Solardach (Rechenbeispiel Einfamilienreihenhaus)
Energetische Sanierung
Einführung
Exemplarische Rechnung für ein kleinen Reihenendhaus nahe der Stadt Aachen. Die zentrale Frage ist: welche Energiemenge nach Wärme und Strom unterschieden kann realistischerweise pro Jahr erzeugt werden.
Hausdaten
- Länge in Nord-Süd-Richtung: 6 Meter
- Länge in Ost-West-Richtung: 7 Meter
- Schrägdach, Firste in etwa Nord-Süd
- Grundfläche: 42 Quadratmeter
- Energieinhalt von einem Kubikmeter Gas: 8 bis 12,5 kWh/m³
- Hier wird dann mit rund 12 kWh pro m³ Gas weiter gerechnet.
- Ungefährer jährlicher Gasverbrauch um 2021: etwa 1000 m³
- Ungefährer jährlicher Stromverbrauch um 2021: 2000 kWh oder 7200 MJ ✔
- Ungefährer jährlicher Heizbedarf um 2021: etwa 12000 kWh oder 43200 MJ ✔
- Ungefährer jährlicher Gesamtenergiebedarf um 2021: etwa 14000 kWh ✔
- Tipp: Kilowattstundenzahl mal 3,6 Mio. gibt die Joulezahl.
- Siehe auch Kilowattstunden in Joule ↗
Spitzenverbrauch Heizung
- Der Sockelverbrauch an Gas pro Monat scheint bei rund 10 m³ (Duschen) zu liegen.
- Der monatliche Durchschnittsverbrauch lag 2020 bei rund 80 m³.
- Der maximale Verbrauch war bisher im Januar 2021 mit 190 m³.
- Der maximale mittlere Gasverbrauch war energetisch rund 2280 kWh.
- Das entspräche einer dauerhaften elektrischen Heizleistung von rund 3 kW.
- Die monatliche Mitteltemperatur lag im Januar 2021 bei rund 2 °C.
Globalstrahlung
Als Globalstrahlung bezeichnet man die empirisch ermittelte und über ein Jahr hinweg tatsächlich auf einen Quadratmeter einfallende Energiemenge an Solarstrahlung. Für die rheinische Bucht (Köln, Düsseldorf, Aachen) beträgt dieser Wert etwa: 1050 bis 1060 kWh pro Jahr und Quadratmeter. Umgerechnet auf die Grundfläche des Hausdaches (horizontale Projektion) wären das rund 40 Tausend kWh oder das Dreifache des gesamten Energieverbrauches pro Jahr. Siehe auch Globalstrahlung ↗
Sommer/Winter
Der deutsche Wetterdienst stellt auf einer Seite deutschlandweite Mittelwerte für Monate bereit (Jahresgang der Globalstrahlung 2021 im Vergleich zum vieljährigen Mittel 1981 -2010(deutschlandweites Flächenmittel). Dieser Graphik sind hier die Zahlenwert optisch geschätzt entnommen. Die Angaben sind in Kilowattstunden pro Quadratmeter pro Monat:
- Januar: 22
- Februar: 40
- März: 78
- April: 120
- Mai: 155
- Juni: 160
- Juli: 160
- August: 140
- September: 90
- Oktober: 60
- November: 30
- Dezember: 20
Daraus ergibt sich, dass im dunkelsten Wintermonat rund 1/8 der Sonneneinstrahlung wie im hellsten Sommermonat einstrahlt. Das passt recht gut zu empirischen Daten einer realen Solaranlage bei Aachen, wo die monatlich gemittelten Werte zwischen Dezember und Mai/Juni sich um etwas mehr als den Faktor 10 (bis 12) unterschieden. Siehe auch Jahresgang ↗
Wirkungsgrad von Solarpaneelen
Solarzellen können aus physikalischen Gründen maximal 41 % der einfallenden Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Die in einem verbauten Modul erreichbaren Wirkungsgrade liegen deutlich unter den Laborwerten und hängen vom technischen Typ.
- Name | Maximaler Laborwert | Serienfertigung | Empirisch im verbauten Zustand
- Monokristallines Silizium | 26,1 % | 24 % | 19 %
- Polykristallines Silizium | 22,3 % | 20 % | 17 %
- Amorphes Silizium | 14,0 % | 8 % | 6 %
- CIS/CIGS | 22,6 % | 16 % | 15 %
- CdTe | 22,1 % | 17 % | 16 %
- Konzentratorzelle | 46,0 % | 40 % | 30 %
Maximale Ausbeute an elektrischer Energie
Das betrachtete Haus hat eine Grundfläche von 42 m². Mit einer Globalstrahlung von rund 1000 kWh pro Jahr und Quadratmeter ergibt das eine einfallende Sonnenenergie von 42 Tausend Kilowattstunden. Bei einem schlechten Wirkungsgrad von 6 % beziehungsweise einem mittleren Wirkungsgrad von rund 20 % ergibt das jährliche Strommengen von 2520 bis 7980 Kilowattstunden. Fazit:
- Jährlicher Strombedarf empirisch: etwa 2000 kWh
- Bei einer vollständigen Nutzung der gesamten Dachfläche:
- Schlechter Wirkungsgrad von 6 % geben etwa 2520 kWh ✔
- Guter Wirkungsgrad von 19 % geben etwa 7980 kWh ✔
Beispiel Essent-Paneel zur Stromerzeugung
- Lieferant Essent (NL), Name Comfort plus 360 wp
- Maße: 1776 mm mal 1052 mm mal 35 mm
- Essent empfiehlt etwa: 8 Paneele
- Einzelgewicht einer Paneele: 20 kg
- Das entspricht rund einem Drittel der Dachgrundfläche
- Online-Rechner von Essent gibt an: 2249 kWh ✔
Steuer NL und Solarenergie
Wärmepumpen Eckdaten
- Zugeführte elektr. Energie mal COP = erhaltene Heizenergie:
- Coefficient of Performance (COP): 4 bis 6
- Annahme eines niedrigen COP-Wertes von 4:
- Gesamtwärmebedarf des Hauses: 12000 kWh
- Dann als nötige elektrische Energie 3000 kWh.
Split-Klimaanlagen
Laut einer gängigen Faustformel sind in einem gut gedämmten Gebäude pro Kubikmeter Rauminhalt etwa 30 Watt Kühlleistung erforderlich.(293 Watt entsprechen 1.000 BTU). In einem Wohnzimmer von 70 m³ kommt man damit auf eine Kühlleistung von rund 2100 Watt.
- 43 db außen, 2,5 kW Kühlleistung: Daikin Emura
- 46 db außen, 2,0 kW Kühlleistung: Daikin Perfera FTXM20N + RXM20N9 [erste Wahl, sehr leise, auch außen]
- 44 db außen, 4,3 kW Kühlleistung: Mitsubishi Kirigamine, MSZ-LN25VG + MSZ-LN35VG + MXZ2F42VF
Deutsch-Holländisch
- Brennwert = calorische waarde
- Decke = plafond
- Kilowattstunde = kilowattuur
- Klimaanlage = airco
- Nachtspeicherheizung = Nachtopslag verwarming
- Pflasterung = bestrating
- Putz = pleister
- Solarzelle = zonnecel [physikalisch]
- Solarpaneele = zonnepaneel [Hausbau]
- Wärmepumpe warmtepomp (externer Link)
- Wirkungsgrad = rendement
Firmen
- Von Gaby: Solaranlage: Jordy Pieroelie, Adviseur Zon, Mobiel: 0031 611490684, Tel.: 0880237480, e-mail: j.pieroelie@voltasolar.nl, 6422 PN Heerlen, Eisterweg 6
- Von Gaby: Fenster etc.: Grzegorz Sobol, Maastrichterlaan 160b, 6291 EW Vaals, Tel.: 0031 654355998, www.worldwindowsinsobol.nl
- Von Gaby: Dachdecker: Tychon Marco, St. Catharinastraat 17, 6295 AD Lemiers, Tel/Fax 043 3065637, Tel: 06 15129225, e-mail: m.tychon1@kpnplanet.nl
- Home Manager für Heizung, Wärmepumpe etc.: Firma SMA Kassel
- Gesamtkoordination: https://www.technea.nl/distributeur-duurzame-installatietechniek/
- Solarcarport NL: https://carportholland.nl/solar-terrasdak
- Klimaatplafond aus Metall: https://www.interalu.eu/be-nl/klimaatplafonds
- Klimaatplafond aus Gipsplatten, leicht montierbar: https://www.variotherm.nl/product/klimaatplafond-op-regelwerk/#omschrijving
- Fußbodenheizung leicht selbst verlegt: https://www.quicktherm-fussbodenheizung.de/
- Fußbodenheizung verlegen: https://www.haustec.de/heizung/waermeverteilung/basiswissen-fussbodenheizung-richtig-auslegen?page=all
- Niedertemperaturheizkörper: https://www.energie-experten.org/heizung/heizungstechnik/heizkoerper/niedertemperatur-heizkoerper
- Kermi: Niedertemperaturheizkörper: https://www.kermi.de
- Olymp: Niedertemperaturheizkörper: https://www.olymp.at