Energieautarkie

Einstieg

Energieautarkie bezeichnet Konzepte, lokal verfügbare Energieträger und Energiequellen zu nutzen und so weniger oder gar unabhängig von externen Energielieferungen zu sein. Häufig werden Stromverbrauch und Wärmebedarf getrennt betrachtet. Gemeinsam mit den Energieberatern der AIB Bautzen GmbH erstellen wir immer häufiger gesamtenergetische Betrachtungen.

Im Autarkiegrad lassen sich grob drei Stufen einteilen:

• Tendenzielle Autarkie: Bis zu 50% des eigenen Jahresenergieverbrauchs können durch eigene Energieerträge bzw. Energiequellen gedeckt werden.
• Bilanzielle Autarkie (engl. on-grid): Der Eigentümer, die Kommune oder die Region deckt bilanziell den Jahresenergieverbrauch durch eigene Energieerträge bzw. Energiequellen. Schwankungen wie Überschüsse oder punktuelle Bedarfe werden durch das Stromnetz ausgeglichen.
• Komplette Autarkie (engl. off-grid): Der Jahresenergieverbrauch kann ständig und komplett selbst gedeckt werden. Dieser Autarkiegrad wird auch Inselbetrieb genannt.

Strom

Der eigene Strom kann durch Sonne, Wind, Wasser und Biomasse erzeugt werden. Im Stromkreis werden die Erzeuger Generatoren genannt. 

Unser Schwerpunkt ist aktuell die Sonnenenergie, also Photovoltaik-Anlagen auf Gebäuden, Fassaden, Freiflächen und Parkflächen. Die Stromgestehungskosten, also die Gesamtkosten für 1 kWh elektrische Energie, sind für Photovoltaik-Anlagen in den letzten Jahren auch wirtschaftlich besonders attraktiv geworden, wie Abbildung xx links zeigt. Perspektivisch schätzt das Fraunhofer ISE ein, dass Photovoltaik im Jahr 2035 in allen Szenarien die günstigste Art sein wird, Strom zu produzieren. Siehe hierzu Abbildung xx rechts. Gleichauf werden Stromgestehungskosten für Großwindanlagen prognostiziert. Biomasse wird im Preis stabil aber mit Faktor zwei bis drei deutlich teurer sein und Stromgestehungskosten aus Kohle und Gas werden durch CO2-Preise gegenüber 2022 um 20-30 % teurer.

Weithin bekannt ist, dass die Sonne nur tagsüber scheint und im Winter kaum zu sehen ist. Einen beispielhaften Ertragsverlauf zeigt Abbildung yy von echtsolar.de.

Um Sonnenstrom für die Nacht zu haben, benötigt es Speicherlösungen, die hochgradig leistungsvariabel arbeiten und eine möglichst hohe Zyklenfestigkeit erreichen. Für diese Aufgabe haben sich elektrochemische Speicher etabliert. Aktuell basieren diese fast ausnahmslos auf Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (kurz: NMC) oder Lithium-Eisenphosphat (kurz: LFP). NMC bietet eine höhere Leistungsdichte, LFP eine höhere Zyklenfestigkeit. Solange der Speicher an einem Ort bei minimal 10° C stehen kann, sind LFP-Zellen aufgrund des günstigeren Preises, der höheren Lebensdauer und der verbesserten Sicherheit die optimale Wahl für Gebäudespeicher.

Um Sonnenstrom für den Winter nutzen zu können, benötigt es vor allem einen großen Speicher. Hierfür eignet sich grundlegen Wasserstoff. Das erste am Markt verfügbare Systeme für Privathaushalte, öffentliche Gebäude und Bürogebäude stammt von der Firma HomePowerSolutions. Es ist in Abbildung yy mit der Energiezentrale (im Gebäude) und einem Wasserstoffbündel mit Kompressor (außerhalb) dargestellt und trägt die Produktbezeichnung picea. Für deren Auslegung und Installation sind wir Ihr zertifizierter Ansprechpartner.

Alternativ zum Langzeitspeicher können nach aktuellem Entwurf für das Gebäudeenergiegesetz bis zum 31.12.2044 alle fossilen Brennstoffe für das Wintertief verwendet werden. Dieses Gesetz unterliegt je nach Regierungszusammensetzung sicher weiteren Änderungen. Relativ sicher sind zwei Sachverhalte. Wer zum einen über eine Anbindung ans Gasnetz verfügt, kann je nach Umschaltzeitpunkt bereits ab 2030 (Ostsachsen) direkt auf eine Wasserstoffheizung (Brennstoffzelle) umstellen. Zum anderen steht die Energiequelle Wind in den Wintermonaten mit hohen Erträgen zur Verfügung, wie die Messergebnisse in Abbildung zz für Deutschland zeigen. Eine spannende Option ist es daher, als Gemeinde oder Kommune ein gemeinsames Windrad zu betreiben. In der Gemeinschaft sind Stromkosten von 8 cent/kWh und weniger möglich, wie Abbildung xx links zeigt. Auf Kundenwunsch können wir gern für Ihr Gesamtprojekt auch Kleinwindanlagen aufbauen und betreuen. Hierbei gilt, wie bei allen Anlagen, je kleiner diese sind, desto geringer ist deren Wirtschaftlichkeit. Für Industriekunden begleiten wir Entwicklungen bei der kiteKRAFT GmbH und bei der EnerKíte GmbH. Sobald deren Systeme marktreif sind, können wir Ihnen diese in Kooperation anbieten. Wir rechnen mit einem Marktstart in den Jahren 2024 bzw. 2025 für beide Systeme.

Wärme

Für ein Gesamt-Energiekonzept betrachten wir gern auch Ihr Heizsystem mit. Dies ist beispielsweise bei einer Hausautomation sinnvoll. Eine Betrachtung lohnt ebenfalls, sobald eine eigene Photovoltaik-Anlage installiert wird. Mit dem Sonnenstrom-Überschuss im Sommer können Sie unter anderem Ihr gesamtes Brauchwasser erwärmen. 

Autarkierechner – Strom

Wenn Sie gern aus unabhängiger Quelle prüfen möchten, welche Photovoltaik-Anlagengröße und welche Stromspeichergröße zu Ihnen passt, dann empfehlen wir Ihnen den Autarkierechner der HTW Berlin.