Energieverbrauch in der Praxis - 2017 bis 2019 - Eine Bilanz

In den letzten Jahren wohnte ich in einem Haus in Luxemburg, das mittels Wärmepumpe und einer Solarthermieanlage mit Energie versorgt wurde (für Heizung und Warmwasser). Dazu kam noch der normale Stromverbrauch für anfangs vier, später drei Leute.

Das Haus wurde 2016 fertiggebaut. In einen früheren Beitrag habe ich die Sache für das Jahr 2018 analysiert.

In der folgenden Graphik sind die Jahre 2017 bis 2019 ausgewiesen. Das sind jene Jahre, in denen das Haus in voller Länge bewohnt war.

Fig.1 Energieverbrauch eines Hauses in Luxemburg

Was sofort ins Auge fällt, ist der große Sprung zwischen Sommer und Winter. Ja, das ist eben der Unterschied zwischen Heizen und Nicht-Heizen.

Aber fangen wir im Sommer an. Die Solarthermie stellt ausreichend warmes Wasser zur Verfügung und die Wärmepumpe wird so gut wie nicht benötigt (es sei denn, die Sonne lässt sich tagelang nicht blicken, aber selbst dann ist aufgrund der sommerlichen Temperaturen der Wirkungsgrad der Wärmepumpe so gut, dass der Stromverbrauch dafür nicht ins Gewicht fällt).

Von Juni bis August liegt der monatliche Strombedarf zum Teil deutlich unter 400 kWh. Erst im September geht es dann leicht über die 400er-Marke. Strom wird in diesen Monaten für folgende Dinge verbraucht: Kühlschrank, Gefriertruhe, Waschen, Kochen, Ventilation und Beleuchtung.

Im Oktober werden die Tage spürbar kürzer und die Ausbeute der Solarthermie geht entsprechend zurück. Irgendwann in diesem Monat, meist gegen Ende, wird dann die Heizung eingeschaltet.

Hier die entsprechenden Daten der Solarthermie.

Fig. 2 Solarthermie-Ausbeute

Es ist quasi die Inversion zum Gesamtenergieverbrauch. Wie bereits im früheren Blog festgestellt, tragen die Sonnenkollektoren im Winter nur marginal zur Heizleistung bei, während in den Sommermonaten mehr Energie produziert wird, als verbraucht werden kann. Ein, wie es scheint, unauflösliches Dilemma.

Im den Monaten von November bis Februar ruht die Hauptlast der Heizung und Warmwasserproduktion auf der Wärmepumpe. Gleichzeitig sinkt mit fallenden Außentemperaturen deren Wirkungsgrad. Ein weiteres Dilemma.

Alle anderen Verbraucher (Waschmaschine etc.) laufen natürlich weiter. Beleuchtung wird angesichts der kürzeren Tage etwas mehr, fällt aber nicht wirklich ins Gewicht verglichen mit der Heizleistung.

Eine Kuriosität am Rande: Der Energieverbrauch während der ersten sechs Monate eines Jahres ist stets höher als der während des zweiten Halbjahres. Siehe die folgende Graphik.

Fig. 3 Energieverbrauch halbjahresweise

Das lässt sich leicht erklären. Das erste Halbjahr ist tendenziell kälter als das zweite. Die Heizung wird oft erst im April abgestellt. Das Gleiche habe ich auch während meines Aufenthalts in Schweden festgestellt. Diese Schieflage lässt sich auch an Fig. 1 ablesen.

Blicken wir nochmal auf Fig. 2, dann meinen wir ebenfalls eine Asymmetrie der Ausbeute zwischen den beiden Halbjahren festzustellen. Hier ist die Tendenz jedoch nicht so klar, zumal die Lieferung der Sonnenkollektoren sehr stark von der Bewölkung abhängt, und die kann eben das ganze Jahr über heftig schwanken. Hier also die Halbjahresbilanz der Solarthermie (Fig. 4):

Fig. 4 Solarthermie pro Halbjahr

Der Unterschied zwischen den Halbjahren ist für 2017 und 2019 sehr deutlich, für 2018 jedoch marginal.

Das ist also der Energieverbrauch eines Hauses, das modernsten Standards entspricht.

Energieverbrauch in der Praxis - Jahresbilanz 2018

Der Energieverbrauch eines Hauses in Luxemburg war bereits zweimal Thema dieses Blogs, nämlich hier und hier.

Heute wollen wir die Verbrauchswerte in den letzten beiden Jahren vergleichen. Wie bereits früher berichtet, ist das Haus voll elektrifiziert, d.h. auch die Heizung erfolgt elektrisch, und zwar mittels einer Luft-Luft-Wärmepumpe.

Der Gesamtenergieverbrauch fiel 2018 etwas geringer aus als 2017. Besonders interessant ist hier der Vergleich der ersten beiden Monate des Jahres. Der Januar 2018 zeichnete sich durch relativ milde Temperaturen aus, es gab nur wenige Tage mit Werten unter Null. Im Gegensatz dazu war der Februar 2018 wesentlich kälter als der vorgehende Monat. Entsprechend hoch fiel der Energieverbrauch aus. Da konnten auch die besseren Produktionszahlen der Sonnenkollektoren nicht wirklich gegensteuern. Auch der März 2018 war noch recht kühl, was sich an Fig. 1 ablesen lässt. Gleichzeitig war die Kollektorleistung in diesem Monat schwächer als im Jahr davor. Erst im April wurde es dann spürbar wärmer, was sich entsprechend im Verbrauch niederschlug.

Gesamtenergieverbrauch:

2017: 9750 kWh

2018: 9240 kWh

Fig. 1 Gesamtenergieverbrauch eines Einfamilienhauses 

Die Solarkollektoren lieferten 2018, aufgrund der besonders sonnigen Witterung, deutlich mehr als im Jahr zuvor. Bemerkenswert die überdurchschnittlich guten Produktionswerte von Juli bis Oktober.

Solarthermie:

2017:  3169 kWh

2018:  3776 kWh

Fig. 2 Energiebereitstellung durch Solarkollektoren

Das bedeutet, dass in der warmen Jahreszeit der gesamte Warmwasserbedarf von den Solarkollektoren abgedeckt werden konnte. Ja, mehr als das. Es ergab sich sogar ein Überschuss, der quasi ungenutzt verpuffte, weil in den warmen Monaten mehr produziert wurde als benötigt.

Solarkollektorüberschuss:

2017: 130 kWh

2018: 550 kWh

Es ist eben das alte, hier schon mehrfach angesprochene Dilemma, das sowohl für die Photovoltaik als auch für die Warmwasser produzierenden Solarkollektoren gilt: Im Sommer zuviel, im Winter zuwenig. Nur in der Übergangszeit (März, April, September, Oktober) kann die Solarthermie einigermaßen zur Heizleistung beitragen. In den Wintermonaten ist der Beitrag so gut wie vernachlässigbar.

Der Heizwärmebedarf des Hauses lag 2018 bei rund 18 kWh/m^2.

Energieverbrauch eines Einfamilienhauses (2)

Kürzlich ging es um den Energieverbrauch eines Einfamilienhauses innerhalb eines kurzen Zeitraumes beim Übergang vom Winter zum Frühjahr. Das ist eine Periode, in der sich die Heizleistung zum Teil deutlich verringert, während andererseits die Sonne aus ihrem winterlichen Versteck ausbricht und somit zur Heizung und Warmwasserbereitung beitragen kann.

Wie bereits im letzten Posting erwähnt, wird das Haus mit einer Luft-Wärmepumpe beheizt und mit Warmwasser versorgt. Es ist also vollständig elektrifiziert. Der gesamte Energiebedarf wird über das Stromnetz abgedeckt.

Im vergangenen Jahr sah die Verbrauchskurve so aus:

Fig. 1 Gesamtenergieverbrauch (blau) und thermische Solarproduktion (rot) pro Monat in kWh in 2017

Was an diesem Bild als erstes ins Auge sticht, ist die enorme Schwankungsbreite des Verbrauchs zwischen Winter- und Sommermonaten. Im Winter trägt die Solarthermie naturgemäß recht wenig zur Energieversorgung bei (weniger als 10%). Andererseits befindet sich die Luft-Wärmepumpe während der kalten Jahreszeit in einem Bereich relativ geringer Effizienz.

In der Übergangszeit (Frühjahr, Herbst) hingegen ist der Beitrag der Solarthermie bereits spürbar.

Und im Sommer wird die gesamte Warmwasserbereitung von der Solaranlage erledigt. Hier lässt sich dann auch eine "Grundlast" bestimmen, die unabhängig von Heizung und Warmwasser ist. Diese beläuft sich auf etwa 400 kWh pro Monat, also rund 13 kWh pro Tag. Die jährliche Grundlast beträgt in diesem Beispiel folglich 4800 kWh. Alles, was darüber liegt, geht also für warmes Wasser sowie für Heizzwecke drauf, in diesem Fall rund 5000 kWh.

Für ein Haus dieser Größe (240 m2 Wohnfläche) ist das ein recht passabler Wert. Andererseits sind inzwischen die Anforderungen an die Wärmedämmung so streng, dass der Bedarf an Heizenergie nicht mehr so hoch ist wie bei älteren Häusern.

Energieverbrauch eines Einfamilienhauses

Hier ein kurzer Einblick in den Energieverbrauch eines Einfamilienhauses in Luxemburg. Das Haus (Baujahr 2016) hat eine Wohnfläche von ca. 240 m2 und wird mit einer Luft-Wärmepumpe beheizt. Dazu kommt noch eine Solarthermie-Anlage mit einer Fläche von ca. 10 m2, die an sonnigen Tagen die Warmwasserbereitung unterstützt. Der betrachtete Zeitraum läuft vom 12 Februar bis zum 27. März 2018.

Fig. 1 Energieverbrauch (grün, linke Skala) und Außentemperatur (rot, rechte Skala)

Die Außentemperatur variiert in dieser Zeit zwischen frostigen -11 Grad und +7 Grad. Sehr schön zu sehen ist die Gegenläufigkeit von Temperatur und Energieverbrauch. Wenn die Temperatur absinkt, steigt die Anzahl der verbrauchten Kilowattstunden spürbar an (27./28. Februar). Dasselbe gilt natürlich auch umgekehrt: Wird es draußen wärmer, fällt der Energieverbrauch (11./12. März). So weit, so trivial.

Damit die Sache nicht gar zu einfach wird, kommt noch ein weiterer Faktor ins Spiel: die Sonne. Sie kann auch an frostigen Tagen scheinen und damit über die Solarthermie die Heizung unterstützen. Und nicht nur das: sie trägt auch direkt über die südseitigen Fenster zur Heizung des Hauses bei.

Hier das entsprechende Bild.

Fig. 2 Energieverbrauch (grün, linke Skala) und Solarthermie-Produktion (blau, rechte Skala)

Ein Vergleich der rechten und der linken Skala zeigt die unterschiedlichen Dimensionen: während sich die Verbrauchswerte zwischen 30 und 70 kWh bewegen, liefert die Solarthermie maximal 20 kWh, und das auch erst gegen Ende März. Die sonnenärmeren Tage korrelieren negativ mit den höheren Verbrauchswerten, will heißen: je weniger Sonne, umso mehr Heizaufwand.

Hier ein weiteres Bild, das die Unterstützung durch Solarthermie verdeutlicht.

Fig. 3 Gesamtenergieverbrauch (grün) und Verbrauch abzüglich Solarthermie (blau)

Aufgetragen ist einerseits der gesamte Energieverbrauch des Hauses (grüne Kurve) und andererseits der Verbrauch abzüglich der Solaranlage (blaue Kurve). An jenen Tagen, wo sich die beiden Kurven treffen, hat die Solarthermie nichts geliefert. Es war also bewölkt oder regnerisch (15/02, 02/03 und 17/03). Andererseits ist an den Tagen, wo die Solarproduktion relativ hoch war, ein großer Abstand zwischen den beiden Kurven zu beobachten (25/02).

Insgesamt trug die Solaranlage im Februar 219 kWh zur Warmwasserbereitung bei. Der gesamte Energieverbrauch lag in diesem Monat bei 1560 kWh.

Mit den ansteigenden Außentemperaturen wird in Kürze die Heizleistung auf Null reduziert werden. Gleichzeitig nimmt die Anzahl der Sonnenstunden zu, und schon bald wird das gesamte Warmwasser von der Solarthermie bereitgestellt. Im Jahr 2017 lieferte die Solaranlage fast 3200 kWh.