Referenzbericht: Energieautarkes Haus

Das weltweit erste völlig energieautarke Haus wurde fertiggestellt und steht in Brütten in der Schweiz. Im Keller verrichtet ein DC/DC-Wandler von ARADEX seine Dienste.

Das Projekt

Bei dem in der Nähe von Zürich fertiggestellten Wohnhaus, das neun Wohneinheiten umfasst, handelt es sich um das weltweit erste völlig energieautarke Haus – ohne externen Anschluss für Strom oder Gas sowie ohne Ölspeicher. Der Energiebedarf wird größtenteils durch Solarenergie gedeckt. Inzwischen liegen die Erfahrungswerte vor, die den Erfolg des Projektes belegen.

Das Wichtigste in Kürze

  • Keine externe Energieversorgung – weder durch Öl, Gas oder Strom
  • Energiebedarf wird zu 100% aus regenerativen Energien gewonnen
  • Primäre Energiequelle ist die Sonne
  • Durch Kurz- und Langzeitspeicher wird der gesamte Energiebedarf jahreszeitenunabhängig gedeckt
  • Speicherung des gewonnenen Solarstroms in Form von Wasserstoff
  • Nutzung des Langzeitspeichers durch Brennstoffzellen-Technologie
  • Zusätzlich zur Energieversorgung des Hauses wird noch ein ePKW mit dem gewonnenen Strom angetrieben

Die Herausforderung

Die zentrale Herausforderung für die Fokussierung auf Sonnenenergie war die Lage des Hauses. In der Schweiz sind die Winter deutlich sonnenärmer als die Sommer, machen aber einen höheren Energiebedarf für Heizzwecke nötig. Dennoch musste sichergestellt werden, dass die Energieversorgung für das komplette Haus auch während der dunklen, heizungsintensiven Jahreszeit gegeben ist.

Die Umsetzung

Der größte Teil der Energie wird über die auf dem Dach sowie an der Fassade angebrachten Photovoltaikzellen gewonnen, ist also direkt von Dauer und Intensität der Sonneneinstrahlung abhängig. Um die Energieversorgung trotz der saisonal stark variierenden erzeugten Energiemenge ganzjährig sicherzustellen, wurde eine revolutionäre Vernetzung verschiedener Speichersysteme konzipiert. Somit wird die in den Wintermonaten „fehlende“ Energie im Sommer gewonnen und gleicht somit das Defizit im Winter aus. Hierfür werden effiziente Speichertechnologien benötigt.

Kurzzeitspeicher

Neben der Photovoltaik-Anlage verfügt das Haus über eine Wärmepumpe. Die Wärmepumpe wird ebenfalls durch den Photovoltaik-Strom betrieben, nutzt jedoch noch weitere Wärmequellen wie die Außenluft, zwei Erdsonden sowie die Abwärme aus der Wasserstoffproduktion. Die mit der Wärmepumpe gewonnene Energie wird in Batterien gespeichert und gelangt über Fußboden- und Wandheizungen in die Wohnungen.

Langzeitspeicher

Im Keller des Hauses wird der über die PV-Anlage gewonnene Strom mit Hilfe eines Elektrolyseurs in Wasserstoff umgewandelt und in Tanks gespeichert. Mit dem Einsatz von Brennstoffzellen deckt der Wasserstoff an sonnenarmen Tagen mittels Wandlung in elektrische Energie (Power to Gas) den Energiebedarf des Hauses. Genau hier unterstützt der DC/DC-Wandler von ARADEX (Typ VP5000-DCDC200-HL) die Brennstoffzelle, die von Proton Motors Fuel Cell bezogen wurde. Da das Spannungsniveau von Brennstoffzellen grundsätzlich deutlichen Schwankungen unterliegt, muss dieses für eine optimale Integration der Brennstoffzelle in das Energieversorgungssystem angehoben werden, was durch den DC/DC-Wandler sichergestellt wird. In diesem System hebt der DC/DC-Wandler die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle von 50-100 VDC an die Systemspannung in Höhe von 700 VDC an.


Neben der Anbindung der Brennstoffzelle gleicht der DC/DC-Wandler auch das Spannungsniveau der im Kurzzeitspeichersystem verwendeten Batterie aus, wodurch eine effiziente Nutzung von Batterie und Brennstoffzelle ermöglicht wird.

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