Autark heizen: Diese Lösungen gibt es

Vorteile und Gründe für autarke Energiesysteme

Autark heizen heißt, Gebäude unabhängig von Gas und Öl mit Wärme zu versorgen. Hausbesitzer setzen dabei auf unerschöpfliche Energiequellen, die sich ohne Grenzkosten nutzen lassen. Ein typisches Beispiel ist die Solarheizung: Die Sonne sendet jeden Tag mehr Energie zur Erde, als die gesamte Menschheit in einem Jahr verbrauchen könnte. Wer sein Dach mit Solarkollektoren auslegt, fängt diese kostenfreie Energie ein. Er speichert sie in großen Vorratsbehältern und ruft die Wärme dann im Winter zum Heizen ab. Kommen außerdem Photovoltaikmodule zum Einsatz, lässt sich auch der eigene Strombedarf selbst – also autark – decken. Ein solches System hat viele Vorteile:

• Es sorgt ohne Verbrauchskosten für warme Räume und warmes Wasser.
• Es ist unabhängig von Energiekonzernen und Energiepreisschwankungen.
• Es arbeitet zuverlässig, auch wenn das Stromnetz einmal zusammenbricht.
• Es stößt weder CO2 noch andere Schadstoffe aus und schont die Umwelt.
• Es bietet finanzielle Freiheit, die sich vor allem im hohen Alter bezahlt macht.

Was sich so einfach anhört, ist in der Praxis nicht immer ohne Weiteres umsetzbar. Denn wer autark heizen möchte, muss Haus und Technik optimal aufeinander abstimmen. Außerdem sind die Systeme häufig mit hohen Investitionskosten verbunden. Was viele dabei vergessen ist allerdings, dass sie mit der Anschaffung die Energiekosten der kommenden zehn oder zwanzig Jahre vorfinanzieren.

Ein Beispiel: Ein konventionelles Gebäude mit Gasbrennwerttherme und etwas Solarthermie kostet 200.000 Euro. Um den Strom- und Wärmebedarf zu decken, verursacht es jährlich Kosten von rund 2.000 Euro. In einem Zeitraum von 20 Jahren entstehen dabei Gesamtkosten von rund 50.000 Euro, wenn die Preise jährlich um etwa 3 Prozent steigen. Kostet das autarke Heizen anfänglich 50.000 Euro mehr, sind die Kosten insgesamt gleich und Hausbesitzer profitieren ohne Mehrkosten von den aufgeführten Vorteilen.

Autark heizen ist mit Voraussetzungen verbunden

Grundsätzlich lässt sich jedes Haus autark beheizen. Ganz gleich, wie groß, alt oder energieeffizient es ist. Fragen Hausbesitzer aber nach der Wirtschaftlichkeit, sieht das schon ganz anders aus. Denn um einen hohen Energiebedarf decken zu können, ist besonders groß dimensionierte Anlagentechnik erforderlich. Und das geht wiederum mit hohen Anschaffungskosten einher. Wer wirtschaftlich autark heizen möchte, muss also drei Voraussetzungen erfüllen:

• energieoptimierte Architektur, um solare Gewinne nutzen zu können
• geringe Wärmeverluste durch eine energieeffiziente Gebäudehülle
• geringer Stromverbrauch durch sparsame Elektrogeräte im Haus

Übrigens: Da sich nicht alle Voraussetzungen ohne Weiteres im Altbau umsetzen lassen, ist das autarke Heizen vor allem ein Thema für den Neubau. Das schließt jedoch nicht aus, dass sich auch Bestandsgebäude energieautark versorgen lassen. Hier müssen Experten immer erst die individuellen Gegebenheiten prüfen, bevor sie eine Aussage treffen können.

Voraussetzung 1: Energieoptimierte Architektur

Damit Hausbesitzer günstig autark heizen können, ist eine energieoptimierte Architektur erforderlich. Aber was heißt das und viel wichtiger: Wie ist das möglich? Grundsätzlich geht es dabei darum, das kostenfreie Energieangebot der Sonne auch ohne Technik bestmöglich zu nutzen. Das setzt große Fensterflächen nach Süden voraus. Die Scheiben sollten einen hohen Energiedurchlassgrad haben und vor allem Wohn- und Aufenthaltsräume nach außen abgrenzen. In der Nordseite eines Gebäudes, an der kaum solare Gewinne zu verzeichnen sind, kommen transparente Fenster hingegen nur im „Notfall“ zum Einsatz. Sie sind möglichst klein und mit geringem Energiedurchlassgrad auszustatten. Auf diese Weise sinken die Verluste und das Haus benötigt weniger Wärme.

Günstig sind darüber hinaus massive Speichermassen. Decken, Wände und Böden nehmen die kostenfreie Energie dann am Tage auf, um sie zeitversetzt an die Wohnräume abzugeben.

Wichtig zu wissen: Große Glasflächen sorgen im Winterhalbjahr für einen geringeren Wärmebedarf. Im Sommer können sich Räume und Häuser durch sie allerdings stark aufwärmen. Um das zu verhindern, ist ein optimaler sommerlicher Wärmeschutz erforderlich. Am besten funktionieren hier außen liegende Lamellen oder Rollos.

Voraussetzung 2: Energieeffiziente Bauweise 

Wer autark heizen möchte, sollte für eine energieeffiziente Bauweise sorgen. Auf diese Weise sinken die Wärmeverluste und die Anlagentechnik lässt sich kleiner auslegen. Das führt zu sinkenden Kosten und zu einer steigenden Wirtschaftlichkeit. Umsetzen lässt sich die Voraussetzung mit wärmeschutzverglasten Fenstern, einer Dachdämmung und einer optimalen Dämmung der Bodenplatte. Wichtig ist darüber hinaus auch die Dämmung der Fassade. Eine innovative Alternative bieten sogenannte Wärmedämmziegel. Mit diesen lässt sich eine energiesparende monolithische Wand auch ohne starke Dämmung realisieren.

Voraussetzung 3: Niedriger Stromverbrauch

Planen Bauherren und Hausbesitzer eine unabhängige Energieversorgung, sollten sie nicht nur autark heizen. Auch an den Stromverbrauch ist dabei zu denken. Um diesen mit regenerativen Systemen wie der Photovoltaik oder Kleinwindkraftanlagen decken zu können, sollte der Bedarf möglichst klein sein. Das setzt die Installation einer energiesparenden Beleuchtung genauso voraus, wie die Anschaffung effizienter Haushaltsgeräte. Spüler und Waschmaschinen lassen sich darüber hinaus direkt mit Warmwasser betreiben, um noch mehr Strom zu sparen.

Voraussetzung 4: Energiespeicher im Zentrum

Wer autark heizen möchte, setzt in der Regel direkt oder indirekt auf die Energie der Sonne. In unseren Breiten ist diese vor allem im Sommer im Übermaß vorhanden. Im Winter sinkt das solare Angebot hierzulande hingegen sehr stark ab – der Energiebedarf ist dann jedoch am höchsten. Um diese Diskrepanz ausgleichen zu können, sind saisonale Speicher erforderlich. Diese nehmen Energie im Sommer auf, um sie dann im Winter an das Haus abzugeben.

Voraussetzung 5: Ganzheitlicher Planungsprozess

Die letzte Voraussetzung ist zugleich eine der wichtigsten: Die integrale und ganzheitliche Planung. Denn wie effizient die einzelnen Komponenten eines Energiesystems auch sind: Passen sie nicht zusammen, ist autarkes Heizen nicht möglich. Ein Grund, aus dem Bauherren und Hausbesitzer in allen Bereichen auf erfahrene Experten setzen sollten.

Technische Lösungen für die autarke Heizung

„Autark heizen – mit heutigen Technologien ist das doch gar nicht möglich!“. Diese Vermutung ist nicht selten, aber falsch. Denn bereits heute gibt es erprobte und ausgereifte Systemlösungen, die eine unabhängige Energieversorgung ermöglichen. Im Folgenden stellen wir fünf davon vor.

Mit Solarthermie und Photovoltaik autark heizen

Die erste Lösung setzt sowohl wärme- als auch stromseitig komplett auf die kostenfreie Energie der Sonne. Denn hier fängt eine groß ausgelegte Solarthermieanlage solare Strahlung ein. Sie wandelt diese in Wärme um, die sie dann in einem großen Pufferspeicher bevorratet. Dieser fasst schon im Einfamilienhaus gut 10.000 Liter Wasser und hält die Wärme bis in den Winter hinein vor. Durch seine enorme Größe bildet der Speicher bei solch einem System oft den architektonischen Kern von Gebäuden. Ein Grund, aus dem sich das Konzept im Altbau nur bedingt umsetzen lässt.

Neben der Solarthermieanlage gibt es hier auch Photovoltaikmodule auf dem Dach. Sie wandeln die solare Strahlungsenergie in Strom um, der sich dann in einem Batteriespeicher bevorraten lässt.

Übrigens: Wie in vielen Bereichen des Lebens lässt sich auch hier mit 80 Prozent der Arbeit das meiste erreichen. Das heißt: Wenn Hausbesitzer zu 80 Prozent autark heizen, funktioniert das vergleichsweise günstig. Wer eine 100 % autarke Versorgung anstrebt, muss hingegen hohe Mehrkosten einplanen, die sich in der Regel nicht mehr rechnen.

Autark heizen mit Wärmepumpe und Photovoltaik

Eine Alternative zur reinen Solaranlage ist die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik. Die Umweltheizung nimmt dabei kostenfreie Wärme aus der Luft, der Erde oder dem Grundwasser auf. Sie macht die Energie mithilfe von Strom zum Heizen nutzbar und kann auf Wunsch sogar die Warmwasserbereitung realisieren. Die Photovoltaikanlage gewinnt hingegen elektrische Energie, um den Strombedarf der Wärmepumpe und des Gebäudes abzudecken. Sie ist auch hier mit einem Stromspeicher verbunden und ermöglicht das autarke Heizen.

Übrigens: Um die Wärmepumpe zu entlasten und den Autarkiegrad des Gesamtsystems zu steigern, lohnt sich die Kombination mit einer thermischen Solaranlage für Warmwasser. Die Systeme kosten lediglich 3.000 bis 5.000 Euro extra und sorgen dafür, dass die Wärmepumpe im Sommer nur selten laufen muss. Im Winter reduzieren sie den Strombedarf der Heizung.

Unabhängige Versorgung mit einer Brennstoffzelle

Autark heizen: Das funktioniert auch mit modernster Technik. So zum Beispiel mit einer Brennstoffzellenheizung. Die Technik lässt Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren, um Strom und Wärme bereitzustellen. Während der Sauerstoff aus der Luft kommt, erzeugt ein Wasserstoff Elektrolyseur Wasserstoff mithilfe von Solarstrom. Letzteren liefert eine Photovoltaikanlage, die auch den Strombedarf im Haus abdeckt. Da sich im Sommer am meisten Wasserstoff erzeugen lässt, ist der energiereiche Rohstoff in einem Wasserstoffspeicher bis in den Winter hinein zu bevorraten.

Im Vergleich: Wer mit einer Brennstoffzellenheizung autark heizen möchte, setzt auf ein hochtechnologisierte und aktuell noch sehr teure Lösung. Denn alle Komponenten sind bisher nur in niedrigen Stückzahlen für kleine Einsatzbereiche zu haben.

Autark heizen mit Photovoltaik und Elektroheizung

Geht es um die Technologisierung, ist die nächste Lösung das komplette Gegenteil der zuvor vorgestellten Brennstoffzellenlösung. Denn hier sind nur wenige, wartungslose Komponenten nötigt: Eine Photovoltaikanlage, ein Batteriespeicher und eine Infrarot-Elektroheizung (Flächenheizung oder Infrarotheizkörper). Während die PV-Anlage Strom für elektrische Geräte, Heizung und Warmwasser erntet, hält ein Speicher diesen bis zum Bedarf im Haus vor. Sparsame Elektroflächenheizungen an Decken, Wänden oder Böden verteilen die Wärme dann besonders wohltuend im Haus. Für die Warmwasserbereitung sorgen dezentrale Warmwasserbereiter sparsam und hygienisch. Auf ein wasserführendes Heizsystem mit all seinen Nachteilen können Hausbesitzer bei dieser autarken Heiz-Lösung genauso verzichten, wie auf die regelmäßige Wartung und den Besuch vom Schornsteinfeger.

Gut zu wissen: Interessant ist diese Lösung mit einer sogenannten Strom-Cloud. Hausbesitzer geben Überschussstrom dabei im Sommer über die Cloud an das öffentliche Netz ab. Im Winter bekommen sie Strom dann zu besonders günstigen Konditionen zurück.

Einfach, günstig und erprobt: Mit Holz autark heizen

Autark heizen ist nicht neu: Schon früher haben sich Hausbesitzer in ländlichen Gegenden selbst mit Wärme versorgt. Möglich war und ist das mit einer Holzheizung, die Scheite, Hackschnitzel oder Pellets verbrennt. Die Energieträger stammen dabei teilweise aus eigenem Anbau. Während Waldbesitzer eigenes Holz im Wald schlagen, lassen sich Hackschnitzel und Pellets aus Restholz auch selbst herstellen. Da der manuelle Aufwand für die Beschaffung der Energieträger hier besonders groß ist, kommt diese Lösung allerdings nur für einige Wenige infrage.