Energetische Optimierung: Photovoltaik an der Fassade für hohen Solarertrag im Winter

Ein Passivhaus zeichnet sich durch seinen niedrigen Wärmebedarf aus. Wird dieser mit einer Wärmepumpe gedeckt, kommen aber doch einige Kilowattstunden Strom zusammen. Wird dann noch ein Elektroauto geladen, steigt der Strombedarf weiter. So war es auch bei Wolfgang Szekely in Leonberg bei Stuttgart. Mit 6.000 Kilowattstunden (kWh) Stromverbrauch im Jahr für den vierköpfigen Haushalt, die Wärmepumpe und das Elektroauto steht er zwar vergleichsweise gut da. Energetisches Optimierungspotenzial sah er trotzdem. „Ich wollte den Strom, den wir verbrauchen, selber produzieren“, sagt der 46-Jährige. Bei dem 2010 gebauten Haus mit begrüntem Pultdach war das eine planerische Herausforderung, die er gern annahm. Seit Januar dieses Jahres sind Photovoltaikanlagen mit 15 Kilowatt Gesamtleistung an den Fassaden und auf dem Dach in Betrieb. Szekely rechnet damit, dass er etwa drei Viertel seines jährlichen Strombedarfs solar decken kann. Dabei hilft ein E3/DC-Speichersystem aus der Pro-Serie.

Als zertifizierter Passivhausplaner war es naheliegend, dass Szekely ein Passivhaus baute. In dem Einfamilienhaus mit 180 Quadratmeter beheizter Fläche befindet sich auch sein Ingenieurbüro eecon. Selbst ist der Mann, sagte sich der Fachingenieur für Energieeffizienz, und plante seine solare Energieversorgung zunächst allein.

Photovoltaik an der Fassade für tiefstehende Wintersonne

An das begrünte Pultdach wollte er zunächst nicht ran, die Solarmodule sollten an die Fassaden. Zur Straßenseite fand er drei geeignete Flächen: eine größere an der Garage und zwei auf der Süd-West-Seite des Wohnhauses. Dazu kam eine vierte Teilanlage auf der Süd-Ost-Seite. „Die Installation an der Fassade ist optimal für die tiefstehende Wintersonne“, begründet er seine Idee. Das passt zeitlich gut zu dem höheren Stromverbrauch durch die Wärmepumpe im Winter.

Der Energieverbrauch von Familie Szekely schlüsselt sich so auf: Er selbst, seine Frau und die beiden Kinder verbrauchen im Haushalt rund 3.000 Kilowattstunden Strom, die Sole-Wasser-Wärmepumpe mit 1,7 Kilowatt Anschlussleistung benötigt 2.000 kWh, und das Elektroauto, das Wolfgang Szekely als Zweitwagen nutzt, etwa 1.000 kWh. Auf den vier Flächen an den Fassaden brachte er 9,45 Kilowatt Photovoltaikleistung unter.

Da er an den Außenwänden Vollwärmeschutz mit 20 cm Dämmung hat, der nicht beschädigt werden sollte, war die Frage, wie die Module dort montiert werden könnten. Hierfür nahm der Bauherr Kontakt zu der Fachfirma Pure Energien auf. Szekely wollte die Last der Module nicht über die Fassade, sondern außen in den Untergrund abtragen. Deshalb entwickelte er eine auf dem Boden stehende Alukonstruktion, in welcher die Solarmodule befestigt sind. Über sogenannte Thermo-Dübel wird die Konstruktion an der Wand gehalten. Diese Dübel mit einem Kunststoffgewinde für die innenliegenden Stahlstangen wurden speziell für die Befestigung an gedämmten Wänden beziehungsweise Wärmedämmverbundsystemen entwickelt. Die Abstandsmontage macht eine wärmebrückenfreie Verankerung im Mauerwerk durch die Dämmung hindurch möglich.

Soweit, so gut: Die Photovoltaikleistung von 9,45 Kilowatt reichte Szekely allerdings nicht. Denn er weiß heute schon, dass er in ein paar Jahren ein zweites Elektroauto anschaffen wird. Das wollte er bei der PV-Anlage wie auch beim Speichersystem gleich berücksichtigen.

Blumenkästen für Gestellbeschwerung

Berater Anton Neher von Pure Energien empfahl eine aufgeständerte Modulmontage auf dem Pultdach. Dieses zeigt mit 12 Grad Neigung in Richtung Nord-Ost. Szekely stellte das Montagesystem kurzerhand mit zehn Grad Neigung in Richtung Süd-Ost auf dem Dach auf. Weitere 5,6 Kilowatt Photovoltaik-Leistung fanden hier Platz. Bei der zusätzlichen Last hatte Szekely nicht viel Spielraum, deswegen kamen keine Betonplatten zur Ballastierung des Gestells in Frage. Warum nicht das nutzen, was auf dem Dach ist, fragte sich der Ingenieur. Jetzt beschweren jeweils zwei Blumenkästen pro Modul die Reihen auf dem Dach. Sie sind mit dem Substrat, das schon auf dem Dach war, befüllt und passen genau unter die Module – gewusst, wie!

„Rund 15 Kilowatt Photovoltaik, das ist für unseren aktuellen Stromverbrauch eigentlich überdimensioniert“, weiß Szekely. Das gleiche gilt für das E3/DC-Speichersystem S10 E PRO, das eine Speicherkapazität von 19,5 kWh hat (drei Akku-Module mit jeweils 6,5 kWh). Er hat sich jedoch mit Blick auf das geplante zweite Elektroauto dafür entschieden. Das Stromspeichersystem ist modular nachrüstbar und beinhaltet Notstromversorgung. Die E3/DC-Wallbox easy connect für die schnelle und effiziente Beladung der E-Auto-Akkus hat Szekely gleich mit angeschafft.

Szekely hat die Anlagen fast komplett in Eigenleistung im vergangenen Winter montiert. Am 8. Januar 2021 nahm er sie mit Pure Energien in Betrieb. Trotz des sonnenarmen Januars konnte er in dem Monat 21 Prozent seines Stromverbrauchs solar decken. Im Februar waren es schon 64 Prozent, im März waren es rund 90 Prozent. „Das sind im Schnitt etwa 50 Prozent Autarkie in den zweieinhalb Wintermonaten, damit bin ich sehr zufrieden“, so Szekely. Der errechnete Autarkiegrad für das ganze Jahr liegt bei 74 Prozent. Und wenn der Stromverbrauch steigt, zum Beispiel durch das neue Elektroauto, kann er das Speichersystem noch auf die Kapazität erweitern, die er braucht.