Big Data, Statistiken und Erkenntnisse

Gut dreieinhalb Jahre oder 1200 Tage wohnen wir inzwischen in unserem Haus. Als kleiner Datenfetischist zeichne ich regelmäßig verschiedene Verbrauchsdaten auf: Haushaltsstrom, Wärmestrom, Wasser sowie verschiedene Parameter unserer Wärmepumpe. Und mit der Zeit kommt hier eine ordentliche Menge zusammen. Die perfekte Basis für ein paar Auswertungen und Interpretationen.

Unser Stromverbrauch

 

Nimmt man die auf diversen Vergleichsportalen ausgewiesenen Zahlen als Maßstab, verbrauchen wir für eine vierköpfige Familie relativ wenig Haushaltsstrom. Und das, obwohl wir nicht besonders auf den Verbrauch achten: wir kochen und backen regelmäßig, Wasch- und Spülmaschine laufen täglich mindestens einmal und auch der zehn Jahre alte Wäschetrockner arbeitet fleißig. Natürlich sitzen wir auch nicht ständig im Dunkeln und haben obendrein all die Gerätschaften, die so eine halbwegs moderne Familie mit zwei Kindern eben ihr Eigen nennt.
Die Verbrauchskurve (dunkelrot) zeigt den durchschnittlichen täglichen Stromverbrauch. Neben den jahreszeitlich bedingten Schwankungen ist ein leichter Trend nach oben erkennbar. Ein anderes Bild zeigt sich beim Wärmestrom (orange): Die Schwankungen im Jahresverlauf sind hier natürlich deutlich größer, dafür freuen wir uns über eine insgesamt sinkende Tendenz (dazu weiter unten mehr).
Entwicklung Stromverbauch

Warum sich Solarthermie bei uns nie gerechnet hätte

 

Was in der Theorie plausibel klang (siehe Beitrag Energiefrage reloaded) unterstreichen die praktischen Erfahrungen der letzten drei Jahre: der Verzicht auf die Nutzung von Solarthermie für das Brauchwasser war in unserem Fall die richtige Entscheidung. Weil Luftwärmepumpe und Solarthermie ihr Optimum im Sommer erreichen ist der Einspareffekt zu gering, als dass sich die zusätzliche Investition in einem sinnvollen Zeitraum amortisieren würde.

Die Grafik unten verdeutlicht warum: Der Anteil der Betriebsstunden, der für die Warmwasserproduktion aufgewendet werden muss (blau) ist verhältnismäßig gering. Er liegt bei uns über das Jahr betrachtet bei ca. 10%. In den Sommermonaten (Juni, Juli, August) wird überhaupt keine Heizenergie benötigt, sondern ausschließlich Warmwasser erzeugt. Dafür benötigt unsere Wärmepumpe etwa 20-30 Minuten am Tag, was einem Stromverbrauch von etwa 1,3 kWh entspricht. Oder in Geld ausgedrückt: 25 Cent!

 

Betriebsstunden Wärmepumpe

 

In dem Zusammenhang ist die Betrachtung der Anteile der einzelnen Monate am Jahresverbrauch interessant: ein Fünftel des gesamten Heizstroms eines Jahres wird allein im Monat Januar verbraucht. Bis März sind bereits 50% erreicht. Zum Vergleich: die sechs Monate von April bis einschließlich Oktober bringen es insgesamt auf nicht einmal 25%.

 

Verteilung der Betriebsstunden auf Monate

 

Die Verteilung lässt sich mehr oder weniger eins zu eins auf die Kosten übertragen. Das Solarthermie-Potential ist aufgrund des niedrigen Sonnenstandes zwischen November und März gering, zwischen April und Oktober besteht aber wenig Einsparpotential.

Wie effizient arbeitet unsere Luft-Wärmepumpe?

 

Als Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe wird gemeinhin die Arbeitszahl genannt. Diese ergibt sich aus dem Verhältnis der erzeugten Energie (Wärme) zur aufgenommenen (elektrischen) Energie. Eine Arbeitszahl von 4,0 bedeutet, ich habe aus einer kWh Strom vier kWh Wärme erzeugt. Laut der Deutschen Energieagentur (dena) bzw. des Erneuerbaren-Energien-Wärme-Gesetzes (EEWärmeG) muss die Jahresarbeitszahl bei Elektro-Wärmepumpen größer als 3,0 sein, um sie als „energieeffizient“ und größer als 3,5 sein, um sie als „nennenswert energieeffizient“ bezeichnen zu können.

Bei einer Luftwärmepumpe schwankt die Arbeitszahl systembedingt sehr stark: im Winter ist das Quellmedium, dem die Wärme entzogen wird relativ kalt, die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und der erforderlichen Heizungswärme steigt und damit der Stromverbrauch. Im Sommer verhält es sich genau umgekehrt: Hohe Lufttemperatur, allerdings wenig Wärmebedarf, was die Grafik der Verteilung der Betriebsstunden weiter oben ziemlich eindeutig zeigt. Das klingt erstmal suboptimal was die Wirtschaftlichkeit der Luft-Wärmepumpe betrifft, allerdings gleichen in unserem Fall die etwas höheren Betriebskosten die Mehrkosten für die Erschließung einer anderen Wärmequelle wie Grundwasser mehr als aus. Letzteres rechnet sich schlichtweg nicht.

Und wie sieht es nun mit der Effizienz aus? Der schlechteste jemals gemessene Wert lag bei 2,6, der beste bei 5,0 — jeweils bezogen auf ein Wochen-Intervall. Meine Optimierungsmaßnahmen der letzten Jahre haben dafür gesorgt, dass ich seit März 2015 keine Werte unter 3,5 mehr gemessen habe; der niedrigste Wert im letzten Winter lag bei 3,6. Die folgende Grafik zeigt die Entwicklung aller Einzelwerte der etwa 160 Messintervalle.

 

Meßreihe - Arbeitszahl WP

 

Auf Jahresbasis betrug unsere Arbeitszahl (JAZ) in 2014 noch 3,35, im letzten Jahr lag sie bereits bei 3,76. Im ersten Halbjahr 2016 erreichen wir stolze 3,98. Die 4 knacken wir heuer noch! 😉

Dabei sind sicherlich nicht die Optimierungen alleine ausschlaggebend; einen signifikanten Teil dürfte der fortschreitende Trocknungsprozess des Hauses beitragen, der gut und gerne zwei bis drei Heizperioden in Anspruch nimmt. Wer es genau wissen will — hier eine Studie des Fraunhofer Institutes zum Thema Einfluss der Feuchte auf die Wärmedämmwirkung.

Die Kurve unten zeigt die kumulierte Entwicklung Arbeitszahl seit Beginn meiner Aufzeichnungen im April 2013 (t0). Eine sehr erfreuliche Tendenz!

 

Entwicklung der Arbeitszahl seit Beginn der Aufzeichnung

 

Wichtig ist natürlich die Frage, wie meine Messwerte zustande kommen. Für die Wärmepumpe inkl. Nebenaggregate wie Umwälzpumpen haben wir einen eigenen Stromzähler, so dass die aufgenommene elektrische Energie recht einfach zu bestimmen ist.
Für die erzeugte Wärme nutze ich einfach den in der Wärmepumpe verbauten Wärmemengenzähler. Dieser hat zwar gerade bei unserem Fabrikat bekannte Schwächen; diese führen aber dazu, dass die angezeigten Messwerte eher zu schlecht sind. Im Zweifel sind wir also (noch) besser, als es die Messungen zeigen.

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