100% autarke Energieversorgung
Mit welchen Mitteln lässt sich Energieautarkie im Einfamilienhaus realisieren?
Der Wunsch nach Autarkie wird in der aktuellen Zeit immer häufiger ein Thema. Eventuelle Engpässe von Strom, Gas und Öl verunsichern die Menschen. Noch nie wurden so viele Öl- und Gasheizungen durch Wärmepumpen ersetzt, was dazu führt, dass der Gesamtstromverbrauch der Schweiz in den nächsten Jahren zusätzlich steigt. Die Solarbranche erlebt derzeit einen Boom, so dass die Lieferzeiten für neue Anlagen zum Teil über ein Jahr dauern. Nebst Photovoltaik- & Windanlagen werden stetig neue Technologien entwickelt. Hundertprozentige Autarkie ist jedoch in der Schweiz noch wenig verbreitet und wenn überhaupt nur mit sehr hohen Investitionskosten möglich.
Einleitung
Diese Arbeit befasst sich mit der Fragestellung, wie ein bestehendes Haus zu hundert Prozent energieautark betrieben werden kann. Die möglichen Energiequellen sowie die unterschiedlichen Speichermöglichkeiten, welche aktuell auf dem Markt verfügbar sind, werden erklärt, analysiert und einander gegenübergestellt.
Analyse
Im ersten Schritt führte der Autor eine Analyse der Ausgangslage durch. Diese beschreibt die Gegebenheiten des Einfamilienhauses, welche als Grundlage für diese Arbeit dienen. Anschliessend wurde recherchiert, welche potenziellen Energiequellen und Speichermöglichkeiten dem Einfamilienhaus entsprechen.
Aus dieser Recherche entstanden sechs Varianten:
- Batteriespeicher
- Vergrösserung Photovoltaikanlage
- Solarthermieanlage mit Wärmespeicher
- Cowa Enhanced Latentspeicher
- Wasserstoffspeicher mit Brennstoffzelle
- Fassadendämmung
Auswertung
Da einzelne Varianten den Projektauftrag nicht erfüllen konnten, wurden in einem Kosten-Nutzen-Vergleich die Varianten kombiniert, um die Autarkie zu erhöhen.
In diesem Vergleich zeigte sich, dass nur eine Kombination der Variante 2 «Vergrösserung der Photovoltaikanlage» mit der Variante 5 «Wasserstoffspeicher mit Brennstoffzelle» den Projektauftrag von hundertprozentiger Energieautarkie erfüllt. Obwohl nicht nur die elektrische Energie, sondern auch die Abwärme der Brennstoffzelle verwendet wird, muss die bestehende Photovoltaikanlage um den Faktor 2.45 vergrössert werden. Zudem neigen sich die Reserven des Wasserstofftankes Anfangs Februar dem Ende zu und könnten bei schlechtem Wetter nur noch ca. drei Tage überbrücken.
Aus wirtschaftlicher Sicht ist diese Kombination nicht rentabel. Berücksichtigt man die zusätzliche Einspeisevergütung durch den selbst erzeugten Strom der Photovoltaikanlage, erhält man einen Kilowattstundenpreis von 59.35 Rappen auf 20 Jahre gerechnet.
Eine anschliessende Nutzwertanalyse zeigte auf, dass grosses Potenzial im Latentspeicher der Firma Cowa steckt. Mit einem Kilowattstundenpreis von gerade 14.74 Rappen auf 20 Jahre ist dieses System den anderen Varianten überlegen. Jedoch wird der Autarkiegrad lediglich um 8 Prozent auf 50.67 Prozent erhöht.
Fazit
Betrachtet man die ökologischen Aspekte wie CO2 Ausstoss, Rohstoffgewinnung und Recycling, sind alle geprüften Varianten den Netzbetreibern, welche aus nicht erneuerbaren Quellen Strom erzeugen, vorzuziehen. Wird hundertprozentige Energieautarkie angestrebt, gibt es einzig die Möglichkeit mit dem Wasserstoffspeicher und der Vergrösserung der Photovoltaikanlage. Soll nur eine Eigenverbrauchsoptimierung erreicht werden, welche auch wirtschaftlich gesehen rentabel ist, wird vom Autor der Cowa Enhanced Latentspeicher oder eine Vergrösserung der Photovoltaikanlage mit einem Batteriespeicher empfohlen.
Nutzen für weitere Untersuchungen
Die für diese Arbeit erstellten Berechnungen lassen sich beliebig auf neue Technologien und andere Gebäude anwenden. Somit können künftige Energielösungen geprüft und bewertet werden. Innert kurzer Zeit wird ersichtlich, ob sich die Investitionen lohnen und welcher Nutzen daraus gezogen werden kann.
Interessierte dürfen den Autor dieser Arbeit gerne kontaktieren.
