Energybrain reduziert Energiekosten deutlich

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe ist nicht entscheidend für die Effizienz eines Heizsystems. Vielmehr kommt es auf das Gesamtsystem an, auf die Zusammenarbeit der einzelnen Komponenten. Davon ist Heinz Geckler überzeugt. In seinem eigenen Wohnhaus im baden-wüttembergischen Örtchen Ofterdingen hat er den Beweis dieser These angetreten. Geckler ist nicht nur Elektroinstallateur, sondern auch Gebäudeenergieberater und zertifizierter Fachinstallateur für Wärmepumpensysteme.

Innerhalb von zwei Jahren hat er die Jahresenergiekosten in dem von fünf Erwachsenen zur Miete bewohnten Gebäude von rund 4.500 auf 2.600 Euro gesenkt. 2015 sollen es nur noch rund 1.700 Euro sein. Gecklers Ideen zur Steuerung des Heizsystems haben inzwischen mehrere Experten auf den Plan gerufen. Wärmepumpenhersteller zeigen ebenso Interesse wie Energieversorger. Und CO₂online hat das Projekt ausgewählt, Teil einer Studie zu werden, in der der Erfolg von energetischen Sanierungen evaluiert werden soll.

Geckler wohnt in einem Haus mit 176 Quadratmetern Wohnfläche. Gebaut wurde es 1961, seither wurde lediglich das Dach gedämmt. Bis Anfang 2013 wurde das Objekt mit einer Öl-Zentralheizung versorgt. Dann baute Geckler zusätzlich eine Heizungs-Wärmepumpe ein. "Wir haben uns damals für ein Modell entschieden, das eigentlich für das Gebäude zu klein ist. Schließlich war ja bereits eine Ölheizung vorhanden, die Spitzenlasten abdecken konnte", erinnert sich Geckler. Geplant war, dass die Ölheizung einspringt, wenn an sehr kalten Tagen die Wärmepumpe nicht so effektiv arbeitet oder nicht genug Wärme liefert. Schnell zeigte sich jedoch: Die Leistung der Wärmepumpe reicht für die Heizung durchaus aus, die Ölheizung wird lediglich für die Brauchwassererwärmung benötigt. "Zwar konnten wir die Heizkosten schon allein durch die Heizungswärmepumpe um rund ein Drittel senken, aber für die Nachheizung des Brauchwassers benötigten wir 2013 immer noch 670 Liter Heizöl."

Brauchwasserwärmepumpe nutzt Solarstrom besser

Außerdem musste für die Vorerwärmung des Brauchwassers durch die Heizungswärmepumpe selbst im Sommer noch Strom vom Energieversorger zugekauft werden. Geckler: "Es gab 2013 nur wenige Tage, an denen der Strom vom Dach für den Betrieb der Heizungswärmepumpe mit einer Anschlussleistung von 4 Kilowatt ausgereicht hat." Der logische nächste Schritt war daher die Installation einer Brauchwasserwärmepumpe. Die hat lediglich eine Anschlussleistung von 500 Watt, wodurch das Brauchwasser nun ganzjährig mit dem Strom vom eigenen Dach und der Abwärme aus dem Heizraum erwärmt werden kann. Im Zuge des erneuten Umbaus im Heizungskeller tauschte Geckler außerdem den bisherigen 140-Liter-Durchlaufpuffer der Wärmepumpe gegen einen 850-Liter-Pufferspeicher aus.

Der größere Speicher schafft einen größeren Spielraum bei der Steuerung des Gesamtsystems. Und in der steckt der Clou der Optimierungsmaßnahmen. Zusammen mit seinem Sohn entwickelte Geckler eine Kombination aus Hard- und Software, die dafür sorgt, dass die Wärmepumpen optimal mit der PV-Anlage zusammenarbeiten. Dabei arbeitet die Entwicklung, die der Ofterdinger Elektroinstallateur inzwischen auf den Namen Energybrain getauft hat, indirekt mit den vorgegebenen Sollwerten für die Heizungswärmepumpe. Beispielsweise simuliert die Software nachts eine höhere Temperatur im Speicher als tatsächlich vorhanden, damit die Wärmepumpe nachts nicht anspringt. Tagsüber sorgt sie dafür, dass der Pufferspeicher beispielsweise auf 50 Grad erwärmt wird statt lediglich auf 40, indem sie der Wärmepumpe einen niedrigen Wert vorgaukelt als den tatsächlich vorherrschenden.

Dass die Wärmepumpe dabei nicht im effizienten Bereich arbeitet, spielt für Geckler keine Rolle. "Tagsüber ist üblicherweise die Außentemperatur höher, und es kann der Anteil des Eigenverbrauchs der PV-Anlage deutlich erhöht werden", begründet er. Unter dem Strich fahre der Nutzer damit günstiger. Dank der Steuerung könnte die Wärmepumpe abhängig von der Außentemperatur und von der PV-Produktion durch gezielte Freigabe und variable Temperaturanhebung des Puffer-Sollwertes immer dann aktiviert werden, wenn dies wirtschaftlich sinnvoll sei.

Steuerung ist herstellerunabhängig

Für die Steuerung der Wärmepumpe nutzt Geckler die EVU-Schnittstelle, die jede Wärmepumpe hat. Dadurch läßt sich jede Wärmepumpe unabhängig vom Hersteller mit der Steuerung aufrüsten. "Außerdem greifen wir nicht in die interne Steuerung der Wärmepumpe ein, was uns besonders wegen eventueller Garantie- oder Gewährleistungsansprüche wichtig war", erläutert der Experte. Er achtete außerdem darauf, dass seine externe Steuereinheit erschwinglich bleibt. Geckler hat 400 Euro für die erforderliche Hardware ausgegeben.

2014 hat der schwäbische Tüftler in seinem Modellobjekt 7614 Kilowattstunden Strom für Heizung und Warmwasserbereitung verbraucht. 3.789 Kilowattstunden lieferte die PV-Anlage, die aus polykristallinen Modulen auf dem Steildach des Wohnhauses mit einer Leistung von 4,5 Kilowattpeak und Dünnschichtmodulen auf der Garage mit 3,68 Kilowattpeak Leistung besteht. Auf der Garage stellte Geckler quasi nebenbei auch den Ertragsunterschied der zwei Dachflächen mit Süd- beziehungsweise Nordausrichtung fest. Übers Jahr gesehen wird auf der nach Norden ausgerichteten Fläche 25 Prozent weniger Strom produziert.

Unter dem Strich kommt Geckler auf Kosten für Warmwasser und Heizung von rund 2.100 Euro. In den oben erwähnten Jahresenergiekosten sind außerdem die Kosten für den Allgemeinstrom enthalten.

Für Energieversorger dürfte insbesondere die Möglichkeit von Interesse sein, über Energybrain unabhängig von sonstigen Parametern den Start der Wärmepumpe und die Temperaturanhebung fernzusteuern. Geckler: "Dadurch entsteht in Verbindung mit allen Geräten, die mit unserem System ausgestattet sind, ein virtueller Großverbraucher, der zur Netzentlastung bei Energieüberschuss gezielt zugeschaltet werden kann." von Silke Thole