Eigener Solarstrom, ein Batteriespeicher und eine Wärmepumpe wecken bei vielen Eigentümern den Wunsch, ihr Haus weitgehend unabhängig von Energieversorgern zu betreiben. Technisch lässt sich der Netzbezug deutlich reduzieren. Eine vollständige Energieautarkie ist bei einem gewöhnlichen Wohngebäude jedoch wesentlich anspruchsvoller.
Für eine realistische Planung müssen Stromerzeugung, Verbrauch, Speicherbedarf und saisonale Unterschiede gemeinsam betrachtet werden. Ziel sollte nicht zwingend eine rechnerische Unabhängigkeit um jeden Preis sein, sondern eine wirtschaftlich sinnvolle und zuverlässige Energieversorgung.
Beim Thema Photovoltaik werden zwei Kennzahlen häufig verwechselt:
Eigenverbrauchsquote:
Sie zeigt, welcher Anteil des erzeugten Solarstroms direkt im Gebäude oder über einen Speicher selbst genutzt wird.
Autarkiegrad:
Er beschreibt, welcher Anteil des gesamten Strombedarfs durch die eigene Photovoltaikanlage und gegebenenfalls einen Speicher gedeckt wird.
Ein Beispiel: Eine kleine Photovoltaikanlage kann fast ihren gesamten erzeugten Strom selbst verbrauchen und damit eine hohe Eigenverbrauchsquote erreichen. Trotzdem deckt sie möglicherweise nur einen geringen Teil des gesamten Jahresverbrauchs. Der Autarkiegrad bleibt dann niedrig.
Eine größere Anlage kann mehr Strom erzeugen und einen höheren Anteil des Verbrauchs abdecken. Gleichzeitig wird an sonnigen Tagen mehr Energie ins Netz eingespeist, wodurch die Eigenverbrauchsquote sinken kann.
Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom abhängig von Tageszeit, Jahreszeit und Wetter. Nachts produziert sie keine Energie. Im Winter sind die Erträge deutlich geringer als in den sonnenreichen Monaten.
Der Stromverbrauch verteilt sich hingegen über das gesamte Jahr. Besonders ungünstig ist die Kombination aus Photovoltaik und elektrischer Heizung: Die Wärmepumpe benötigt im Winter am meisten Strom, wenn die Solaranlage vergleichsweise wenig liefert.
Ein Batteriespeicher kann Strom vom Tag in die Nacht verschieben. Er gleicht jedoch keine saisonalen Unterschiede zwischen Sommer und Winter aus. Um Sommerstrom über mehrere Monate zu speichern, wären wesentlich größere und technisch andere Speicherlösungen notwendig.
Fraunhofer ISE beschreibt Speicher und andere Flexibilitätslösungen als wichtige Instrumente, um schwankende Erzeugung und Verbrauch besser aufeinander abzustimmen. Ihre Aufgabe besteht jedoch vor allem im zeitlichen Ausgleich und nicht darin, ein gewöhnliches Eigenheim ganzjährig vollständig vom Netz zu trennen.
Wer einen hohen Autarkiegrad erreichen möchte, benötigt ausreichend Erzeugungsleistung. Dabei sollte nicht nur der bisherige Haushaltsstrom berücksichtigt werden.
Zusätzliche Verbraucher können sein:
Eine größere Photovoltaikanlage liefert auch in Übergangszeiten mehr Energie. Sie erzeugt im Sommer allerdings häufig deutliche Überschüsse. Diese Energie wird entweder eingespeist, für flexible Verbraucher genutzt oder teilweise gespeichert.
Die Dachfläche sollte deshalb möglichst sinnvoll ausgeschöpft werden, sofern Statik, Verschattung und Wirtschaftlichkeit dafür sprechen. Photovoltaik leistet inzwischen einen bedeutenden Beitrag zur deutschen Stromversorgung und kann sowohl zur Eigenversorgung als auch zur Netzeinspeisung eingesetzt werden.
Ohne Speicher wird Solarstrom überwiegend während der Erzeugung verbraucht. Ein Batteriespeicher stellt einen Teil der mittäglichen Überschüsse am Abend oder in der Nacht bereit.
Dadurch steigt der Anteil des selbst genutzten Stroms. Wie stark, hängt von mehreren Faktoren ab:
Ein Speicher sollte bedarfsgerecht dimensioniert werden. Ein übermäßig großer Speicher bleibt häufig teilweise ungenutzt, insbesondere im Winter, wenn nicht genügend Solarstrom zum Laden vorhanden ist.
Neben dem wirtschaftlichen Aspekt sollte auch der Ressourceneinsatz berücksichtigt werden. Nachhaltig ist nicht automatisch die größtmögliche Speicherkapazität, sondern ein Speicher, dessen Kapazität im Alltag regelmäßig sinnvoll genutzt wird.
Eine Wärmepumpe erhöht den Stromverbrauch, kann aber gleichzeitig einen größeren Anteil des selbst erzeugten Solarstroms nutzbar machen. In Frühjahr und Herbst überschneiden sich Heizbedarf und Photovoltaikerzeugung häufig besser als im tiefen Winter.
Mit einer intelligenten Steuerung kann die Wärmepumpe bevorzugt während sonniger Stunden arbeiten. Ein Warmwasser- oder Pufferspeicher nimmt die erzeugte Wärme auf und stellt sie später bereit.
Für einen effizienten Betrieb sind außerdem niedrige Vorlauftemperaturen wichtig. Fußbodenheizungen oder ausreichend dimensionierte Heizkörper können dazu beitragen. Eine schlecht abgestimmte Heizungsanlage lässt sich nicht allein durch eine größere Photovoltaikanlage oder einen Batteriespeicher kompensieren.
Ein Elektrofahrzeug kann den Autarkiegrad erhöhen, wenn es häufig während sonnenreicher Zeiten am Gebäude steht. Eine steuerbare Wallbox lädt das Fahrzeug bevorzugt mit verfügbarem Solarüberschuss.
Dabei ist ein Batteriespeicher nicht zwingend erforderlich. Das Fahrzeug selbst nimmt große Energiemengen auf. Im Vergleich zu einem stationären Speicher ist es allerdings nicht jederzeit verfügbar und der gespeicherte Strom kann bei klassischem Laden nicht wieder ins Gebäude zurückfließen.
Bidirektionales Laden könnte Fahrzeuge zukünftig stärker als flexible Speicher in Gebäuden und Stromnetzen nutzbar machen. Fraunhofer ISE untersucht hierfür technische und wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten.
Der Autarkiegrad lässt sich nicht nur durch mehr Erzeugung und größere Speicher steigern. Ebenso wirkungsvoll ist es, den benötigten Energiebedarf zu senken.
Mögliche Maßnahmen sind:
Je weniger Energie das Gebäude benötigt, desto größer ist der Anteil, den die eigene Anlage abdecken kann. Energetische Sanierung, effiziente Technik und erneuerbare Energieerzeugung sollten deshalb gemeinsam betrachtet werden. Die KfW bündelt entsprechende Förderangebote innerhalb der Bundesförderung für effiziente Gebäude.
Ein technisch vollständig autarkes Gebäude benötigt ausreichend Erzeugungs- und Speicherkapazität für ungünstige Winterphasen. Die Anlagen müssten deshalb erheblich größer dimensioniert werden, als es für den normalen Jahresbetrieb erforderlich wäre.
Das führt zu hohen Kosten und im Sommer zu großen ungenutzten Überschüssen. Zusätzlich wäre eine Reserveversorgung notwendig, falls Erzeugung oder technische Komponenten ausfallen.
In vielen Fällen ist eine netzgekoppelte Lösung sinnvoller. Das öffentliche Stromnetz nimmt überschüssige Energie auf und stellt Strom bereit, wenn die eigene Erzeugung nicht ausreicht. Das Gebäude kann seinen Netzbezug dennoch deutlich reduzieren und einen hohen Anteil erneuerbarer Energie selbst nutzen.
Energieautarkie ist kein pauschales Produkt, sondern das Ergebnis aus Gebäudezustand, Verbrauch, Erzeugung, Speicherung und Nutzerverhalten. Photovoltaik, Batteriespeicher, Wärmepumpe und Wallbox können den Netzbezug deutlich senken. Eine vollständige Unabhängigkeit ist jedoch meist technisch aufwendig und wirtschaftlich nicht notwendig.
SuS Smarte Energie entwickelt individuelle Konzepte, die sich am tatsächlichen Bedarf orientieren. Das Ziel ist eine nachhaltige, wirtschaftliche und verlässliche Energieversorgung – mit möglichst hoher Eigenversorgung, aber ohne unnötige Überdimensionierung.
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