Hybride Heizsysteme sind im Kommen. Denn viele Haushalte haben eine Solaranlage auf dem Dach als Ergänzung zum Heizkessel. Genauso könnte eine Photovoltaikanlage in Kombination mit einem Heizstab dafür sorgen, dass der Haushalt weniger Holz als Brennstoff benötigt. Doch während es im Bereich Solarstrom heute schon ausgefeilte Energiemanagementsysteme (EMS) gibt, die die Wetterdaten, den Speicherfüllstand in der Batterie und den Ladezustand des Elektroautos berücksichtigen, fehlen bislang Verbindungen zum Heizsystem. Das soll sich mit dem EMS CLEE des Biomassekesselherstellers KWB ändern. Produktmanager Christopher Zemann erklärt im top agrar-Interview die technischen Details.
Sie bieten jetzt das neue Energiemanagementsystem „CLEE“ an. Was genau ist das und welche Vorteile bringt es?
Zemann: Wir haben festgestellt, dass es in vielen Haushalten immer mehr einzelne Energiekomponenten gibt, die nicht optimal aufeinander abgestimmt sind. Darum haben wir mit eigenem Personal die KI-basierte Software CLEE entwickelt. CLEE steht für „Clever Energie einsetzen“. Das beschreibt, was das System macht. Wir wollen damit auch erstmals den Strom- und den Wärmebereich intelligent miteinander verknüpfen. Die Vorteile für den Hausbesitzer: Einsparung von Brennstoff, längere Lebensdauer der einzelnen Komponenten und weniger Serviceeinsätze.
Warum spart er damit Brennstoffe? Können Sie das an einem Beispiel erklären?
Zemann: In vielen Haushalten gibt es die Kombination aus Solaranlage und Holzheizkessel. Die Wärme einer Solarthermieanlage heizt den Pufferspeicher auf. Theoretisch kann ein Haushalt damit übers Jahr 30 % des Wärmebedarfs abdecken. Das wäre ein sehr guter Wert, weil die Sonne die Wärme ja kostenlos produziert. Doch wenn die Temperatur im Pufferspeicher nachts oder morgens unter einen Sollwert fällt, steuert ein herkömmliches Heizsystem den Heizkessel an. Dieser heizt den Puffer wieder auf, damit z.B. morgens warmes Wasser zum Duschen da ist. Wenn dann später die Sonne über die Solarthermieanlage Wärme produziert, ist der Puffer in diesem Fall schon voll, die Wärme lässt sich nicht speichern. Damit wird das Potenzial der Solaranlage nicht ausgenutzt und unnötig Brennstoff verschwendet. Wir haben festgestellt, dass das in der Praxis häufig vorkommt: Solaranlagen decken im Schnitt nur 12 bis 18 % des Bedarfs. Mit CLEE wollen wir das ändern.
Wie funktioniert das?
Zemann: Das System besteht aus einer Box mit einem kleinen Rechner, Internetanschluss und Netzwerkkabel. Die KI-basierte Software lernt ständig dazu. Sie greift z.B. den Wetterbericht aus dem Internet ab und weiß genau, bei welchem Wetter die Solaranlage zu welcher Uhrzeit wie viel Wärme produziert. Die kostenlose Solarwärme hat dann Priorität vor dem Heizkessel. Außerdem lernt CLEE die Gewohnheiten des Haushalts: Wann wird üblicherweise wie viel Wärme benötigt? Die Besonderheit der Software ist, dass sie vorausschauend arbeitet. Sie prüft alle 15 Minuten die aktuellen Werte und erstellt einen Fahrplan für die nächsten 48 Stunden. Ändern sich das Wetter oder die Temperaturanforderung, kann die Software sofort darauf reagieren.
Sie haben jetzt eine Solarthermieanlage beschrieben. Viele Landwirte haben aber Photovoltaik auf dem Dach.
Zemann: Auch damit kann CLEE arbeiten. Ü20-Photovoltaikanlagen nach Auslaufen der EEG-Vergütung oder auch neue Anlagen produzieren so günstig Strom, dass sich dieser auch zur Wärmeproduktion einsetzen lässt – entweder über einen Heizstab im Pufferspeicher oder über eine Wärmepumpe. Bei der Stromversorgung kommt dazu, dass damit tagsüber das Haus versorgt, eine Batterie oder sogar ein Elektroauto geladen werden soll. Auch diese Systeme müssen aufeinander abgestimmt sein, damit z.B. der Batteriespeicher abhängig von Sonneneinstrahlung optimal geladen wird. Nicht genutzter Strom lässt sich dann zur Wärmeproduktion einsetzen. Bei dem geplanten starken Ausbau der Wärmepumpentechnik und der Elektromobilität kann es lokal zu Problemen im Verteilnetz kommen, weil viel Strom in kurzer Zeit benötigt wird. Daher kann es das Netz stark entlasten, wenn die Haushalte möglichst viel des benötigten Stroms selbst produzieren.
Würden Sie denn einem Hausbesitzer dazu raten, statt einer Solarthermieanlage heute lieber Photovoltaik zu installieren?
Zemann: Im Prinzip ja, da die Photovoltaik wesentlich vielseitiger ist. Allerdings muss man die höheren Kosten für Wechselrichter, Batterie, Heizstab oder Wärmepumpe berücksichtigen. Daher lohnt sich die Photovoltaik vor allem, wenn der Haushalt den Strom auch zur Wärmeproduktion nutzen kann.
Ist denn die Holzheizung nur noch eine Ergänzung?
Zemann: Das kommt auf den Wärmebedarf im Haus an. Im Sommer kann eine Solaranlage auf jeden Fall das Gros übernehmen. In der Übergangszeit im Frühjahr und Herbst, im Winter, aber auch an Tagen mit bewölktem Himmel oder sogar Regen ist die Holzheizung dagegen eine zuverlässige Energiequelle, weil sie sich jederzeit gezielt ansteuern lässt. Unserer Meinung nach wird es künftig immer eine Kombination aus verschiedenen Heizquellen geben.
Sie haben auch erwähnt, dass sich die Lebensdauer der Heizsysteme verlängert. Warum?
Zemann: Der von CLEE erzeugte Fahrplan berücksichtigt z.B., dass ein Biomassekessel für Pellets, Scheitholz oder Hackschnitzel mindestens zwei Stunden im Betrieb sein muss. Taktet er zu häufig, entsteht im Wärmetauscher Ruß oder es gibt andere negative Begleiterscheinungen, sodass der Kessel häufiger gewartet werden muss. Das gleiche betrifft eine Wärmepumpe: Hier sorgt eine Taktung für eine rapide Abnahme der Lebensdauer.
Eine Wärmepumpe ist ein sehr teures Heizsystem. Ist es sinnvoll, sie mit einem ebenso teurem Holzheizkessel zu kombinieren?
Zemann: Wärmepumpen gibt es ja in verschiedenen Ausführungen. Der große Vorteil ist, dass sie aus einer Kilowattstunde Strom drei bis vier Kilowattstunden Wärme erzeugen. Wir haben z.B. eine Zusatzwärmepumpe auf Luftbasis im Programm. Eine Alternative ist ein Heizstab, dessen Leistung sich flexibel an die vorhandene Stromproduktion anpassen kann.
Wie lässt sich das Energiemanagementsystem in vorhandene Heizsysteme nachrüsten?
Zemann: Hierzu haben wir verschiedene Schnittstellen z.B. zu gängigen Wechselrichtermodellen für die Photovoltaikanlagen. Eine Einbindung von KWB-Heizkesseln der Serien Easyfire oder Multifire ist möglich, wenn sie eine Comfort-4-Steuerung besitzen. Sie sind in Kesseln verbaut, die jünger als acht Jahre sind. Bei Pufferspeichern können wir, unabhängig vom Hersteller, bis zu fünf Temperatursensoren nachrüsten. Das ist nötig, um die gespeicherte Wärme möglichst genau zu erfassen. Dafür benötigen wir dann keinen Wärmemengenzähler mehr.
Beim zunehmenden Ausbau der Photovoltaik in Deutschland wird es künftig mittags immer mehr Stunden mit negativen Strompreisen geben. Daher könnte es für Haushalte interessant sein, in dieser Zeit Netzstrom zu nutzen, um Batterien zu laden oder zu heizen. Kann Ihr System auch das berücksichtigen?
Zemann: Aktuell haben wir uns darauf konzentriert, die Energieflüsse im Haus zu optimieren und nur den selbst produzierten Strom einzubeziehen. Wir arbeiten aber daran, dass die Software künftig neben Wetterdaten auch vorausschauend auf Börsenstrompreise achtet. Genauso soll sie sowohl die intelligenten Stromzähler (Smart Meter) einbeziehen, die demnächst in allen Häusern Pflicht werden, als auch flexible Stromtarife, die immer häufiger angeboten werden. Der flexible Verbrauch rechnet sich dann nicht nur für den Hausbesitzer, sondern sorgt auch für eine Entlastung des Stromnetzes.
Was kostet das System?
Zemann: Die finalen Kosten bestimmt unserer Servicepartner, also der Heizungsinstallateur vor Ort. Aber wir gehen ganz grob davon aus, dass einmalig für die Nachrüstung 1500 bis 2000 € (brutto) entstehen sowie, erstmalig nach drei Jahren, eine jährliche Gebühr von unter 100 €.
In der Politik hat die Holzheizung seit Monaten keinen guten Stand. Viele Strategien und Förderprogramme sind voll auf die Wärmepumpe ausgerichtet. Gibt es da für Holz überhaupt eine Zukunft?
Zemann: Abseits von jeglicher Ideologie gibt es eine Vielzahl von Wissenschaftlern und Marktexperten, die in Europa einen Energiemix für nötig halten. Wie Sie schon erwähnt haben, gibt es bereits heute Probleme im Stromnetz, weil stundenweise zu viel Solarstrom anfällt, zu anderen Zeiten dagegen lokal wegen der Häufung von Wärmepumpen und Ladesäulen Engpässe entstehen. In diesem Konzert sehen wir auch künftig eine wichtige Rolle für Holz in Form von Pellets, Scheitholz oder Hackschnitzel als klimaneutrale, speicherbare und heimische Energiequelle, die die Lücken füllt, wenn keine Sonne scheint.
