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Wärme und Licht im Eigenheim ohne große Abhängigkeit von außen

Jedes Haus ist über mehrere „Nabelschnüre“ ständig mit der Außenwelt verbunden. Mit den richtigen Installationen werden diese allerdings nicht andauernd benötigt. Nicht zuletzt ein Vorteil, um sich etwas oder gar deutlich unabhängiger von womöglich schwankenden Versorgungen zu machen – besonders bei Strom und Wärme.
Symbolbild Energieversorgung

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Anfang September 2022. Nach wie vor wütet der Krieg in der Ukraine. Nach wie vor überziehen sich EU und Russland gegenseitig mit Sanktionen. Die für den Kontinent so wichtigen Erdgaslieferungen wurden zuletzt erneut von Russland gänzlich gestoppt – offiziell aus Reparaturgründen, inoffiziell als Druckmittel.

In dieser Situation blicken sehr viele Deutsche mit einem unguten Gefühl in Richtung Winter. Nie zuvor erfreuten sich transportable Stromerzeuger und Kaminöfen derart glänzender Absatzzahlen. Und in so mancher Garage stehen derzeit so viele gefüllte Kraftstoffkanister, als gelte es, eine Südpolexpedition auszurüsten.

Der zentrale Grund für diese Haltung vieler Menschen ist ein durch die Lieferprobleme einsetzendes Bewusstsein: All unsere Häuser mögen zwar mit verschiedenen Versorgungsleitungen verbunden sein. Jedoch lässt sich nicht garantieren, dass in diesen ständig das fließt, was ein wenigstens rudimentäres Dasein ermöglicht.

Doch gerade Hausbesitzer haben sehr weitreichende Möglichkeiten, um sich deutlich weniger abhängig von außen zu machen; besonders bei den Themen Elektrik und Wärme. An der Basis gilt das zumindest für eine 24/7-Versorgung. Doch wer es wirklich ernst meint, kann sich sogar dauerhaft unabhängig machen.

Die Möglichkeiten beim Thema Elektrik

Jeder Leser kann an dieser Stelle einmal versuchen, zusammenzurechnen, was in seinem Haus noch funktionieren würde, würde in diesem Moment der Strom ausfallen. Modernes Leben ist in höchstem Maß von funktionierender Hauselektrik geprägt. Das gilt für Kühlgeräte ebenso wie die Küche, die Unterhaltung und teilweise sogar Wärme. Doch was lässt sich tun?

Photovoltaik
Lautet die Losung Unabhängigkeit, dann zählt bei Photovoltaik buchstäblich jeder Quadratmeter.

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Eine möglichst großflächige Photovoltaik-Anlage installieren

Was elektrischen Strom anbelangt, so ist die Erfindung von Photovoltaik (PV) die wohl größte Errungenschaft der Menschheit in Sachen Emanzipation von großen Erzeugern.

Heutige Systeme sind technisch simpel, aber leistungsmäßig sehr ausgereift: Jedes einzelne PV-Modul mit seiner typischen Fläche von 1,5 bis 2,0 Quadratmetern bringt es im Schnitt auf bis zu 350 Watt Leistung. Auf einem Einfamilienhausdach ist deshalb in der Regel mehr als genug Platz, um selbst energiehungrige Lebensstile ausreichend zu versorgen. Die einzigen Kriterien:

  • Das Dach muss insgesamt das zusätzliche Gewicht tragen können. Bei halbwegs modernen (= überstabilen) Konstruktionen ist das allerdings kein Problem.
  • Die Anlage muss sonnengünstig ausgerichtet werden. Das gilt sowohl für die senkrechte Ausrichtung als auch die Himmelsrichtung. Im Zweifelsfall wird das durch entsprechende Unterkonstruktionen gewährleistet.
  • Es darf in der Umgebung nichts geben, was das Dach abschattet. Etwa große Bäume, andere Gebäude oder Geländeformationen.

Ist alles gewährleistet, steht einer PV-Anlage nichts im Wege. Natürlich sollte sie möglichst groß sein. Eine auf Autarkie ausgelegte Anlage sollte deshalb mehr Leistung liefern können als rein rechnerisch vom Haushalt im Jahresverlauf benötigt wird. Wer allerdings auf echte Unabhängigkeit aus ist, muss bei einem wichtigen Bauteil wählerisch sein:

Exkurs: Wechselrichter und Inselfähigkeit

Der Wechselrichter ist ein unverzichtbarer Bestandteil einer jeden Solaranlage. Denn er wandelt den von der Anlage erzeugten Gleich- in netztypischen Wechselstrom um. Herkömmliche Wechselrichter benötigen jedoch die von außen kommende Stromnetzfrequenz sozusagen als „Taktgeber“.

Fällt der Netzstrom aus, kann der PV-Strom also nicht genutzt werden. Unbedingt muss der Wechselrichter deshalb „inselfähig“ sein. Übrigens lassen sich bereits bestehende Solaranlagen durch den Austausch dieses Teils inselfähig machen.

Jedoch: Eine PV-Anlage allein liefert nur dann Strom, wenn wenigstens ein Minimum Sonnenlicht auf sie trifft. Reduzierte Abhängigkeit benötigt deshalb zwingend ein weiteres Bauteil.

Stromspeicher
Erst der Stromspeicher ermöglicht es, den eigenen Solarstrom konsequent 24/7 nutzen zu können. Eine unbedingt sinnvolle Anschaffung.

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Ein zur PV-Anlage passender Stromspeicher

Speziell Beleuchtung benötigt dann elektrischen Strom, wenn die Photovoltaik gerade keinen liefern kann – weil die Sonne bereits untergegangen ist. Zwar lässt sich durch die Solartechnik bereits allein eine gewisse Autarkie herstellen. Soll diese jedoch unabhängig von Tageszeit und Sonnenstand sein, dann ist ein Stromspeicher unerlässlich.

Letztendlich handelt es sich dabei um einen Akkumulator (PDF-Doc), ganz ähnlich wie beispielsweise der im Handy – nur mit ungleich mehr Kapazität ausgestattet und dadurch auch baulich um einiges größer.

Was die Kapazität anbelangt, so gilt hier folgender Näherungswert:

Pro installiertem Kilowatt-Peak der PV-Anlage sollte der Stromspeicher eine Kilowattstunde Speicherkapazität aufweisen.

Die beste Vorgehensweise wäre es, sich den Stromspeicher vom Experten anhand der Leistungsdaten der PV-Anlage berechnen zu lassen. Das ist nicht zuletzt deshalb etwas komplex, weil die Ausrichtung der Solarmodule und deshalb deren Erzeugungsmaximum im Tagesverlauf eine wichtige Rolle spielt: Eine nach Westen ausgerichtete Anlage erzeugt abends mehr Strom und benötigt deshalb für die Nachstunden weniger Speicherkapazität als ein System, das nach Süden oder Osten ausgerichtet ist.

Die enormen Vorteile dieser Solarzellen-Speicher-Kombination:

  • Das System „wirkt“ bereits im Alltag, wodurch die Stromrechnung spürbar reduziert wird.
  • Selbst bei einem totalen Stromausfall wird das gesamte Hausnetz wie gehabt weiterversorgt. Es ist weder ein manuelles Eingreifen nötig, noch werden einzelne Bereiche unterversorgt.
  • Im Gegensatz zu anderen Varianten der Notstromerzeugung (etwa Stromerzeugeraggregate) gibt es keine Bindung an Energieträger und dadurch eine zeitlich unbegrenzte Reichweite.

Intelligent schaltbare Elektrik

Mit den bislang vorgestellten Teilen ist ein Eigenheim sehr unabhängig von dauerhafter Netzstromversorgung. Allerdings ist Photovoltaik natürlich auf möglichst intensive Sonneneinstrahlung angewiesen. Einige sehr trübe Wintertage können deshalb selbst eine üppig dimensionierte Anlage schneller entleeren, als neuer Strom erzeugt wird.

Clevere Hausbesitzer sollten deshalb die Hauselektrik ergänzen. Das lässt sich über smarte Systeme bewerkstelligen. Sie ermöglichen es, mit einer zentralen Steuerungseinheit bestimmte Verbraucher vom Strom zu trennen oder ihnen lediglich bestimmte Zeitfenster zuzumessen.

Beispielsweise könnte damit eine Tiefkühltruhe nur dann mit Strom versorgt werden, wenn ihre Temperatur ein kritisch hohes Niveau erreicht. Und die Energie fließt nur so lange, wie es braucht, um alles wieder herunterzukühlen.

Auf ähnliche Weise könnten unkontrollierbare Verbraucher wie etwa Bewegungsmelder komfortabel und sicher stromlos geschaltet werden. Die Reserven im Energiespeicher können somit beträchtlich gestreckt werden, ohne ständig manuell Stecker ziehen und Schalter betätigen zu müssen.

Die Möglichkeiten beim Thema Wärme

Gerade Gasheizungen sind auf einen ständigen Fluss von Erdgas aus der Leitung angewiesen. Zwar wäre Flüssiggas aus einem heimischen Tank eine Alternative. Jedoch a) kann nicht jede Gas-Zentralheizung ebenso Flüssiggas verbrennen, b) kostet der Gastank selbst Geld und benötigt Platz, c) sind für die Aufstellung diverse Gesetze und Vorgaben zu beachten (PDF-Doc). Und am Gaspreis und seiner Verfügbarkeit ändert eine solche Anlage gar nichts.

Um möglichst rasch eine gewisse Eigenständigkeit zu erlangen, ist ein derart tankbasierendes System sicherlich besser als gar nichts. Allerdings gibt es deutlich tragfähigere Optionen, teils sogar nur als Ergänzung.

Stromversorgung einer Heizung
Bei vielen Heizungen mögen die Brennstoffe zwar fossil sein. Ohne eine andauernde Stromversorgung ist jedoch kein Betrieb möglich.

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Exkurs: Zentralheizung bei Stromausfall

Viele Hausbesitzer, deren Heizung ihre Wärme nicht durch Strom erzeugt, fühlen sich gegen Stromausfälle gut gewappnet. Dabei ist das ohne eine PV-Anlage jedoch ein gefährlicher Trugschluss.

Auch Gas-, Öl- und faktisch alle anderen Zentralheizungen, die auf Wasser als Wärmeträger setzen, funktionieren nicht ohne Strom:

  1. Alle Heizungen arbeiten nur dank einer leistungsfähigen Steuerungselektronik. Diese benötigt zwar nicht viel Strom, aber funktioniert eben nicht gänzlich ohne.
  2. Das Wasser muss sich im ständigen Kreislauf befinden. Dazu benötigt es eine Umwälzpumpe, die es andauernd durch den Wärmetauscher bewegt.

Im Klartext: In Häusern ohne Photovoltaik und Stromspeicher wird es bei einem Stromausfall selbst dann rasch kalt, wenn die Zentralheizung ihre Wärme durch einen verbrennenden Energieträger erzeugt – und dieser noch fließt.

Wärmepumpe: Das ideale PV-Gegenstück?

Was ein unabhängig(er)es Haus anbelangt, so gibt es zwei Möglichkeiten der Beheizung:

  • Entweder setzt die Heizung gänzlich auf einen Energieträger, der keine andauernde Versorgung von außen benötigt
  • oder es gibt Alternativen, die besonders simpel zu betreiben sind, da sie keinen Strom benötigen und sich ihr Brennstoffvorrat einfach lagern lässt.

Wärmepumpen sind ein zeitgenössisches Beispiel für ersteres. Sie funktionieren ausschließlich mit Strom und zwar nach dem umgekehrten Arbeitsprinzip eines Kühlschranks – durch Verdichtung und Ausdehnung eines Mediums.

Zwar benötigt eine Wärmepumpe andauernd Strom. Es genügt also ungleich zu (sehr ineffizienten) Nachtspeicheröfen nicht, sie über einige Stunden aufzuladen. Dafür aber ist der Stromverbrauch im Betrieb äußerst gering. Je nach Bauart und anderen Faktoren lautet der Näherungswert:

25 bis 40 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr

Heruntergerechnet auf den einzelnen Tag ist das sehr wenig. Dadurch wird diese Heizungstechnik zu einer besonders sinnvollen Lösung, wenn sie mit einer entsprechend großen PV-Anlage kombiniert wird. Das gilt nicht zuletzt, weil kein weiterer Energieträger benötigt wird. Es muss also nur die Stromversorgung sichergestellt werden und nicht, wie etwa bei einer Gasheizung, die Versorgung mit Strom und Erdgas.

Dadurch wird die Ausfallwahrscheinlichkeit deutlich reduziert. Schließlich nützt der Solarstrom für Steuerung und Pumpe der Gasheizung gar nichts, wenn die Gasversorgung aus irgendeinem Grund nicht funktioniert.

Symbolbild Solarthermie
Solarthermie ist technisch simpel und sehr robust. Durch die völlige Abwesenheit zusätzlicher Energieträger ist sie deshalb sehr gut als Ergänzung geeignet – oder mitunter sogar einzige Heizform.

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Solarthermie: Eine zumindest sinnvolle Ergänzung

In Solarzellen wird das auftreffende Sonnenlicht über einen physikalischen Prozess in Gleichstrom umgewandelt. Allerdings enthält das Sonnenlicht ebenfalls eine enorme Menge Wärmeenergie. Je nach Lage auf dem Planeten kommen davon bis zu 1.000 Watt pro Quadratmeter auf der Erdoberfläche an – am Rand der Atmosphäre sind es sogar fast 1.400 Watt.

Diese Energie erwärmt alles, was davon beschienen wird. Leicht nachprüfbar an einem Sommertag bei Oberflächen in praller Sonne und im Schatten.

Hier kommt nun Solarthermie ins Spiel. Sie wird ebenfalls möglichst sonnengünstig am Haus installiert (das kann durchaus die Fassade sein, wenn das Dach bereits mit Photovoltaik belegt ist). Im Gegensatz zum Solarstrom arbeitet sie jedoch deutlich einfacher:

  • Es handelt sich dabei um röhrenförmige Kollektoren. Diese sind zur besseren Ausnutzung außen dunkelblau oder schwarz (damit kein Licht reflektiert wird).
  • Im Inneren der Röhren befindet sich eine frostgeschützte Flüssigkeit. Sie wird durch die Sonneneinstrahlung erhitzt.
  • Über eine Umlaufpumpe und einen Wärmetauscher wird die Wärmeenergie dieser Flüssigkeit an Frischwasser abgegeben. Meist befindet sich dieses in einem gut isolierten Wassertank.

Wie das darin vorhandene Warmwasser genutzt wird, hängt nur von einer entsprechenden Verrohrung des Gebäudes ab. Möglich ist es beispielsweise, nur die Wasserhähne damit zu verbinden. Bei größeren Solarthermie-Anlagen kann jedoch ebenso eine Anbindung an den Wasserkreislauf der Zentralheizung erfolgen – auch den einer Wärmepumpe.

Durch die Konstruktion der Kollektoren ist die Wärmeerzeugung unabhängig von den Außentemperaturen und teilweise sogar der Wolkenbedeckung. Solarthermie liefert deshalb selbst an trüben Wintertagen noch warmes Wasser. Dadurch lässt sich je nach Verrohrung jede andere Wärmequelle des Hauses ergänzen und somit entlasten. Beispielsweise wird der Stromverbrauch einer Wärmepumpe deutlich verringert.

Holzheizung
Holz ist günstig, lokal verfügbar, stellt sehr geringe Ansprüche an Lagerbedingungen und wächst verhältnismäßig schnell nach. All das macht darauf basierende Zentralheizungen zu guten Lösungen, wo Wärmepumpen keine Option sind.

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Pellet-, Hackschnitzel- und Scheitholz-Zentralheizungen

Es ist nicht in jedem Haus möglich, mit einer weitgehend PV-betriebenen Wärmepumpe zu arbeiten. Beispielsweise genügt vielleicht die Dachfläche nicht. Oder sie wird zu stark abgeschattet. Ebenso denkbar sind bautechnische Gründe, die generell gegen eine Wärmepumpe sprechen.

Menschen in solchen Situationen haben jedoch trotzdem eine Option, in einem sehr unabhängigen Haus zu leben. Immer handelt es sich um Zentralheizungen, die einen Holz-basierten Brennstoff verfeuern. Dessen Wärme wird dann wie üblich an einen Heizkreislauf abgegeben (es ist also wenigstens ein Mindestmaß an Strom für die Umwälzpumpe und Steuerungselektronik vonnöten). Die drei Möglichkeiten:

  • Pellets:
    Dabei handelt es sich um maximal fingerglieddicke Zylinder aus gepresstem Sägemehl und ähnlich feinen Pflanzenbestandteilen.
  • Hackschnitzel:
    Hierfür wird Massivholz auf zirka die Größe von Kartoffelchips geschreddert.
  • Scheitholz:
    Klassische Holzscheite, wie sie in vielen anderen Öfen verfeuert werden.

Der große Vorteil all dieser Systeme, was Unabhängigkeit anbelangt: Ihr Brennstoff kann in großen Mengen zuhause gelagert werden (lediglich bei Pellets gelten bundeslandabhängige Obergrenzen, die jedoch sehr breit ausgelegt sind. Ferner sind allgemeingültige Vorgaben zu beachten). Außerdem ist seine Herkunft völlig unabhängig von so zweifelhaften Quellen wie etwa erdgasfördernden Ländern.

Hackschnitzel- und Pelletheizungen arbeiten überdies sehr komfortabel. Sie beziehen ihren Brennstoffbedarf über eine Förderschnecke aus einem Vorratsbehälter oder -raum. Dadurch können sie sogar von Tankfahrzeugen angeliefert und direkt in den Vorratsbehälter gepumpt werden. Scheitholzsysteme hingegen müssen manuell bestückt werden; zumindest ist das wenigstens bei einem in Kesselnähe installierten Vorratsbehälter notwendig.

Mittlerweile gibt es sogar sogenannte Kombikessel. Sie können mehrere oder sogar alle der genannten Brennstoffe gleichermaßen nutzen. Diese Systeme kosten zwar mehr, sorgen aber für eine sehr große Unabhängigkeit: Wenn es hölzern ist (und hinreichend trocken), kann es darin verfeuert werden.

Der einzige kleine Nachteil: Natürlich ist eine sichere Quelle für den Brennstoff notwendig. Er kann kaum komplett selbst erzeugt werden (Privatwaldbesitzer vielleicht ausgenommen). Ferner muss im Betrieb alle paar Tage ein Aschebehälter manuell entleert werden.

Pellet-Kaminofen
Pellet-Kaminöfen sind die komfortabelste Möglichkeit, um ein Feuerchen im Raum zu haben und ihn zu erwärmen, ohne gleich die Zentralheizung zu benötigen.

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Zimmeröfen mit und ohne Wassertasche: Schnelle und günstige Lösung

Zentralheizungen versorgen immer das gesamte Haus. Ihr Energiebedarf lässt sich also nicht unter einen systemabhängigen Mindestwert reduzieren. Allerdings kann es aus verschiedenen Gründen wünschenswert oder interessant sein, weniger Energie zu verbrauchen. Etwa, um den Inhalt des Stromspeichers „zu strecken“. Oder, weil es aufgrund der Temperaturen nicht nötig ist, das gesamte Haus und/oder den ganzen Tag über zu beheizen.

Für solche und noch viele andere Fälle sind klassische Zimmeröfen eine enorm günstige Lösung. Insbesondere, wenn das Haus sowieso schon über einen dafür nutzbaren Kamin verfügt (genaueres verrät der zuständige Schornsteinfeger), braucht es nur den Ofen selbst. Der existiert wiederum in Formen, die nur geringe dreistellige Beträge aufrufen.

Beheizt werden solche Geräte meistens mit Scheitholz sowie Holz- und Kohlebriketts. Ferner existieren Öfen, die ebenfalls mit Pellets befeuert werden. Schon für sich allein kann ein solches System je nach Leistung deutlich mehr als einen Raum erwärmen – selbst wenn es fachsprachlich als „Einzelraumfeuerstätte“ bezeichnet wird.

Je stärker der Ofen steinummantelt ist, desto länger dauert es zwar, seine Wärme zu spüren, aber desto länger bleibt er auch warm, nachdem das Feuer erloschen ist.

Noch vielfältiger wird die Nutzbarkeit, wenn es sich um einen Ofen mit sogenannter Wassertasche handelt. Prinzipiell enthält dieses Gerät dann einen Wärmetauscher. Dieser ist in den Wasserkreislauf der Zentralheizung eingebunden. Das heißt, brennt dieser Ofen, dann

  • strahlt er für sich allein Wärme an die Raumluft ab und
  • erwärmt er zudem den Heizkreislauf, wodurch Heizkörper oder Fußbodenheizung ebenfalls erwärmt werden.

Das genügt zumindest, um den Verbrauch der Zentralheizung zu reduzieren – teils sogar sehr deutlich. Alternativ kann es jedoch genutzt werden, um an weniger kühlen Tagen (oder nur zu bestimmten Tageszeiten) das ganze Haus über die Heizung ein wenig zu erwärmen. Gerade genug, um sich nicht kalt anzufühlen.

Stromspeicher
Erst der Stromspeicher ermöglicht es, den eigenen Solarstrom konsequent 24/7 nutzen zu können. Eine unbedingt sinnvolle Anschaffung.

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Dämmung als Schlüssel zur Verbrauchsreduktion

Mit all den bislang genannten Maßnahmen kann ein Eigenheim äußerst effektiv erwärmt werden, ohne dass dauerhaft Strom und Gas von außen fließen müssen. Wenn es jedoch darum geht, gleichsam den Energiebedarf zu minimieren und die Reichweite mit den zuhause vorhandenen Energien zu verlängern, dann ist eine effektive Fassaden- und Dachdämmung der Schlüssel.

Je besser ein Haus gedämmt ist, desto

  • weniger Energie ist nötig, um eine angenehme Raumtemperatur zu erreichen.
  • schneller ist eine angenehme Raumtemperatur erreicht.
  • seltener/weniger muss zugeheizt werden, um die Temperatur zu halten.
  • länger dauert es, bis unbeheizte Räume wieder auskühlen.

Der angenehme Nebeneffekt im Sommer: Bleiben Fenster und Rollläden tagsüber geschlossen, dauert es deutlich länger, bis es innen unangenehm warm wird und womöglich eine Klimaanlage genutzt werden oder die Wärmepumpe zur Kühlung verwendet werden muss.

Dämmung und Heizung müssen immer als Gesamtsystem aufeinander abgestimmt sein. Speziell, wenn der Heizungsneukauf
geplant ist, sollte zunächst die Dämmung erledigt werden, damit die Heizung nicht überdimensioniert ausfällt.

Zusammenfassung und Fazit

Selbst, wenn man das Thema Umwelt beziehungsweise Klima völlig ausklammert, so ist die Abhängigkeit von endlichen Energieträgern niemals eine „sichere Angelegenheit“ – sogar, wenn diese auf der Erde noch in ausreichenden Mengen vorhanden sein sollten.

Denn vor allem bei denjenigen Energieträgern, die ständig fließen müssen, darunter vor allem Erdgas, kann es schnell „aus“ sein. Die dahinterstehenden Gründe sind unterschiedlicher Natur. Immer liegen sie jedoch nicht unter Kontrolle des Hausbesitzers. Gerade diese Personen, sollten die ihnen offenstehenden Freiheiten daher nutzen, um sich deutlich unabhängiger zu machen. Nie zuvor waren die Möglichkeiten für Verbraucher so gut – und so zahlreich und überdies staatlich gefördert.

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