Wie statte ich ein Haus preiswert mit einer Heizung aus?
Auch nach langem Suchen, habe ich keine Systemvergleiche gefunden. Deshalb will ich mich hier einmal an einem Vergleich der verschiedenen Systeme versuchen.
Beginnen muß ich mit einer kurzen Beschreibung der Rahmenparameter.
Für die Planung nehme ich ein neues 250m² Einfamilienhaus, für das eine Heizung zum Einsatz kommen soll.
Jetzt sagen Sie, daß ist doch ganz einfach, wir nehmen eine Brennwertheizung mit Gas vom Energieversorger und Strom vom Energieversorger. Das geht leider nicht mehr, denn wir haben seit Ende 2020 das Gebäudeenergiegesetz (kurz GEG). Es muß Energie anteilig nach §10 Abs 2. Nr 3 GEG genutzt werden. Damit ist gemeint: Es müsse anteilig Erneuerbare Energie geben. Ich nenne dies im folgenden „GEG10/2/3 erfüllt“.
Und jetzt kommt die Stunde der Verkäufer. Viele Verkäufer erzählen einfach dummes Zeug, was erlaubt und was verboten ist.
Dabei ist es ziemlich einfach.
Nach GEG §35 kann ich eine solarthermische Anlage nutzen. Damit ist im wesentlichen „Warmwasser vom Dach“ gemeint. Wenn 3% der Nutzfläche als Solarthermie aufs Dach kommen ist GEG10/2/3 erfüllt (Das Gesetz spricht von Aperturfläche. Das sind ca 95% des Panels).
Unser Beispiel: 250m² * 3% / 95% = 7,9m² Solarthermie.
Den Rest darf ich mit einem Gasbrennwertkessel beheizen.
Nach GEG §36 kann ich Photovoltaik nutzen. Wenn die Nennleistung in KW mindestens das 0,03 fache der Gebäudenutzfläche beträgt ist GEG10/2/3 erfüllt. (Die Gebäudenutzfläche ist ca 120% der Wohnfläche).
Unser Beispiel: 250m² * 120% * 0,03 = 9 kW Nennleistung (auch kWp).
Den Rest darf ich mit einem Gasbrennwertkessel beheizen.
Nach GEG §37 kann ich Geothermie oder Umweltwärme nutzen. Wenn ich 50% des Wärmebedarfs aus solchen Anlagen nutze ist GEG10/2/3 erfüllt. Das sind Wärmepumpen entweder mit einer ca. 100Meter tiefen Bohrung dann als Geothermie oder mit Außenluft dann Umweltwärme. Die Geothermie kann die Wärme vollständig abdecken. Die Umweltwärme kann im Winter die benötigte Wärme nicht abdecken.
Unser Bespiel: Annahme 25.000kWh Wärmebedarf p.a. Daraus folgt Umweltwärme mit 12.500kWh Leistung p.a.
Den Rest darf ich mit einem Gasbrennwertkessel beheizen.
Nach GEG §38 kann ich feste Biomasse nutzen. Wenn ich 50% des Wärmebedarfs aus solchen Anlagen nutze ist GEG10/2/3 erfüllt. Damit ist ein Kessel zum Verbrennen von Holz gemeint.
Eine solche Anlage kann den Wärmebedarf vollständig abdecken.
Nach GEG §39 kann ich flüssige Biomasse nutzen. Wenn ich 50% des Wärmebedarfs aus solchen Anlagen nutze ist GEG10/2/3 erfüllt. Hier gibt es weitere Nebenbedingungen.
Das ist z.B. Biodiesel. Das ist nur exotisch und wird hier nicht näher betrachtet.
Nach GEG §40 kann ich gasförmige Biomasse nutzen. Wenn ich 30% (KWK) sonst 50% des Wärmebedarfs aus solchen Anlagen nutze ist GEG10/2/3 erfüllt. Hier gibt es weitere Nebenbedingungen.
Das ist z.B. Biomethan. Das ist nur exotisch und wird hier nicht näher betrachtet.
Nach GEG §41 und §42 lassen sich die GEG10/2/3 auch mit Kälte aus erneuerbaren Energien oder durch die Nutzung von Abwärme erfüllen. Das ist nur exotisch und wird hier nicht näher betrachtet.
Nach GEG §43 kann ein BHKW (Blockheizkraftwerk = KraftWärmeKopplung) nutzen. Wenn ich 50% des Wärmebedarfs aus einer solchen Anlage decke ist GEG10/2/3 erfüllt, oder bei Einsatz einer Brennstoffzellenheizung 40% des Wärmebedarfs.
Eine solche Anlage kann den Wärmebedarf vollständig abdecken.
Nach GEG §44 kann ich Fernwärme nutzen. Das ist auch exotisch und wird hier nicht betrachtet.
Nach GEG §45 kann ich durch besondere Einsparungen beim Bau des Hauses selbst diesen Punkt erfüllen. Es müssen die Vorgaben nach GEG §15 um 15% unterschritten werden.
Damit sind Wärmeverluste gemeint. Das Haus muß also viel dickere Außenwände erhalten und entweder gar keine Fenster mehr haben oder einfach eine 4-fach-Verglasung. Das ist auch alles exotisch und wird hier nicht betrachtet.
Nun die Frage, was kostet das? Und wie kann das verglichen werden?
Zunächst einmal zu den Kosten. Hier geht es nur um die Unterschiede. Deshalb lasse ich die Kosten für Leitungen zu den Heizkörpern und die Heizkörper selbst weg. Die hier angegebenen Preise sind Endkundenpreise und stammen aktuell (3/2021) aus dem Internet. Weiter fehlen die Kosten des Einbaus, des Schornsteins, des Gasanschlußes, jährliche Wartungskosten, Grundgebühren aus laufenden Rechnungen der Versorger.
GEG §35 Solarthermie
9m² Komplettpreis mit Röhrenkollektoren, Montagematerial, Ausdehnungsgefäß 100l und Pufferspeicher 500l zusammen ca. € 3.900
GEG §36 Photovoltaik
10 kWp Komplettpreis mit Modulen, Montagematerial und Wechselrichter (Fläche ca 100m²) zusammen ca. € 9.700
GEG §37 Geothermie
Ca 90m in die Tiefe muß gebohrt werden. Das sind ca € 14.000 incl. Material. Dazu kommt die Wärmepumpe mit ca. € 6.000
GEG §37 Umweltwärme
Das ist ein einfacher Kasten vorm Haus für ca. € 2.500
GEG §38 Biomassekessel
Die einfachste Form mit Pelletzuführung für ca. € 4.500
GEG §43 BHKW/KWK
Das ist ein Automotor, der mit Gas betrieben wird und der dauerhaft einen Generator antreibt um Strom zu produzieren. Mit der Abwärme, die beim Auto einfach in die Umwelt geht, wird das Haus geheizt. Eine kleines BHKW(Motor) kostet ca € 15.000.
Alternativ gibt es noch Brennstoffzellen, mit denen aus dem Gas direkt Strom erzeugt wird, ähnlich der Funktion einer Batterie. Auch dort fällt Wärme als Abfallprodukt für die Heizung an. Eine Brennstoffzellenheizung (BHKW(BSZ)) kostet ca € 30.000.
Auch wenn man meint, mit der ersten Investition seien die Würfel doch schon gefallen. Nein das sind sie nicht. Jetzt geht es erst richtig los.
Ist die Anlage wirklich in der Lage, autark zu arbeiten, oder brauche ich daneben noch eine weitere Heizung. Wenn ja, nehme ich dafür eine gewöhnliche Gasbrennwertheizung mit oder ohne Warmwasserspeicher?
Eine Gas-Brennwert-Heizung mit Warmwasserspeicher für € 2.750 oder eine
Gas-Brennwert-Heizung ohne Warmwasserspeicher für € 2.150.
Bei der Solarthermie wird nur bei viel Sonne Wärme erzeugt, also braucht es für kalte Nächte eine zusätzliche Heizung.
Solarthermie € 3.900 + ergänzende Heizung € 2.750 = Invest € 6.650
Bei der Photovoltaik wird nur Strom produziert. Also auch dort eine ergänzende Heizung
Photovoltaik € 9.700 + ergänzende Heizung € 2.750 = Invest € 12.450
Die Geothermie müßte ganzjährig autark laufen.
Die Umweltwärme läuft eher nur in warmer Jahreszeit. Also auch dort eine ergänzende Heizung.
Umweltwärme € 2.500 + ergänzende Heizung € 2.750 = Invest € 5.250
Der Biomassekessel müßte ganzjährig autark laufen.
Das BHKW müßte ganzjährig autark laufen. Die Hersteller empfehlen, eine solche Anlage zur besseren Auslastung nur für die gleichbleibende Grundlast zu nutzen. Dann müßte auch dort noch eine Heizung dazukommen.
Damit haben wir schon eine sehr grobe Investitionsvergleichbarkeit erstellt.
Solarthermie + ergänzende Heizung € 6.650
Photovoltaik + Heizung € 12.450
Geothermie € 20.000
Umweltwärme + ergänzende Heizung € 5.250
Biomassekessel € 4.500
BHKW(Motor) € 15.000
BHKW(BSZ) € 30.000
Das ist die erste Hälfte der Wahrheit. Die Investition.
Nun kommt die zweite Hälfte, nämlich die laufenden Kosten.
Wir haben in einem ähnlich großen Haus in den vergangenen Jahren jeweils ca 20.000kWh Gas und 4.000kWh Strom verbraucht. Gas kostet 5Ct/kWh, Strom kostet 30Ct/kWh, Wärmepumpenstrom kostet 22Ct/kWh.
Wieder lassen wir einige Kosten weg, nämlich die Grundgebühren der Versorger, den Schornsteinfeger, die Wartung.
Solarthermie
Die Uni Leipzig spricht von 500kWh/m² Sonnenenergie pro Jahr.
Wir haben 9m² geplant. So ergibt sich
9m² * 500 kWh/m² = 4.500kWh Sonne
Bedarf 20.000kWh – 4.500kWh Sonne = Rest 15.500kWh Gas * 5Ct/kWh = € 775
Strom 4.000kWh * 30 Ct/kWh = € 1.200
Solarthermie + Strom Jahresverbrauch ca € 1.975
Photovoltaik
Als Zusammenhang wird beschrieben, daß 1kWp pro Jahr ca 1.000 kWh Strom erzeugt.
Wir haben 10kWp geplant. So ergibt sich
10 kWp * 1000kWh/kwp = 10.000 kWh
Davon werden selbst als Strom verbraucht ca 25%.
Strom 4000kWh – 2500kWh Selbstverbrauch = 1500 kWh * 30Ct/kWh = € 450 Stromkauf
Den Rest der Energie speisen wir nicht ein, sondern erwärmen damit unser Brauchwasser, sparen also Gas.
Wärmebedarf 20.000kWh – 7.500kWh Sonne = Rest 12.500kWh Gas * 5Ct/kWh = € 625
Photovoltaik + Strom Jahresverbrauch ca € 1.075
Geothermie
Bei Geothermie wird Wasser in die Erde gepumpt und kommt dann erwärmt an die Oberfläche. Dort muß es mit der Wärmepumpe in die Heizung übertragen werden.
Aus 60 kWh Strom werden 100kWh Wärme. Dazu gibt es wilde Formeln, die ich hier einfach gekürzt habe.
Wärmebedarf 20.000kWh brauchen 12.000kWh Strom * 22Ct/kWh = € 2.640 Strom für Wärme
+ Strom 4.000kWh * 30 Ct/kWh = € 1.200
Geothermie + Strom Jahresverbrauch ca € 3.840
Umweltwärme
Bei der Umweltwärme wird die Umgebungsluft mit einer Wärmepumpe abgekühlt und diese Wärme in das Heizungswasser übertragen.
Aus 70 kWh Strom werden 100 kWh Wärme. Dazu gibt es wilde Formeln, die ich hier einfach gekürzt habe. Weiter nehme ich an, daß 50% der Wärme mit der ergänzenden Gasbrennwertheizung erzeugt werden (und auf keinen fall elektrisch).
Wärmebedarf 10.000kWh ergibt 7.000kWh Strom * 22Ct/kWh = € 1.540 Strom für Wärme
Rest 10.000kWh Gas * 5Ct/kWh = € 500
+ Strom 4.000kWh * 30 Ct/kWh = € 1.200
Umweltwärme + Strom Jahresverbrauch ca € 3.240
Biomassekessel
Jetzt ist das Holz in Wärme zu berechnen. Die Energie wird mit ca 3,4 kWh/kg angegeben.
Damit ergibt sich ein Jahresbedarf von 20.000 kWh / 3,4 kWh/kg = 5882 kg Holz pro Jahr.
Für z.B. Buchholz gilt 528kg = 1 RM (=Raummeter).
Als Preis finde ich € 150,00 /RM (Buche frei Haus).
5882kg Holzbedarf / 528kg/RM = 11,1 RM Buche p.a.
11,1 RM * € 150/RM = € 1665
+ Strom 4.000kWh * 30 Ct/kWh = € 1.200
Biomassekessel + Strom Jahresverbrauch ca € 2.865
BHKW Einleitung
Während mein Planhaus 20.000 kWh Wärme und 4.000 kWh Strom verbraucht, also ein Wärme/Strom-Verhältnis von 5:1 erzeugt ein BHKW mit Motor Wärme zu Strom im Verhältnis 2:1, ein BHKW mit Brennstoffzelle im Verhältnis 1:2.
Für einen Betrieb muß ich also entscheiden, nach welchem Parameter ich mich richte.
BHKW Motor
Richte ich mich nach dem Strom, fehlt mir die Wärme, richte ich mich nach der Wärme, habe ich viel zuviel Strom. Fehlende Wärme ist keine Lösung, deshalb muss ich sehen, wohin mit dem überzähligen Strom.
Doch wo liegt der „Gewinn“. Auch dazu eine einfache Rechnung:
Gas kostet 5Ct/kWh, Strom kostet 30Ct/kWh
Auf einer Internetseite lese ich 1m³ Erdgas ergeben 6kWh Wärme und 3kWh Strom
Auf der Rechnung meines Gaslieferanten steht 1m³ hat ca. 11,2kWh.
Das macht 11,2kWh Gas = 6kWh Wärme und 3kWh Strom
Im tatsächlichen Verbrauch sind dies 11,2kWh * 5Ct/kWh = 56 Ct
Auf der Seite der Erzeugung sind dies an herkömmlicher Einsparung 6kWh * 5Ct/kWh + 3kWh * 30Ct/kWh = 120 Ct. Das klingt doch verlockend. 114% Gewinn.
Doch was machen wir mit dem Strom, den wir nicht selbst brauchen?
Verkaufen rufen Sie spontan.
Seite Anfang 2021 gibt es auch für BHKW’s negative Börsenpreise für Storm. Im Worstcase erhalte ich also gar keine Vergütung sondern müssen sogar Geld drauflegen.
Also gilt vielmehr: Dem Verbrauch mit 56Ct steht eine Erzeugung von Wärme 6kWh * 5Ct/kWh + eigener Stromverbrauch 1,2kW * 30Ct/kWh + verpuffter Strom 1,8kWh * 0Ct/kWh = 66Ct gegenüber.
Mit diesen 10Ct Ertrag ist eine Amortisation der erheblichen Anschaffungsmehrkosten von über T€ 10 nicht realisierbar.
BHKW Brennstoffzelle
Zunächst die Parameter von oben.
Für ein BHKW in Form einer Brennstoffzelle, heißt es, sie würde zuwenig Wärme produzieren und deshalb eine zusätzliche Heizung benötigen oder die Brennstoffzelle wird sehr sehr teuer und es wird gefragt, was ich mit all dem Strom anfange.
11,2kWh Gas = 3,53kWh Wärme und 6,22 kWh Strom
Im tatsächlichen Verbrauch sind dies 11,2kWh * 5Ct/kWh = 56 Ct
Auf der Seite der Erzeugung sind dies an herkömmlicher Einsparung 3,53kWh * 5Ct/kWh + 6,22kWh * 30Ct/kWh = 186,6 Ct. Das sind erstaunliche 233% Gewinn.
Aber auch hier gilt es die Wirklichkeit negativer Strompreise zu sehen.
Also gilt vielmehr: Dem Verbrauch mit 56Ct steht eine Erzeugung von Wärme 3,53kWh * 5Ct/kWh + eigener Stromverbrauch 1,2kW * 30Ct/kWh + verpuffter Strom 5,02kWh * 0Ct/kWh = 53,65Ct gegenüber.
Es ist also ein Nullsummenspiel. Damit kann NIEMALS eine Amortisation der erheblichen Anschaffungsmehrkosten von über T€ 30 realisiert werden.
Oder ich kombiniere die Brennstoffzelle gleich mit einer Gas-Brennwert-Therme
Dann wird die Brennstoffzelle nur solange betrieben, wie auch Strom gebraucht wird, ansonsten heruntergeregelt auf Minimumbetrieb. Es heißt, die Brennstoffzelle muß 24/265 durchlaufen.
Dann sinken die Aufwendungen zwar wieder minimal unter die Kosten, aber auch dort ist dann eine Amortisation Unsinn.
Vergleich Energie zu Material und Verbrauchskosten bei Neubau
| Solarthermie | Photovoltaik | Geothermie | Umweltwärme | Biomassekessel | BHKW | BHKW | ||
| Motor | Brennstoffz | |||||||
| 1 | Kaufpreis Anlage | 3.900 | 9.700 | 20.000 | 2.500 | 4.500 | 15.000 | 30.000 |
| 2 | Gasbrennwertheizung mit Speicher | 2.750 | 2.750 | 2.750 | ||||
| 3 | Schornstein | 1.500 | 1.500 | 1.500 | 1.500 | 1.500 | 1.500 | |
| 4 | Schornstein notwendig | ja | ja | nein | ja | ja | ja | ja |
| 5 | Gasanschluß notwendig | ja | ja | nein | ja | nein | ja | ja |
| 6 | Kosten Kauf | 8.150 | 13.950 | 20.000 | 6.750 | 6.000 | 16.500 | 31.500 |
| 7 | Verbrauchskosten | 1.975 | 1.075 | 3.840 | 3.240 | 2.865 | ||
| 8 | Summe Kosten 10 Jahre | 27.900 | 24.700 | 58.400 | 39.150 | 34.650 | ||
| 9 | Summe Kosten 15 Jahre | 37.775 | 30.075 | 77.600 | 55.350 | 48.975 | ||
| 10 | Summe Kosten 20 Jahre | 47.650 | 35.450 | 96.800 | 71.550 | 63.300 | ||
Planungsprämissen
- Es gibt staatliche Zuschüsse für Investitionen, weil die Regierung einzelne Branchen bezuschussen möchte. Es wird hier ohne Zuschüsse gerechnet.
- Es gibt staatlich Zuschüsse für Stromeinspeiser, weil die Regierung die Geschenke (siehe vor) ein wenig kompensieren möchte. Es wird hier ohne Zuschüsse gerechnet.
- Nach dem GEG kann ich alle verschiedenen Punkte mischen. Das halte ich beim Neubau für Unsinn, deshalb wähle ich klar einen der Punkt und den bei Bedarf mit Gasbrennwertkessel als Ergänzung.
- Für Geothermie und Umweltwärme setze ich keine verminderten Stromtarife an. Die zwingen zum Abschalten während bestimmter Zeiten am Tag. Dann braucht es größere Wärmespeicher. Die sind hier nicht gerechnet.
- Ein Einbeziehen von Inflation führt nicht zu anderen Ergebnissen. Ich nehme hier der Einfachheit halber an, es gibt in den nächsten 20 Jahren keine Inflation.
Systemische Gedanken
Die Solarthermie hat Risiken der Rißbildung von Rohren auf dem Dach oder im Haus zum Heizungsraum. Es wird eine kältefeste Flüssigkeit eingesetzt, die beim Auslaufen im Haus deutliche Schäden verursacht.
Die Photovoltaik hat Risiken beim Brand. Die Anlage steht unter Strom. Tagsüber sowieso, doch auch wenn es nachts brennt (durch das Licht des Brandes). Nicht alle Feuerwehren sind mit entsprechender Löschtechnik ausgestattet und lassen kontrolliert abbrennen. Gebäudeversicherungen können erhöht ausfallen.
Der Strom von der Photovoltaik kann meist nicht vollständig selbst genutzt werden. Einspeisen ist zwar sinnlos, es gibt nur 4-5 Ct/kWh. Ein Einbringen der überschüssigen Menge in die Heizung spart 5Ct/kWh Gas. Ob dies zulässig ist, weiß ich noch nicht.
Bei Geothermie und der Umweltwärme wird mit Wärmepumpenstrom gerechnet. Dort wird mehrmals am Tag in vorbestimmten Spitzenzeiten die Anlage abgeschaltet. Der Energiepreis von Gas ist immer noch viermal preiswerter als der Energiepreis für Wärmepumpen.
Beim Biomassekessel braucht es Holz. Bei einer auf Pellets ausgelegten Heizung sind Sie auf die Pelletsherstellung angewiesen. Ich wähle Holz. Wenn Sie auf dem Land wohnen und eigene Bäume haben, können Sie die Verbrauchskosten durch deren Einsatz deutlich reduzieren. Es bleibt eine Anlage mit viel Arbeit. Sie bewegen (in unserem Beispiel) 6 Tonnen Material erst zum Lagerplatz und später zur Heizung.
Ergebnis
Obgleich ich oben beschrieben habe, daß verschiedene Kosten, sowohl einmalige als auch laufende weggelassen werden, ergibt sich ein guter Eindruck.
Nun mag jeder für sich tiefer einsteigen und alles mit spitzem Bleistift für sich durchrechnen.
Ich würde mir wünschen, daß der Gesetzgeber endlich seine Bevorzugung einzelner Marktteilnehmer und Branchen beendet und für den geschundenen Bürger Energiesteuern und Abgaben beseitigt.
Empfehlenswert ist zu verstehen, wie wenig die Politik für den Bürger da ist. Es bleibt das stete Risiko, daß Energieversorger nach Gutsherrenart Versorger abschalten (siehe ZDF Frontal24 vom 9.12.2013)