Autark wohnen – Strom selbst erzeugen

Autark wohnen klingt reizvoll – viele wollen heute weitgehend unabhängig vom Strom- und Energiemarkt sein und im besten Fall sogar noch Geld damit verdienen. Hier mehr zu den Möglichkeiten Strom selbst zu erzeugen sowie zu anderen Arten der Energiegewinnung und Speicherung vor Ort.

Strom selbst erzeugen – Übersicht

Je nachdem welche Technik und welche Kombiantionen von Wärme- und Stromerzeugung zum Einsatz kommen, kann die Autarkie des Eigenheims erhöht werden bis hin zu einem komplett autarken Haus. Wer sich übrigens auch über die Nutzung von Regenwasser interessiert, findet hier mehr dazu: Regenwasser nutzen.

Folgende Möglichkeiten gibt es um Strom selbst zu erzeugen und in Kombination auch noch Wärme autark zu produzieren:

Solarkraft

Solarstrom ist die einfachste und meistgenutzte Möglichkeit Strom für das Eigenheim zu produzieren. Die Photovoltaik-Module werden i.d.R. auf geeigneten Dachflächen installiert, was auch nachträglich noch leicht möglich ist. Für die optimale Auslegung ist die Ausrichtung und Größe des Daches von Bedeutung. Aber auch reine West- oder Ostlagen können ausreichend Stromausbeute liefern. Dies muss für jede Anlage individuell geprüft werden.

Wenn das Geld zur Bauzeit für eine PV-Anlage nicht ausreichen sollte, können die Leerleitungen für die Kabel vorbereitet werden, um eine nachträgliche Installation zu erleichtern.

Genehmigung: Private Anlagen auf Dächern sind i.d.R. genehmigungsfrei. Jedes Bundesland hat aber unterschiedliche Festsetzungen, die vorher geprüft werden sollten. Bei Denkmalgeschützten Gebäuden ist i.d.R. eine Genehmigung notwendig.

Erstinvestition: Je größer die Anlage ausgelegt wird, umso günstiger werden die Kosten pro kWp. Im Jahr 2019 lag der Bruttopreis für eine 6 kWp große Anlage bei ca. 1.740 € pro kWp. (Quelle: Verbraucherzentrale NRW). Fürs Einfamlienhaus sind Anlagen mit einer Größe zwischen 5 und 10 kWp üblich, je nach Standort und erforderlicher Strommenge.

Förderungen: Die KfW und einzelne Bundesländer fördern PV-Anlagen. Hier mehr zu den Fördermöglichkeiten in Deutschland und hier werden Fördermöglichkeiten für Deutschland, Österreich und Schweiz gelistet.

Betriebskosten: Die PV-Anlage sollte versichert werden. Das geschieht über die Haftpflicht- und die Wohngebäudeversicherung. Für größere Anlagen bietet sich eine eigene Versicherung an. Zusätzlich kann man davon ausgehen, dass der Wechselrichter nicht so lange hält wie die PV-Module und vorher ausgetauscht werden muss. Bestimmt Anlagen, die z.B. in der Nähe von großen Bäumen stehen müssen ggf. regelmäßig gereinigt werden.

Hier gibt es einen sehr interessanten Erfahrungsbericht von eine PV-Anlage mit einer genauen Aufschlüsselung von Verbrauch, Erzeugung und mehr.

Einspeisevergütung für Strom: Die Einspeisevergütung hängt von dem Jahr der Inbetriebnahme ab und gilt für 20 Jahre. Hier kannst du die aktuellen Werte nachlesen. Für kleine Anlagen bis 10 kWp liegt die Einspeisevergütung im Januar 2021 bei 8,16 Cent pro kWh.

Sie beträgt somit etwas weniger als ein drittel Preises den man selbst für Netzstrom bezahlen muss (Stand: Jänner 2021). Es lohnt sich also möglichst viel vom selbst erzeugtem Strom direkt zu nutzen und eventuell die eigenen Nutzungsgewohnheiten an die Sonnenstunden anzupassen.

Solarthermie

Solarkraft kann auch direkt zur Erwärmung von Wasser genutzt werden. Dafür wird Wasser durch ein Rohrsystem auf das Dach in sogenannte Sonnenkollektoren geleitet, wo es durch Sonneneinstrahlung erwärmt wird. Das dient der Unterstützung der Heiz- und Warmwasseranlage. I.d.R. werden Solaranlagen mit einem großen Wasserspeicher kombiniert. Der Nachteil solcher Sonnenkollektoren ist, dass das meiste erwärmte Wasser im Sommer zur Verfügung steht, wenn es am wenigsten gebraucht wird.

Windkraft

Eine Möglichkeit, die private Bauherren bisher weniger nutzen, ist die Windkraft. Es gibt sogenannten Minikraftwerke, die im privaten Garten oder auf dem Dach installiert werden können.

Voraussetzung für ein Windrad sind ausreichend Wind und i.d.R. auch ausreichend Abstand zum Haus, denn viele Windräder produzieren Vibrationen und störende Geräusche. In der Windkraft ist das Entwicklungspotential aber enorm. Es gibt jetzt schon Firmen, die durch eine Anpassung der Geometrie der Windräder, lautlose und günstige Varianten als Prototypen betreiben.

Genehmigung: Ein privates Windrad benötigt eine Genehmigung. Die Anforderungen sind von Bundesland zu Bundesland unterschiedlich.

Erstinvestition: Ein Windrad kostet Netto im Durchschnitt 5000€ pro kW Leistung (Quelle: Klein-Windkraftanlagen). Zur Deckung des Haushaltsstroms für ein Einfamilienhaus reicht i.d.R. ein Windrad mit einer Leistung von etwa 2kW aus. Soll der Strom auch noch zur Betreibung einer Wärmepumpe reichen, so kann auch etwas mehr Leistung nötig werden (3-4kW).

Förderungen: Nur über die Einspeisevergütung.

Betriebskosten: Die Anlage sollte versichert werden. Das geschieht über die Haftpflicht- und die Wohngebäudeversicherung, sollte aber mit dem Versicherer abgeklärt werden. Für größere Anlagen bietet sich eine eigene Versicherung an. Die Anlage muss regelmäßig gewartet werden und durch die Rotation kann es zu regelmäßigem Verschleiß kommen.

Einspeisevergütung: Die Einspeisevergütung für Windkraft-Strom ist noch etwas niedriger als die von Solarstrom. Auch sie hängt von dem Jahr der Inbetriebnahme ab (aktelle Werte hier). Für Anlagen die ab 2021 in Betrieb genommen werden, liegt der Vergütungssatz für den „Referenzstandort“ bei 6,20 Cent pro kWh. Je nach Windertrag vor Ort muss der Wert noch angepasst werden (siehe hier).

Wasserkraft

Wasserkraft ist die dritte Möglichkeit aus erneuerbarer Energie Strom zu erzeugen. Dies ist aber nur eine Möglichkeit für Bauherren mit Zugang zu fließenden Gewässern, die Mindestanforderungen an Tiefe, Breite und Fließgeschwindigkeit erfüllen. Dabei wird durch die Strömung des Wassers eine Turbine in Bewegung gesetzt, die dann den Strom erzeugt.

Genehmigung: Genehmigungspflichtig in allen Bundesländern. Die Auflagen sind sehr streng und es ist schwierig eine Genehmigung zu erhalten.

Erstinvestition: Miniwasserkraftwerke fangen bei mehreren 10.000€ Kosten an. Es gibt aber Start-ups die Kraftwerke für ca. 25.000€ auf den Markt bringen wollen.

Förderungen: Nur über die Einspeisevergütung.

Betriebskosten: Die Anlagen müssen separat versichert werden. Es fallen regelmäßige Wartungskosten an und durch die Rotation der Turbine kann es zu regelmäßigem Verschleiß kommen.

Einspeisevergütung: Die Einspeisevergütung ist im Erneuerbare-Energie-Gesetz (EEG 2021) geregelt. Sie beträgt für 2021 in Betrieb genommene Anlagen 12,15 Cent pro kWh (gilt für Anlagen mit einer Bemessungsleistung bis 500kW).

Brennstoffzelle / Wasserstoff

Brennstoffzellen erzeugen durch die chemische Reaktion eines Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel Energie (kalte Verbrennung) in Form von Strom und Wärme. Das wird auch als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet. Als Brennstoff können Wasserstoff, Methan, Butan und Erdgas verwendet werden. Die Anlagen sind sehr effizient und werden z.B. in Japan sehr oft verbaut, da sie Wirkungsgrade bis zu 90% erreichen.

Richtig autark ist die Brennstoffzellenheizung für das Einfamilienhaus nicht: Stromkosten können eingespart werden, andererseits ist Erdgas zum Betrieb nötig. Hier findest du einen ausführlichen Bericht zur Brennstoffenzellenheizung.

Erstinvestition: Die Brennstoffzellen-Anlage kostet ca. 35.000€ für ein Einfamilienhaus.

Förderungen: Es kann entweder eine KfW-Förderung von bis zu 40% der Kosten beantragt werden oder alternativ dazu auch eine BAFA-Förderung gewählt werden. Der Einzelfall entscheidet, was günstiger kommt.

Betriebskosten: Der Brennstoff (Erdgas) muss regelmäßig bezogen werden, es ist etwas mehr nötig als bei einem herkömmlichen Gas-Brennwert-Gerät. Einsparungen der Stromkosten von rund 60% sind möglich. Private kleine Anlagen fallen i.d.R. unter die normale Haftpflicht- und Wohngebäudeversicherung. Das sollte aber mit dem Versicherer abgeklärt werden. Die Anlage muss regelmäßig gewartet werden.

KWK-Strom Zuschlag: Selbst erzeugter Strom erhält nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG 2020) Zuschläge, egal ob eingespeist oder selbst genutzt:

  • Ins Netz eingespeister KWK-Strom: 8,00 Cent pro kWh
  • Selbstgenützter, nicht eingespeister KWK-Strom: 4,00 Cent pro kWh

Bei üblichen Anlagen für ein Einfamilienhäuser (mit einer elektrischen Leistung bis zu 2 KW) können auch pauschal 4,00 Cent pro kWh für insgesamt 60.000 Vollbenutzungsstunden bereits vorab beantragt und ausgezahlt werden. Bei ganzjähriger Nutzung entspricht das in etwa einer Dauer von 7Jahren.

Block-Heizkraftwerk

Ein Block-Heizkraftwerk produziert aus verschiedenen Brennstoffen Strom und Wärme. Das wird auch als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet. Dazu wird mit Brennstoffen ein Motor betrieben, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die dabei entstehende Wärme wird mittels Wärmetauscher zur Warmwasser Aufbereitung genutzt. Als Brennstoffe werden hauptsächlich Öl, Gas oder Holzpellets verwendet. Stromkosten können dadurch aber eingespart werden.

Genehmigung: Die Rechtslage für Mini-Block-Heizkraftwerke oder kleinere Anlagen sind nicht eindeutig und die Baugenehmigung ist abhängig vom Bundesland. Gemäß Bundesimmisionsschutzgesetz sind Anlagen bis 1 MW genehmigungsfrei.

Erstinvestition: Die Erstinvestition für ein Erdgas-Blockheizkraftwerk für ein Einfamilienhaus liegen bei rund 35.000€. Je größer die Anlage, umso geringer fallen die Kosten pro kW aus.

Förderungen: Die Förderung der BaFa ist 2020 ausgelaufen. Die Anlage kann aber über einen günstigen Kredit der KfW finanziert werden.

Betriebskosten: Die Brennstoffe müssen regelmäßig bezogen werden. Private kleine Anlagen fallen i.d.R. unter die normale Haftpflicht- und Wohngebäudeversicherung. Das sollte aber mit dem Versicherer abgeklärt werden. Die Anlage muss regelmäßig gewartet werden.

Einspeisevergütung: Die Einspeisevergütung ist von dem Brennstoff abhängig:

Biomasse / Biogasanlage

Biomasse-Anlagen produzieren nicht direkt Strom, sondern Biogas, dass z.B. zur Befeuerung von Block-Heizkraftwerken verwendet werden kann.

Diese Anlagen lohnen sich i.d.R. nur, wenn man Zugang zu ausreichend Biomasse hat, wie z.B. Bauern. Es gibt aber Projekte, bei denen Bauern, die umliegenden Häuser mit Biogas bzw. BHKW versorgen.

Wärmepumpe

Wärmepumpen produzieren nicht direkt Strom, aber der eingesetzte Strom wird äußerst effektiv in Wärme umgewandelt. Eine Wärmepumpe die mit selbst erzeugtem Strom betrieben wird ist daher eine gute Möglichkeit für autarke Häuser.

Hier gibt es einen ausführlichen Vergleich der verschiedenen Arten von Wärmepumpen.

Hybridhäuser

In Hybridhäusern werden mehrere Technologien kombiniert, um zum Beispiel: Haushaltsstrom, Heizwärme und Warmwasser selbst zu erzeugen und damit weitgehend autark zu sein. Hier findest du einen Überblick über mögliche Heizsysteme.

Hier ein paar Beispiele möglicher Kombinationen:

Photovoltaik-Anlage, Wärmepumpe und Batteriespeicher:

Die PV-Anlage deckt primär den Hausstrom ab. Überflüssiger Strom wird in einer Batterie gespeichert. Zusätzlich kann durch den erzeugten Strom eine Wärmepumpe betrieben werden, die das Warmwasser bereitstellt. Oft wird aber für die Nutzung der Wärmepumpe günstige Heizstromtarife der lokalen Stromanbieter genutzt. Hier findest du einen Tarifrechner für Heizstrom.

Darüber hinaus wird zu viel produzierter Strom der PV-Anlage ins Netz eingespeist.

Photovoltaik-Anlage, Sonnenkollektoren und Batteriespeicher:

Die PV-Anlage deckt primär den Hausstrom ab. Überflüssiger Strom wird in einer Batterie gespeichert. Darüber hinaus wird zu viel produzierter Strom der PV-Anlage ins Netz eingespeist. Über die Sonnenkollektoren wird das Warmwasser gewonnen. Für den Fall, das die Sonnenwärme für die Erwärmung des Wassers nicht ausreicht, wird i.d.R. ein zusätzlicher Durchlauferhitzer benötigt.

Photovoltaik-Anlage, Windrad, Wärmepumpe und Batteriespeicher:

Das ist der Ansatz für absolute Autarkie, da das Windrad die wenigen Sonnenstunden im Winter ausgleicht.

Strom speichern

Zur Verbesserung der Autarkie eines Hauses, wenn der Strom vor Ort produziert wird, dient die Installation eines Stromspeichers. Der Vorteil ist, dass durch die niedrige Einspeisevergütung von überschüssigem Strom, weniger vom teuren Netz-Strom bezogen werden muss.

Die Priorisierung ist, dass zuerst der produzierte Strom verwendet wird. Mit dem überschüssigen Strom wird die Batterie geladen und sobald diese voll ist, wird der Strom ins öffentliche Netz eingespeist. Das ist zwar mit Verlusten verbunden, die i.d.R. aber minimal sind.

Für die Speicherung werden zusätzlich zur Batterie noch ein Management- und Monitoring-System für Batterie bzw. die Energie, ein Laderegler und ein Wechselrichter benötigt. Die Größe der Batterie hängt von der Auslegung der PV-Anlage und dem Verbrauch ab.

Es gibt spezielle Blei-Gel-Akkus die günstig sind und eine Lebensdauer von 1.500 bis 3.000 Ladezyklen gaben. Diese Akkus muss ausreichend belüftet werden und regelmäßig mit destilliertem Wasser aufgefüllt werden. Die bessere Alternative sind Lithium-Ionen Akkus. Diese haben eine längere Lebensdauer von 5.000 bis 7.000 Ladezyklen und einen besseren Wirkungsgrad als Blei-Gel Akkus. Beide Akku Typen sollten nie ganz entladen werden, um die Lebensdauer zu erhöhen.

Die Anschaffungskosten sind abhängig von der Batterie-Art, der Speicherkapazität und weiteren Parametern und liegen zwischen 5.000€ und 15.000€. Verschiedene Bundeländer fördern die Anschaffung eines Batteriespeichers zusätzlich zur PV-Anlage.

Strom sparen

Um die Anlagen noch effizienter zu nutzen, ist der sparsame Umgang mit dem produzierten Strom wichtig. Folgende Tipps helfen beim Stromsparen:

  • Die Einstellungen der Heizung sollten überprüft und angepasst werden. Eventuell lohnt sich eine Nachtabsenkung oder eine niedrigere Vorlauftemperatur bzw. Raumtemperatur. Ebenfalls sollte die Heizungsanlage regelmäßig gewartete werden.
  • Bei Neuanschaffungen von Haushaltsgeräten sollten sparsame Geräte bevorzugt werden.
  • Wenn möglich sollte auf den Standby-Modus bei Geräten verzichtet werden und die Geräte komplett ausgeschaltet werden.
  • Lichter und Mediengeräte sollten beim Verlassen des Raumes ausgeschaltet werden.
  • Alte Glühbirnen sollten durch LED-Leuchten ersetzt werden.
  • Auch Wasser sparen kann Energie sparen.

 

Autorin: Ester Karl

Foto: pixabay