2010 veröffentlichte die Europäische Kommission die Direktive 2010/31/EU zur Energieeffizienz von Gebäuden. Ab 2020 sind demnach alle Neubauten als "net Zero Energy Buildings" (nZEB), d.h. als Null- oder Plus-Energiehäuser auszuführen. Die Bundesregierung setzt dies in der Energieeinsparverordnung (EnEV) in nationales Recht um. Dabei ergeben sich mit PV-Anlage, Batterie, Wärmepumpe, Blockheizkraftwerk etc. signifikante Veränderungen der elektrotechnischen Anlagen eines Gebäudes. Im vom Bundeswirtschaftsministerion geförderten Leuchturm-Projekt "Energiespeicherhäuser Herzo Base" wird dieser Wandel an einem praktischen Beispiel vorweggenommen und die Machbarkeit und der wirtschaftliche Nutzen gezeigt.
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In großen Teilen Europas benötigen Gebäude im Winter Heizenergie, dies gilt auch für sogenannte "Passivhäuser", die bis zu 15 kWh/m2 pro Jahr verbrauchen dürfen. Mit einer entsprechend dimensionierten Photovoltaik-Anlage (PV), ggf. ergänzt mit einer Batterie zur Eigenverbrauchsoptimierung, kann die Jahres-Energiebilanz des Gebäudes ausgeglichen oder sogar positiv gestaltet werden. Mit einer intelligenten Batteriesteuerung, die auch vertikale Steuergrößen aus übergeordneten Netzebenen berücksichtigt, kann dabei gleichzeitig das Stromverteilnetz geschont werden.
Mit besserer Wärmedämmung der Neubauten steigt auch in Mitteleuropa im Sommer der Bedarf an Kühlung. Inzwischen erreicht oder übersteigt der Kältebedarf moderner Gebäude im Sommer durch innere Lasten und Stahlungseintrag über die Fenster den Energiebedarf der Heizperiode. Daher bekommen effiziente Lösungen für Fasade, Fenster und die Kühlung im Sommer eine in Zukunft wachsende Bedeutung. Am Energie Campus Nürnberg entsteht in Zusammenarbeit mehrerer Fakultäten der Technischen Hochschule mit dem Zentrum für Angewandte Energieforschung Bayern (ZAE) der Prototyp eines autarken Fassadenelements. In einem vom BMWI geförderten Pilotprojekt wird das Konzept an einem Wohngebäude in Kitzingen erprobt, mehr dazu lesen Sie hier.
Vor der Anwendung an dem Wohngebäude in Kitzingen wurde die organische Photovoltaik des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE-Bayern) an einem Laborfenster der Technischen Hochschule Nürnberg als OPV-Versuchsstand erprobt. An ihm wurde die Funktionalität der Bauteile überprüft und Erkenntnisse im praktischen Betrieb der OPV gewonnen. Während in einem ersten Schritt nur einzelne OPV-Module im Kleinformat zur Verfügung standen, konnte die aktive Modulfläche bald auf 0,5 m² und später auf 4 m² erhöht werden. Der Arbeitspunkt der OPV wird mit einem handelsüblichen Solarregler per MPP-Tracking optimiert. Dies maximiert die erzeugte Energie, die in einen 24 V Akku zwischengespeichert wird, um abends eine Raumbeleuchtung mit 120W LED und tagsüber eine Raumlüftung mit Wärmerückgewinnung zu betreiben. Mehr dazu lesen Sie hier.
Photovoltaik und große Windanlagen sind mittlerweile etablierte Technologien und in großer Menge im praktischen Einsatz. Ganz anders ist die Situation bei gebäudemontierten Klein-Windanlagen, die erst in wenigen Pilotanwendungen im Einsatz sind. Wie bei jeder jungen Technologie zeigen sich dabei verschiedene zu lösende Aufgaben wie z.B. eine realistische Ertragsprognose, die die Basis für eine wirtschaftliche Investitionsentscheidung bildet, oder verschiedene Optimierungsaufgaben im Anlagenbetrieb. Mehr dazu lesen Sie hier.
Wenn in einem Jahrzent jedes Gebäude den Wärmebedarf des Winters für den Ausgleich der Energiebilanz in Form von lokal erzeugten Strom ins Netz zurückspeist, steigt die Belastung des Verteilnetzes je nach Siedlungstruktur teilweise signifikant. Kritisch werden dabei Wohngebiete mit großen, nach Süden ausgerichteten Dachflächen und der typischen Dachneigung von Einfamilienhäusern von 30 - 40 Grad. Dann steht der großen PV-Erzeugung bei Sonnenhöchststand im Juni zeitgleich eine nur geringe lokale Last gegenüber, so dass die größte Netzbelastung durch die Einspeisung in Süddeutschland an einem Sonntag gegen 13:30 in der zweiten Juni-Hälfte zu erwarten ist.