Die Reise zum Smart Home

Ob Wärmeanwendungen, Ladesäulen oder eine intelligente Gebäudesteuerung: In Kombination mit einer Photovoltaikanlage hat jede Technologie ihre Vor- und Nachteile. Doch alle sind nötig auf dem Weg zum Smart Home, das so gut wie möglich zur Energiewende beiträgt, dem Bewohner Energiekosten spart, ihm eventuell sogar eine gewisse Autarkie verspricht. Wir wollten von Installationsunternehmen wissen, welche Systemvarianten sich bei ihnen in der Praxis bewähren und wie sie die verschiedenen Technologien einschätzen, die in der Regel mit der Haustechnik der Zukunft verbunden werden. Unsere Umfrage ist nicht repräsentativ, wir haben vor allem Betriebe befragt, die im Photovoltaikbereich stark sind, gleichzeitig mehrere Technologien anbieten und sich aktiv mit der zukünftigen Haustechnik beschäftigen.
Dabei zeigt sich auch, dass die oft emotional geführte Diskussion, ob nun Photovoltaik oder Solarthermie zum Heizen verwendet werden sollte, in der Praxis nüchtern behandelt wird. Mehr als die Hälfte der elf von uns befragten Installateure bietet neben der Photovoltaik auch Solarthermieanlagen an. „Das eine schließt das andere nicht aus“, sagt Karsten Lindner, Geschäftsführer bei Ruoff Energietechnik. Ob es im Einzelfall Sinn ergebe, Photovoltaik und Solarthermie zu kombinieren, komme ganz auf die Bedürfnisse des Kunden an. „Solarthermie hat einen höheren Wirkungsgrad pro Fläche als Photovoltaik. Photovoltaik hat wiederum den Vorteil, dass man den Strom flexibler nutzen kann, sowohl für die Wärmeerzeugung als auch für den eigenen Strombedarf oder den Weiterverkauf durch Netzeinspeisung. Bei Wärme ist man da weniger flexibel.“ Daher müsse man sich im Einzelfall genau anschauen, welche Systemlösung am sinnvollsten sei.
Da die Kosten für Photovoltaikanlagen in den vergangenen Jahren stark gesunken sind, sehen allerdings auch etliche der befragten Installateure, dass es für die Solarthermie immer schwieriger wird, den Konkurrenzkampf um die begrenzte Dachfläche zu gewinnen, insbesondere auf Einfamilienhäusern. Willi Harhammer, Geschäftsführer von Ikratos Solar- und Energietechnik, sagt: „Eine Solarthermieanlage würde ich unseren Kunden heute nicht mehr unbedingt empfehlen.“ Für den gleichen Preis bekomme man heute schon eine vernünftige Photovoltaikanlage und eine kleine Warmwasser-Wärmepumpe. Eine Solarthermieanlage braucht zudem möglichst direkte Sonneneinstrahlung, diffuses Licht reicht in der Regel nicht. „Ein Photovoltaikanlage ist da weniger anspruchsvoll und schlägt daher die Thermieanlage in diesem Punkt.“ Für Wolfgang Ritter von Ritter Elektrotechnik ist Solarthermie mittlerweile sogar eine „Steinzeittechnik“. Sie sei zwar deutlich effizienter als Photovoltaik, laufe aber oft konträr zum Bedarf, weil die Thermieanlage im Winter, wenn die meiste Wärmeenergie benötigt wird, nicht richtig funktioniert. „Im Sommer ist der Pufferspeicher dann schnell voll, so dass die Wärmeenergie gar nicht mehr gespeichert werden kann.“ Den Strom aus einer Photovoltaikanlage könne man hingegen auch bei vollem Wärmespeicher noch im Haushalt verbrauchen oder gegen Vergütung einspeisen. Zwei weitere Installateure geben an, in der Solarthermie „nicht die Zukunft“ zu sehen. Einer davon berichtet, er habe sogar schon mal eine Solarthermieanlage vom Dach entfernt und gegen eine Photovoltaikanlage ausgetauscht.
Warmwasser mit Wärmepumpe
Um mit Solarstrom Wärme zu erzeugen, rückt seit einiger Zeit eine Technologie in den Fokus, die früher in der Regel mit Graustrom aus der Steckdose betrieben wurde. Daher war sie unter Anbietern von erneuerbaren Energien lange Zeit eher verpönt: die Wärmepumpe. Mittlerweile bieten aber viele Installateure die Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe an. Unter den elf befragten Unternehmen waren es neun.
„Wenn ich die Photovoltaikinstallation mache, schaue ich mir auch immer noch an, was der Kunde für ein Heizsystem hat und ob eventuell zusätzlich eine Warmwasseraufbereitung mit einer Brauchwasser-Wärmepumpe Sinn macht“, sagt zum Beispiel Martin Walz von Elektro + Solartechnik Walz. Sein Unternehmen hat nach seinen Angaben schon 25 Brauchwasser-Wärmepumpen mit Photovoltaikanlagen kombiniert. „Das passt gut mit der Photovoltaik zusammen. Wenn ich tagsüber Stromüberschüsse habe, kann ich damit gezielt Warmwasser aufbereiten.“ „Das ist ein typisches Produkt bei Kunden, die zum Beispiel seit zehn Jahren eine Ölheizung haben“, meint Karsten Lindner von Ruoff Energietechnik. „Die Ölheizung würde zwar vielleicht noch zehn Jahre halten, aber durch die steigenden Ölpreise ist die Brauchwasser-Wärmepumpe in Kombination mit einer Photovoltaikanlage eine sehr interessante Ergänzung.“
Herausforderung Heizung
Neben der Warmwasseraufbereitung kann man eine Wärmepumpe auch für die Raumheizung verwenden. Dann ist in der Regel kein anderes Heizungssystem mehr nötig. Martin Walz bietet mit seinem Unternehmen jedoch auch eine Lösung zur Heizungsunterstützung zusätzlich zur bestehenden Heizung an. „Wenn jemand zum Beispiel eine Ölheizung hat, kann er durch zusätzliche Installation einer Heizungswärmepumpe, die Brauchwasser und Heizung unterstützt, bis zu 60 Prozent seiner Ölkosten sparen.“ Ungefähr vier bis fünf solcher Systeme, die ergänzend in die Heizungsanlage integriert werden, installiert sein Unternehmen pro Jahr. „Das ist technisch etwas komplizierter als eine reine Brauchwasserbereitung, weil man in das bestehende Heizungssystem eingreift“, erklärt Walz. „Außerdem man braucht dann auch eine übergeordnete Steuerung, die in der Regel die Wärmepumpe übernimmt. Das funktioniert gut bis zu einer Außentemperatur von etwa fünf Grad Celsius. Und wenn es dann kälter wird, schaltet das System um auf Ölheizung.“
Sommersonne für den Winter
Auch saisonale Wärmespeicher werden in Kombination mit Photovoltaikanlage und Wärmepumpe verbaut. Laut Horst Ebitsch, Geschäftsführer von Ebitsch Energietechnik, kann man mit dem eigens entwickelten 2Max-Wärmespeicher die Wärme, die im Sommer erzeugt wird, bis in den Winter speichern. Damit umgeht Ebitsch das Problem, dass die Photovoltaikanlage im Winter deutlich weniger Strom erzeugt als im Sommer.
Bis Ende 2013 hat Ebitsch den Wärmespeicher in Kombination mit einer Solarthermieanlage betrieben. „Im letzten Winter mussten wir aber feststellen, dass sich Photovoltaik besser zum Wärmegewinnen eignet.“ Das liege daran, dass es im Winter oft nur diffuse Strahlung gibt und die Außentemperaturen niedrig sind. Dann könne man mit Photovoltaik und einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe mehr Wärmeenergie pro Quadratmeter Fläche erzeugen als mit Solarthermie. Der Pufferspeicher des 2Max-Systems hat ein Volumen von bis zu 52,3 Kubikmetern und kann auch das Heizungssystem mit Wärme versorgen. Eine weitere Besonderheit: Die Wärmepumpen-Speicher-Kombination ist so gebaut, dass sie auch zum Kühlen verwendet werden kann.
Die meisten Wärmepumpen, die derzeit am Markt angeboten werden, sind nicht für den Betrieb mit Solarstrom entwickelt worden. Daher ergeben sich in der Praxis einige Herausforderungen. In der Regel können Wärmepumpen zum Beispiel derzeit noch nicht mit schwankenden Strömen umgehen, sondern brauchen eine gewisse Mindestleistung, um überhaupt anzuspringen (siehe FAQ Wärmepumpen, Seite 68). Bei Ebitsch Energietechnik löst man dieses Problem, indem man die Wärmepumpe eines OEM-Herstellers so umbaut, dass sie regelbar ist und mit Leistungen zwischen 300 Watt und 3 Kilowatt betrieben werden kann. So werde sichergestellt, dass die Wärmepumpe ausschließlich mit Solarstrom versorgt wird.
100 Prozent unabhängig mit BHKWVor allem für Kunden, die sich am liebsten vollständig unabhängig von Stromlieferungen des Energieversorgers machen wollen, ist die Kombination von Photovoltaik und einem Blockheizkraftwerk (BHKW) eine interessante Variante. Knapp die Hälfte der von uns befragten Installationsunternehmen hat BHKWs in ihrem Portfolio. Willi Harhammer, dessen Unternehmen Ikratos gelegentlich Photovoltaik-BHKW-Kombinationen installiert, bestätigt, dass man damit leicht auch ganzjährig 100 Prozent Unabhängigkeit in der Stromversorgung erreichen kann. Es komme aber nur selten vor, dass sein Unternehmen eine solche Kombination baue. „Das ist vor allem auch eine Preisfrage.“ Einige Installateure betonen, dass mit Blockheizkraftwerken ein hoher Autarkiegrad des Gesamtsystems erreicht werden kann. Die Kombination mit Photovoltaik halten sie nur für sinnvoll, wenn auch ein hoher Wärmebedarf besteht.
Das Problem ist, und das zeigt sich auch in der Umfrage unter Installationsbetrieben, dass man für ein BHKW einen relativ hohen Wärmebedarf braucht, damit das Kraftwerk über das ganze Jahr hinweg möglichst ausgelastet ist und rentabel betrieben werden kann. In einem Passivhaus ist ein BHKW zum Beispiel fehl am Platz, weil der Wärmebedarf viel zu gering ist. Aber auch in einem normalen Neubau seien die Stillstandszeiten eines BHKW so groß, dass es sich in der Regel nicht rechne, meint Harhammer.
Für Gewerbebetriebe kann eine Photovoltaikanlage mit Blockheizkraftwerk aber eine sinnvolle Variante sein. Wenn der Chef eines Unternehmen darüber nachdenke, mache er erst mal eine Grundlastberechnung, sagt Karsten Lindner von Ruoff Energietechnik, dessen Firma ebenfalls BHKWs anbietet. „Im Jahresverlauf braucht man im Winter mehr Wärme. Daher wird das BHKW eher auf den Wärmebedarf im Winter ausgelegt.“ Im Sommer produziert das Kraftwerk dann weniger Strom, weil auch weniger Wärme benötigt wird. Die geringere Stromerzeugung des BHKWs könne eine Photovoltaikanlage dann gut abfangen, weil sie im Sommer mehr Strom produziert als im Winter.
Kundenwunsch Kleinwindkraft
Die Kleinwindkraft, die bisher eher ein Schattendasein fristet, stößt laut den befragten Installateuren bei Kunden auf viel Interesse. Kleine Windräder mit bis zu 30 Metern Höhe sind in der Theorie eine gute Ergänzung zur Photovoltaik, weil damit oft auch Energie zur Verfügung steht, wenn keine Sonne scheint, zum Beispiel im Winter. Allerdings bieten nur vier der befragten Installateure ihren Kunden auch Kleinwindräder an.
„Wir haben selbst auch eine Kleinwindanlage, aber das war meine bisher größte Fehlinvestition“, sagt Installateur Martin Walz aus Simmozheim bei Stuttgart. „Ich wollte das Windrad als optisches Highlight am Firmengelände, aber dass da nur so wenige Kilowatt rauskommen, hätte ich selbst nicht gedacht. Hier auf dem Land im Süden würde ich das keinem Kunden empfehlen. Da rechnet sich so eine Anlage nie.“ Eine weitere Schwierigkeit nennt Thomas Gehre von Elektro Gehre: „Es geht nicht nur um das Preis-Leistungs-Verhältnis, sondern auch um die weiteren Stolpersteine, die uns zum Beispiel in Niedersachsen in den Weg gelegt werden. Man braucht hier eine Baugenehmigung, egal um was für ein Windrad es sich handelt. Wenn dann der Mitarbeiter im Bauamt nicht mitspielt, wird es sehr schwierig.“ Auch Willi Harhammer von Ikratos ist mit Kleinwindrädern vorsichtig. „Bisher haben wir fünf Kleinwindkraftanlagen installiert.“ Sein Unternehmen könnte auch mehr installieren, weil die Nachfrage der Kunden deutlich größer sei, meint Harhammer. „Wir bieten das aber nicht offensiv an.“ Man müsse den Kunden ganz klar sagen, wie wenig Energie eine solche Anlage liefere. „Dann kommen die Kunden relativ schnell am Boden an.“ Die Kleinwindkraft sei aber trotzdem ein Muss im Portfolio von Ikratos, weil damit die Unabhängigkeit des Gesamtsystems weiter erhöht werden könne.
Horst Ebitsch, der sein Unternehmen ebenfalls als einen Rundum-Anbieter für erneuerbare Energien in Wohnhaus und Gewerbebetrieb versteht, sieht das ähnlich. „Wir bieten Windräder bis ungefähr zehn Kilowatt Leistung an.“ Eine Installation auf einem Einfamilienhaus im Wohngebiet empfiehlt er nicht. „Aber ein Schweinezüchter zum Beispiel ist in der Regel ein bisschen außerhalb und braucht 24 Stunden am Tag Strom für die Belüftung. Wenn sich der Stall nicht gerade in einem Windloch befindet, kann es für ihn rentabel sein, sich dort ein kleines Windrad hinzustellen. Das läuft eben auch nachts.“ Diese Variante sei aber nur für die Eigennutzung interessant. „Einspeisen bringt hier gar nichts.“
Sonne tanken
Fast alle befragten Installateure geben an, auf Wunsch auch Ladesäulen für Elektroautos zu installieren. Die Kombination mit einer Photovoltaikanlage ist naheliegend, denn es ist ökologisch und energetisch widersinnig, Elektromobile mit Atom- oder Kohlestrom zu betanken. Außerdem passt das E-Auto zum Beispiel zusammen mit einem Solarcarport gut in ein nachhaltiges Gesamtkonzept.
„Wir verkaufen jede Erneuerbare-Energien-Anlage auch mit Emotionen. Da gehört der Bereich E-Mobility für uns natürlich dazu. Wir haben auch selbst ein Elektroauto, das wir tagsüber mit Sonnenstrom tanken“, sagt Willi Harhammer von Ikratos. Das Kundeninteresse an Ladesäulen und Solarcarports sei in jedem Fall vorhanden. Im Wohnhausbereich sieht er allerdings eine Schwierigkeit: „Meistens sind die Leute in der Früh aus dem Haus und kommen erst spät abends wieder heim, wenn die Photovoltaikanlage schon keinen Strom mehr liefert.“
Die Energie für ein Elektroauto aus einem Home-Batteriespeicher zu entnehmen sei aber nicht sinnvoll. „Im Einfamilienhaus haben wir zum Beispiel einen Fünf-Kilowatt-Nutzspeicher. Ein Elektroauto braucht aber bis zu 50 Kilowattstunden, um die Batterie zu füllen. Das kann man nicht einfach aus der Photovoltaikbatterie herausziehen.“
Auch bei Kemper Automation steht schon ein eigenes Elektroauto vor der Tür. „Wir nutzen das Auto auch öfter, wenn wir zu Kunden fahren“, sagt Geschäftsführer Johannes Kemper. „Je mehr Kunden das sehen, desto mehr sind auch interessiert.“ Aus seiner Sicht eignen sich Elektroautos heute vor allem als Zweitwagen. Für einen Erstwagen sei die Reichweite noch nicht unbedingt ausreichend. Martin Walz von Elektro + Solartechnik Walz bezeichnet sich selbst als langjährigen Elektroauto-Fan. „Daher hatten wir das Thema bei uns schon relativ früh auf dem Tisch.“ Grundsätzlich hält auch er es für richtig, Elektroautos mit Solarstrom und nicht mit Graustrom zu laden. Er würde sich aber noch mehr wünschen, nämlich die Einbindung der Autobatterie in das Gesamtsystem. „Die Hersteller der Elektroautos lassen sich aber leider nicht in ihre Batterie eingreifen. Das heißt, man kann diesen Akku nicht nutzen, um dort auch wieder Energie rauszuholen.“
Ladesäulen für Elektroautos hat auch Ruoff Energietechnik schon einige verkauft. Karsten Lindner von Ruoff erklärt eine weitere Schwierigkeit: „Nicht jedes Auto kann an jeder Ladesäule betankt werden. Da stellt sich unter anderem die Frage, mit wie viel Leistung geladen werden soll. Ist es eine Schnellladung oder die Standardladung, ist es eine Gleichstromladung oder eine Wechselstromladung?“ Die Komponenten müsse man sich genau ansehen (siehe auch Artikel Seite 64). Lindner kritisiert zudem die bisherigen Carportlösungen am Markt: „Die meisten Carports, die ich kenne, sind viel zu kompliziert und aufwendig und auch zu teuer, so dass sich bisher zu wenige Kunden dafür entscheiden.“
Thomas Gehre sieht in der Elektromobilität noch eher einen Zukunftsmarkt: „Im Moment ist es schwierig, Kunden für ein Elektroauto zu motivieren, weil das Preis-Leistungs-Verhältnis noch nicht stimmt, auch aufgrund der begrenzten Kilometerzahl. Heute machen das nur die Leute, die sich sehr für die Elektromobilität begeistern und wo das Geld im Grunde keine Rolle spielt.“ Gehre bietet seinen Kunden aber grundsätzlich an, alles vorzubereiten, „damit der Kunde einfach nachrüsten kann, wenn er sich ein Elektroauto anschaffen will.“ Josef Küffner, Geschäftsführer des Installationsunternehmens Kütro sieht in diesem Bereich ebenfalls noch nicht das große Geschäft: „Wir freuen uns, wenn im Jahr mal einer vorbeikommt, der eine Ladesäule haben will. Dann richten wir diese auch gerne ein.“
Intelligente Verbraucher
Die Installation von weiteren Komponenten für die Kombination mit einer Photovoltaikanlage ist nur die eine Seite, die andere ist die intelligente Verbindung dieser Energieerzeuger und -verbraucher. Schon für die Verbindung von Strom, Wärme und Energiespeichern braucht man ein gutes Energiemanagement. Will man noch einzelne Verbraucher wie Rollos, Waschmaschine oder Alarmanlage separat ansteuern, kommt man in den Smart-Home-Bereich. Mit den unterschiedlichen Systemen, die dafür am Markt angeboten werden, sind die Installateure mal mehr, mal weniger zufrieden.
„Wir haben uns den Markt für Energiemanagementsysteme genau angeschaut“, sagt Karsten Lindner von Ruoff Energietechnik. „Es zeigt sich, dass die Entwicklung hier noch am Anfang steht. Die Anwendungsmöglichkeiten sind relativ begrenzt. Der Wärmepumpenhersteller Stiebel Eltron treibt zum Beispiel zusammen mit SMA die Entwicklung voran. Das Gleiche gilt auch für einige Waschmaschinen- und Spülmaschinenhersteller. Es geht darum, entsprechende Schnittstellen und Datenprotokolle in den Haushaltsgeräten zu etablieren, die ein Energiemanager überhaupt ansprechen kann.“
Ansonsten habe sein Unternehmen auch schon rund 100 Photovoltaikanlagen mit Speichersystemen installiert. „In diesen Batteriespeichern ist fast immer auch ein Energiemanager integriert, der die Steuerung der Energieflüsse mit übernehmen kann.“ Johannes Kemper von Kemper Automation greift für das Energiemanagement derzeit auf ein Gerät von Solarworld zurück. „Damit kann man schon jetzt eine Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe und einem Batteriespeicher kombinieren.“ Theoretisch könne das Gerät in Zukunft auch mit intelligenten Geräten, zum Beispiel der Wasch- oder Spülmaschine, kommunizieren. Für das Lastmanagement der Verbraucher setzt Kemper im Moment vor allem Funksteckdosen ein.
Willi Harhammer berichtet, dass seine Kunden durchaus daran interessiert sind, den Kühlschrank und die Rollos in ein intelligentes Hausnetz einzubinden. Ikratos sei da aber noch vorsichtig, weil es noch keine einfachen und befriedigenden Lösungen am Markt gebe. Das intelligente Hausnetz (EIB = European Installation Bus) predigt man laut Harhammer schon seit den 1980er Jahren. „Man hat es aber nie geschafft, intelligente Geräte mit diesem Hausnetz zu verbinden. Rollos zu schalten, das hat man schon damals gekonnt. Heute müssen sie aber Kühlschrank mit Herd mit Heizung mit Wärmepumpe und auch mit dem Telefon verbinden. Dafür gibt es bisher keinen wirklich genormten Bus. Man bräuchte einen Bus, der so simpel ist wie das Internet. Dann brauchen sie noch einen Energiemanager, der das Ganze problemlos verwaltet.“ Das Gerät müsse auch einfach zu bedienen sein, aber solange es sich um Bastlerlösungen von einzelnen Installationsbetrieben handelt, wird sich die Technik nach Ansicht von Harhammer nicht durchsetzen.
Auch beim Installationsunternehmen Elektro-Blitz aus Stangengrün ist man skeptisch, wenn es um Smart-Home-Systeme und Bus-Installationen geht. „Wir bieten das zwar an, empfehlen es aber nicht unbedingt“, sagt Geschäftsführer Jörg Eißmann. Bisher seien die Systeme so kompliziert, dass sich die Kunden nicht selbst helfen könnten, wenn es mal eine Störung gebe oder die Konfiguration geändert werden solle. „Wenn man so was installiert, muss man ständig im Kundendienst helfen. Uns geht es aber darum, dass die Leute unabhängig sind und uns nicht unbedingt brauchen.“ Eißmann will eine Intelligenz in das System bringen, die die Kunden nicht überfordert. Den Solarstrom direkt zu verbrauchen, eine Wärmepumpe zu betreiben oder einen Batteriespeicher beziehungsweise ein Elektroauto zu laden, das hält er noch für sinnvoll und relativ einfach. „Aber was nützt mir ein sprechender Kühlschrank? Das wird einem ja von der Industrie vorgegaukelt, dass man so was braucht. Das führt aber nur dazu, dass wir noch gläserner werden, als wir es eh schon sind. Da bin ich dagegen.“ Ein weiterer Punkt, der bisher gegen die Installation eines drahtgebundenen Bus-Systems im Wohnhaus spricht, ist der hohe Preis. Die Installateure sprechen von 20.000 bis 40.000 Euro Mehrkosten im Vergleich zu einer normalen Elektroinstallation. „Für Otto Normalbürger ist das in der Regel zu viel“, meint zum Beispiel Martin Walz.
Es gibt also, auch wenn man relativ zufällig Solarinstallationsbetriebe befragt, besonders zwei Aufgaben auf dem Weg zum Smart Home, die noch gelöst werden müssen. Das sind zum einen bessere Schnittstellen. Da gibt es zum Beispiel mit dem EE-Bus ja auch schon Bewegung. Zum anderen sind es einfacher zu bedienende und noch intelligentere Energiemanagementsysteme. Auch da sitzen Hersteller schon dran (siehe FAQ Wärmepumpen Seite 68). Was die Kombination von Photovoltaik mit anderen Energiequellen angeht, gibt es bereits jetzt eine Nachfrage bei den Kunden der befragten Betriebe. Fachbetriebe, die an der Entwicklung dranbleiben, haben also gute Aussichten. 

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