem Sonnenkollektor ausgerüstet werden, der die CO2-Emissionen sofort wirksam reduziert, noch bevor der Ausbau der Ökostromerzeugung größere Beiträge zur Wärmeversorgung liefern kann.

 

Solarthermie im Gebäudeenergiegesetz

Mehr Prozentanteile mit weniger Fläche schaffen!

Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) und die Energieeinsparverordnung (EnEV) waren in die Jahre gekommen und wurden am 1. November 2020 vom Gebäudeenergiegesetz (GEG) abgelöst. Der neue Gesetzestext hat die wesentlichen Regelungen zur Solarthermie nahezu 1:1 übernommen. Die Mindestanforderung zur Deckung des Wärme- und Kälteenergiebedarfs durch eine solarthermische Anlage bleibt bei 15 Prozent. Da der Heizwärmebedarf heutiger Neubauten aber gegenüber 2009 drastisch gesunken ist, sind diese 15 Prozent aber mit viel weniger Kollektorfläche zu schaffen, als das GEG vermuten lässt.

Für Neubauten schreibt das GEG bei Nutzung solarthermischer Anlagen einen Mindestanteil am Wärme- und Kälteenergiebedarf von mindestens 15 Prozent vor (§ 35). Um den Nachweis zu vereinfachen, macht das GEG in seinem Anhang gleich eine Vorgabe für eine entsprechende Kollektorfläche:

Der Mindestanteil gilt als erfüllt, wenn bei Wohngebäuden mit höchstens zwei Wohnungen solarthermische Anlagen mit einer Fläche von mindestens 0,04 Quadratmetern Aperturfläche je Quadratmeter Nutzfläche installiert und betrieben werden, bei Mehrfamilienhäusern sind es 0,03 m² Aperturfläche je Quadratmeter Gebäudenutzfläche. Mit diesen Flächenvorgaben soll es nach Wunsch des Gesetzgebers möglich sein, mit einer einfachen Warmwasser-Solaranlage (ohne Heizungunterstützung!) die Anforderung des EEWärmeG zu erfüllen.

Die Gebäudenutzfläche ergibt sich aus dem beheizten Volumen des Wohngebäudes und ist deutlich größer als die Wohnfläche. Die eigentlich als Minimallösung gedachte Anforderung des GEG führt daher zu relativ großen Kollektorflächen, bei 250 m² Gebäudenutzfläche zum Beispiel 10 m² (Apertur). Die Bruttofläche ist je nach Konstruktion nochmals größer. Mit einer solchen Dimensionierung ist sie aber viel zu groß, um nur das Duschwasser damit zu erwärmen und vielleicht sogar größer, als die Platzverhältnisse auf dem Dach zulassen. Besser als gar keine Sonnenkollektoranlage ist aber eine Kollektoranlage mit etwas kleinerer Fläche allemal. Was tun, wenn tatsächlich nur eine Warmwasser-Solaranlage auf das Dach montiert werden soll?

Die erste Möglichkeit besteht darin, verschiedene Erfüllungsoptionen des GEG miteinander zu kombinieren. Im genannten Beispiel würden 5 m² Aperturfläche das Gesetz nur zu 50% erfüllen. Weitere 50% könnten z. B. über eine verstärkte Wärmedämmung oder eine zusätzliche PV-Anlage geleistet werden.

Die zweite Möglichkeit nutzt die Tatsache, dass in den Jahren seit Bestehen des EEWärmeG der Heizwärmebedarf der Neubauten drastisch gesunken ist. Unter normalen Voraussetzungen kann eine für die Warmwasserbereitung ausgelegte Solarthermieanlage diesen im Sommer zu 100 Prozent und im ganzjährigen Schnitt zu 60 Prozent decken. Als früher der Heizwärmebedarf noch drei Viertel des Gesamtwärmebedarfs ausmachte, waren diese 60 Prozent in der Gesamtbilanz nur 15 Prozent wert. Inzwischen hat sich das Verhältnis von Warmwasser- zu Heizwärmebedarf aber von 1:3 auf (meistens) 1:1 geändert.

Nach einem ordentlichen rechnerischen Nachweis und mit einem effizienten Sonnenkollektor kann der vom GEG geforderte Mindestanteil von 15 Prozent Solarwärme also problemlos auch für eine deutlich kleinere Kollektorfläche nachgewiesen werden. Dafür eignet sich das Solarsimu-EnEV-Verfahren, mit dem auch die 50 Prozent Mindestanforderung für Solaraktivhäuser (BAFA Innovationsförderung!) gerechnet wird. Allerdings müssen Nachweise für das GEG über einen Energieberater geleistet werden.

Meine persönliche Empfehlung ist, bei der Dimensionierung der Solarthermieanlage nicht stumpf der Quadratmetervorgabe des GEG zu folgen, sondern sich an der Standard-Kollektorfläche nach DIN 4701-10 (Kollektorfläche = 0,09 m² x Gebäudenutzfläche hoch 0,8) zu orientieren.

Bei guter Südausrichtung und erst recht, wenn das Gebäude mit fossilem Erdgas oder Heizöl beheizt wird, sollte der Anteil der Solarwärme aber (deutlich über das GEG hinausgehend!) wenigstens 30 Prozent erreichen. Wie groß dafür der Kollektor sein muss, und ob die Solarwärme auch für die Heizung genutzt werden sollte, hängt von der Flächeneffizienz des Sonnenkollektors und vom Verhältnis von Warmwasser- zu Heizwärmebedarf des konkreten Projekts ab.

Nicht jeder Quadratmeter mehr, sondern jede Kilowattstunde mehr aus einer Sonnenkollektorfläche auf dem eigenen Dach ist gut für Klimaschutz und Energiewende!

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