Autarke Stromversorgung bedeutet mehr als nur Unabhängigkeit von externen Energiequellen. Eigenheimbesitzer, die ihre Energieversorgung selbst in die Hand nehmen wollen, können damit nicht nur das Klima zu schützen, sondern auch langfristig Stromkosten sparen.
Angesichts steigender Energiepreise wird die autarke Stromversorgung zunehmend zu einem Schlüsselfaktor für Hausbesitzer und Unternehmen, die nach Alternativen suchen, um ihre Abhängigkeit von traditionellen Energiequellen und deren Preissteigerungen zu verringern. In diesem Artikel betrachten wir, wie realistisch, ratsam und bezahlbar autarke Energieversorgungskonzepte für das eigene Haus sind.
Kernstück der autarken Energieversorgung ist die Photovoltaikanlage, ergänzt durch einen Stromspeicher. Ein Puzzlestück für maximale Autarkie ist die Kleinwindanlage, die aber nur auf windstarken Grundstücken ausreichend Strom erzeugen kann. Wir werden verschiedene Konzepte für die Erreichung der Energieautonomie erkunden, einschließlich der Nutzung von Photovoltaiksystemen und kombinierten Energie-Technologien.
Autarkes Haus: Selbstversorgung maximieren
Oft hört man von Hausbesitzern, dass eine möglichst hohe Autarkie fürs eigene Haus beabsichtigt sei. Man will unabhängig sein von Stromkonzernen und vorwiegend eigenen Ökostrom produzieren. Doch was ist möglich? Die Natur selbst setzt hier maßgeblich die Grenzen, was die Verfügbarkeit von Solarun und Windenergie angeht.
Solar + Wind + Batterie
Der Schlüssel für eine autarke Stromversorgung in unserer mitteleuropäischen Klimaregion liegt in der Kombination aus Solarenergie, Windenergie und Batteriespeichern mit einer Photovoltaik-Anlage als Kernelement. Während windarme Zeiten oft von hohem Solarangebot profitieren, liefert umgekehrt der Wind die Energie, wenn die Sonne nicht scheint.
Eine Studie des Fraunhofer ISE unter Leitung von Prof. Dr. Bruno Burger zeigt dies deutlich: Im Dezember, einem typischen Wintermonat, dominiert die Windenergie, während im Juli, einem Hochsommermonat, die Solarenergie überwiegt und der Wind schwach ist. Diese komplementäre Beziehung macht die Kombination von Photovoltaik- und Windkraftanlagen zu einer idealen Lösung für eine ganzjährige Energieversorgung mit hoher Energieautarkie.
Quelle: Fraunhofer ISE (Januar 2015), Prof. Dr. Bruno Burger: Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie im Jahr 2014. Freiburg.
Nur Eigenverbrauch wirtschaftlich
Der Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit einer autarken Energieversorgung liegt im Eigenverbrauch des erzeugten Stroms. Der Vergleich ist einfach: Wenn der Strompreis bei 30 Cent pro Kilowattstunde liegt und der selbst erzeugte Solarstrom nur rund 10 Cent pro Kilowattstunde kostet, spart man bei jedem Eigenverbrauch 20 Cent. Wird der Strom dagegen ins öffentliche Netz eingespeist, liegt die Vergütung bei etwa 8 Cent. Der Eigenverbrauch ist somit deutlich lukrativer.
Netzanschluss: Ja oder Nein
Wenn man über autarke Stromversorgung spricht, gibt es zwei unterschiedliche Fälle: gibt es eine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz oder nicht?
Verbindung zum öffentlichen Netz
Die meisten Häuser in Deutschland sind an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Dies bietet Sicherheit und Bequemlichkeit, bedeutet aber auch eine Abhängigkeit von externen Energieversorgern und deren Strompreisen. Der wesentliche Trend in der Energieversorgung auch fürs Einfamilienhaus ist die zunehmende Installation von Photovoltaikanlagen zur Eigenversorgung, was die Abhängigkeit von externer Energieversorgung reduziert.
Die Versorgungssicherheit ist in Deutschland, Österreich und der Schweiz eigentlich kein Problem. Ausfälle des öffentlichen Netzes sind sehr selten. Aber wenn mein eigene kleine Kraftwerke zur Selbstversorgung hat, dann kann man über ein Notstrom-System dafür sorgen, dass man bei Stromausfall mit eigenem Strom versorgt wird.
Die Verbindung zum Netz bringt auch technische und bürokratische Anforderungen mit sich, wie die Einhaltung bestimmter Richtlinien, die Anmeldung der Anlagen bei der Bundesnetzagentur und die Installation intelligenter Stromzähler.
Das öffentliche Stromnetz bietet eine sichere Stromversorgung
Inselanlage: ohne öffentliches Stromnetz
Eine Inselanlage bedeutet vollkommene technische Autarkie, da sie unabhängig von der öffentlichen Versorgung funktioniert.
Dies bedeutet jedoch auch, dass man in Zeiten der Dunkelflaute – wenn weder Solarenergie noch Windenergie zur Verfügung stehen – auf den Stromspeicher angewiesen ist, der nur begrenzt Energie speichern kann. In solchen Fällen kann es zu einem temporären Ausfall der Stromversorgung kommen.
Allerdings bietet eine Inselanlage auch Freiheiten: ohne Anbindung ans öffentliche Netz entfallen bürokratische Hürden und Richtlinien. Insgesamt bietet der Anschluss an das öffentliche Stromnetz jedoch deutliche Vorteile, da er eine flexible Gestaltung der autarken Teilversorgung ermöglicht und einen wirtschaftlich sinnvollen Versorgungsgrad erlaubt.
Technik: welche Energieanlagen?
Es gibt diverse Technologien für die Umsetzung der autarken Stromversorgung eines Hauses. Hier werden die wichtigsten Lösungen genannt. Die Integration einer Solaranlage spielt vor allem bei Privathäusern eine entscheidende Rolle bei der Erreichung von Energieunabhängigkeit und Nachhaltigkeit.
Es muss allerdings immer das komplette Energiesystem betrachtet werden, da die Solaranlage vor allem Kombination mit anderen Komponenten wie Wärmepumpen, Batterien und Ladestationen für E-Autos ihre Stärken ausspielt.
Photovoltaik
Wer als Hausbesitzer nicht die Anschaffung einer Photovoltaikanlage prüft, macht einen Fehler. Denn einfacher und günstiger kann man eigenen Strom nicht erzeugen und das noch klimafreundlich.
Die meisten Dächer in Deutschland eignen sich für Photovoltaikanlagen, außer wenn starke Verschattung oder statische Einschränkungen vorliegen. Solaranlagen bieten nicht nur die Möglichkeit, kostengünstig Strom zu erzeugen, sondern tragen auch aktiv zur Energiewende bei. Sie werden zunehmend ein Standard in der technischen Gebäudeausrüstung.
Photovoltaikanlagen sind die erste Wahl für autarke Stromversorgung
In der Regel ist es bei Einfamilienhäusern sinnvoll, das komplette Dach mit Solarmodulen zu belegen. Vor allem wenn in Zukunft weitere Verbraucher wie E-Autos und/oder Wärmepumpe hinzukommen. Mit Photovoltaik-Anlagen kann man seine Energiekosten deutlich reduzieren.
Mini-Windkraftanlagen
Kleinwindanlagen haben im Rahmen der autarken Energieversorgung eine klare Rolle: Strom im Herbst und Winter, wenn die Erträge von Solaranlagen einbrechen.
Diese Anlagen, typischerweise zwischen 10 und 30 Meter hoch, werden nahe dem Verbraucher aufgestellt. Es ist allerdings nicht ratsam, sie auf Dächern oder in Wohngebieten zu installieren, da die Windbedingungen hier oft nicht ausreichend sind.
Mini-Windkraftanlage mit 5 kW Leistung in Rheinland-Pfalz
Eine starke Senkung der Investitionskosten wie bei Solarstromanlagen in den vergangenen Jahren konnte bei Kleinwindanlagen noch nicht realisiert werden. Die Kosten pro Kilowatt Leistung liegen im Schnitt bei 6.000 Euro. Eine private Windanlage mit 5 kW Leistung würde dann im Schnitt 30.000 Euro kosten, die 10 kW Anlage eines Gewerbebetriebs rund 60.000 Euro. Bei Photovoltaik rechnet man mit 1.500 Euro pro Kilowatt.
Entscheidend sind nicht die Investitionskosten, sondern die Kosten des selbst produzierten Windstroms (Stromgestehungskosten). Die Wirtschaftlichkeit der Mini-Windkraftanlage wird vor allem durch das Windangebot am Standort bestimmt. Je stärker der Wind im Jahresverlauf, desto mehr Strom produziert die Windanlage.
Wichtig: innerhalb bebauter Gebieter, darunter auch Wohngebiete, ist das Windpotenzial zu schwach. Ausreichend Wind kann es in freien Lagen auf dem Land oder an Randlagen geben.
Generell wichtig bei kleinen Windkraftanlagen ist eine hohe technische Qualität. Bei der Auswahl einer Windanlage muss man auf Sturmerprobung und Zuverlässigkeit der Technik achten.
Windkraft ist nicht für jedermann
Vorsicht, es gibt unsere unseriöse Anbieter kleiner Windanlagen für den Hausgebrauch. In der Werbung wird behauptet, dass Windkraft für jedermann geeignet ist und genug Strom produzieren wird. Auch auf dem Hausdach im Wohngebiet. Das ist definitiv nicht der Fall!
Grundstücke inmitten von Wohngebieten haben nicht genug Wind. Dort eine Kleinwindanlage zu installieren wäre eine Fehlinvestition. Lass dich nicht über den Tisch ziehen. Windkraft für zuhause fängt mit einem windstarken Standort an.
Auch ohne Kleinwindkraftanlage kann man sogar fürs Eigenheim allein mit PV-Anlage und Speicher einen Autarkiegrad von bis zu 70 Prozent erreichen! Das heißt, dass der jährliche Strombedarf zu 70 Prozent selbst gedeckt wird, nur 30 Prozent des Stroms wird aus dem Netz gezogen.
Batteriespeicher
Batteriespeicher sind unerlässlich für eine hohe Autarkie und werden primär in Kombination mit PV-Anlagen installiert. Moderne AC-gekoppelte Batteriespeicher können sowohl Solar- als auch Windstrom speichern. Es ist jedoch wichtig, die Speicherkapazität nicht zu groß zu wählen, um die Wirtschaftlichkeit zu bewahren.
Strom ist das neue Energiegold
In der modernen Energieversorgung wandelt sich das Bild: Strom, erzeugt aus erneuerbaren Quellen wie Sonne und Wind, wird zunehmend zum neuen “Energiegold”. Dieser Wandel ist nicht nur auf globaler Ebene zu beobachten, sondern macht sich auch im Bereich der privaten Energieversorgung bemerkbar. Die Abkehr von fossilen Energieträgern hin zu einer nachhaltigen Stromerzeugung ist ein wesentlicher Bestandteil der Energieautarkie für Eigenheime.
Ein Schlüsselkonzept in diesem Zusammenhang ist die Sektorkopplung. Sie bezeichnet die Integration verschiedener Energiesektoren – wie Strom, Wärme, und Mobilität – mit dem Ziel, die Effizienz und Nutzung erneuerbarer Energien zu maximieren. Für Hausbesitzer bedeutet dies, dass nicht nur die Stromversorgung, sondern auch die Wärmeversorgung und Mobilität (zum Beispiel durch Elektrofahrzeuge) zunehmend durch Strom aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden.
Strom wird zu Wärme
Die Umwandlung von Strom in Wärmeenergie ist ein zentraler Aspekt moderner, energieeffizienter Häuser.
Photovoltaikanlagen sind hervorragend geeignet, um während der sonnenreichen Monate im Sommer und in den Übergangszeiten den Bedarf an Warmwasser und teilweise auch Heizwärme zu decken. In diesen Zeiten ist die Sonneneinstrahlung ausreichend, um einen Großteil des Energiebedarfs eines Haushalts zu erfüllen.
Im Winter jedoch, wenn die Sonneneinstrahlung geringer ist, kommen Kleinwindkraftanlagen ins Spiel. Diese können gerade in den windstarken Monaten effektiv Energie liefern, wenn die Leistung der Photovoltaikanlagen naturgemäß abnimmt. Der so erzeugte Strom kann dann effizient für die Heizung und Warmwasserbereitung genutzt werden, beispielsweise in Kombination mit einer Wärmepumpe.
E-Auto mit eigenem Strom tanken
Die Integration von Elektroautos in das Konzept der autarken Stromversorgung eines Hauses eröffnet neue Möglichkeiten, die Autarkie weiter auszubauen und gleichzeitig bei den Mobilitätskosten zu sparen.
Vor allem, wenn das E-Auto mit dem selbst erzeugten Strom aus der Photovoltaikanlage geladen wird, sinken die Kosten für Mobilität erheblich. Der eigene Sonnenstrom ist schließlich erheblich günstiger als der gekaufte Strom aus dem Netz.
Ein weiterer spannender Aspekt ist das bidirektionale Laden. Hierbei wird das Elektroauto nicht nur als Verbraucher, sondern auch als Energiespeicher genutzt. Das bedeutet, dass das Fahrzeug Strom nicht nur aufnehmen, sondern auch wieder ins Hausnetz abgeben kann. Diese Technologie ist besonders interessant für Zeiten, in denen die Energieerzeugung durch Photovoltaik und Windkraft gering ist. Das Elektroauto wird so zu einem integralen Bestandteil des Hausenergiesystems und unterstützt die autarke Stromversorgung.
Individuelles Konzept für jedes Haus
Die Sektorkopplung im privaten Bereich funktioniert nur dann, wenn Energiebedarf und -erzeugung optimal aufeinander abgestimmt werden.
Deshalb benötigt man fürs eigene Haus eine individuelles Konzept, am besten erstellt von einem unabhängigen Experten. Es wird geschaut, welche Erzeuger wie Photovoltaikanlage und Kleinwindkraftanlage auf dem eigenen Grundstück realistisch sind, welche Speichertechnologie verwendet werden kann, und welche Verbraucher geplant sind (Wärmepumpe, E-Autos etc.).
Der Erfolg liegt in der vorausschauenden Gesamtplanung, so dass alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind.
