Energieautarkes Haus

So er­reichen Sie Au­tar­kie bei der Ener­gie­versorgung

Sich selbst komplett mit Energie zu versorgen, ist möglich und eine gute Sache im Sinne des Klimaschutzes. Wer moderne Technologien bei der Energieerzeugung wie PV-Anlagen oder eine Brennstoffzellenheizung einsetzt, kann in Kombination mit Speichersystemen eine 100-prozentige Autarkie bei der Energieversorgung erreichen.

Energieautarkie bedeutet, Strom und Wärme selbst zu erzeugen und damit unabhängig von externen Anbietern zu sein. Im Klartext bedeutet das zum Beispiel: Heizen ohne Gas oder Öl. Autarkie schont den Geldbeutel, macht von technischen oder preislichen Schwankungen der Energiesysteme unabhängig und entlastet das Klima. Schon heute ist es möglich, sich ganz oder teilweise von einer externen Energiezufuhr unabhängig zu machen. Wir erläutern den Begriff der Autarkie in der Energiewirtschaft, beschreiben die Vorteile und stellen die Energiesysteme sowie deren Autarkiegrad vor.

Inhalt

Was bedeutet Autarkie?

Der Begriff „Autarkie“ stammt ursprünglich aus dem Altgriechischen (autárkeia) und wird mit „Selbstgenügsamkeit“ oder auch „Selbstständigkeit“ übersetzt. Heute beschreibt er in der deutschen Sprache einen Zustand, den man auch als „Unabhängigkeit“ oder „Selbstversorgung“ bezeichnen könnte. Die Bundeszentrale für politische Bildung definiert den Begriff so: „Autarkie: die vollständige oder teilweise Selbstversorgung eines Haushalts, einer Region oder eines Staates mit Gütern und Dienstleistungen.“ Der Zustand der Autarkie ist also dann erreicht, wenn man keinen Zufluss von außen benötigt, um seine Existenz zu bestreiten.

In der Energiewirtschaft bezieht sich der Begriff Autarkie auf die Nutzung von Elektrizität und Wärme. Menschen sind heutzutage in ihrem gesamten Alltag auf Energie angewiesen und sie nutzen dabei meistens externe Energie. Die Elektrizität kommt durch ein Kabel und das Gas für die Heizung und das Warmwasser durch das entsprechende Leitungsrohr ins Haus. Oder der Tankwagen liefert das Heizöl in die Vorratstanks. Energetisch autark zu sein bedeutet, dass diese Lieferungen schlicht nicht mehr stattfinden. Das Stromkabel könnte theoretisch gekappt, das Gasrohr entfernt werden.

All die Energie, die die Bewohner eines Gebäudes verbrauchen, müsste infolgedessen im Haus selbst erzeugt werden ohne jede Zulieferung von außen. Autarkiegrad 100 Prozent. Aber lässt sich das überhaupt bewerkstelligen? Ist die 100-prozentige Autarkie ein realistisches Szenario? Und warum ist eine energetische Autarkie überhaupt ein erstrebenswerter Zustand?

Autarkie: die vollständige oder teilweise Selbstversorgung eines Haushalts, einer Region oder eines Staates mit Gütern und Dienstleistungen.

Wieso ist energetische Autarkie eine gute Sache?

Energieautarkie ist im Wesentlichen aus zwei Gründen wünschenswert: Es schützt das Klima und es schützt vor plötzlichen Preisschwankungen am Markt.

In den meisten Fällen ist die Nutzung von Energie heute so organisiert, dass dabei klimaschädliches CO2 entsteht. Das ist oft unvermeidlich. Zwar kann heute schon jeder Ökostrom beziehen, der mit erneuerbarer Energie aus Sonne, Wind oder Wasser erzeugt wird. Welche Rohstoffe allerdings in Heizungsanlagen verbraucht werden, die warmes Wasser für die Dusche oder die Heizkörper erzeugen, darauf haben zum Beispiel Mieter keinen Einfluss. Erdgas, Kohle, Öl – das sind die fossilen Brennstoffe, die dabei zum Einsatz kommen und deren Gebrauch langfristig ganzheitlich vermieden werden muss.

Autarkie bedeutet, dass keine Energie von extern bezogen wird. Da autarke Hausbesitzer keine fossilen Gas- oder Ölquellen anzapfen, ist also klar: Energieautarkie schont das Klima. All die Energie, die gebraucht wird, wird im Haus selbst gewonnen, und ist daher klimaneutral.

Zum zweiten schützt Energieautarkie vor den Schwankungen des Energiemarktes. In den letzten Jahren kam es durch den Umbau des Energiesystems immer wieder zu Steigerungen der Strompreise und auch die fossilen Energieträger wurden immer teurer bzw. verschwinden in absehbarer Zeit sogar ganz vom Markt. In Zukunft wird ein Anstieg der Preise nicht zu vermeiden sein, da Ressourcen immer knapper werden oder die Politik zum Beispiel durch eine CO2-Steuer Einfluss nimmt. Wer energetisch zu 100 Prozent autark ist, spürt von diesen Entwicklungen wenig oder nichts.

Wann bin ich zu 100 Prozent autark?

Die Gegenpole sind klar:

  • 0 % Autarkie = Die gesamte Energie wird von außen bezogen.
  • 100 % Autarkie = Es wird überhaupt keine Energie von extern bezogen, weil der gesamte Bedarf durch selbst erzeugte Energie gedeckt werden kann.

Eine 100-prozentige Autarkie ist nur schwer zu erreichen, aber natürlich kann man sie sich als Ziel stecken. Wer sich mit der Energiebilanz seiner Immobilie auseinandersetzt, muss nach neuer Gesetzgebung zum Großteil auf Erneuerbare Energien umsteigen und geht so zumindest einen kleinen Schritt in Richtung Autarkie. Die technischen und baulichen Gegebenheiten verhindern aber meist eine komplette Unabhängigkeit vom Markt. Auch der finanzielle Investitionsaufwand und energetisches Ergebnis stehen trotz zahlreicher Fördermittel in einem zu schlechten Verhältnis. Dennoch gibt es mittlerweile zahlreiche Alternativen zur Gasheizung oder zu konventioneller Stromerzeugung.

Energieautarkie ist bei einem Neubau eher zu erreichen als im Gebäudebestand, denn Neubauten werden mittlerweile von Grund auf mit ausreichender Dämmung gebaut. Und sie müssen ihre Energie per Gesetz zu einem Großteil aus erneuerbaren Quellen beziehen. So genannte Energie-Plus-Häuser können das Autarkieziel sogar übertreffen, da sie mehr Energie erzeugen als verbrauchen.

Pro Jahr werden etwa 300.000 Gebäude neu errichtet, jedoch etwa 1 Million Heizungen ausgetauscht. Der Sanierungsfall in einem Bestandsgebäude ist also eher die Regel. Eine neue Heizung muss her, weil die alte zunehmend den Dienst versagt. Heizungen älter als 30 Jahre müssen sogar erneuert werden. Eine Investitionsentscheidung für die nächsten Jahrzehnte will wohl überlegt sein und dabei spielt der Gedanke einer zumindest teilweisen Autarkie aus den genannten Gründen eine wichtige Rolle. Daher werden Heizungssysteme, die autark in Bezug auf ihre Energiequelle sind, sowie solche, die nicht nur Wärme, sondern auch Strom erzeugen, immer interessanter. Klar ist jedoch: Wer in einer Bestandsimmobilie seine Energiesysteme ersetzt oder erweitert, wird es schwer haben, das 100-prozentiges Ziel zu erreichen. Richtig ist aber auch: Selbst kleine Schritte und Etappenziele in Richtung Autarkie nutzen dem Klimaschutz!

Wie erreicht man Autarkie?

Um energetisch ganz oder teilweise autark zu werden, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die folgende Liste führt Technologien auf, die bevorzugt in kleinen bis mittelgroßen Immobilien verwendet werden, um Energie in Form von Elektrizität oder Wärme bereitzustellen. Größere Gebäude, ganze Wohnquartiere oder Industriegebäude bieten noch ganz andere Möglichkeiten.

  • Photovoltaik: PV-Anlagen sind millionenfach auf Hausdächern oder auf Carports installiert und erzeugen dort Strom mithilfe von Sonnenenergie. Der Staat hat zwar die EEG-Einspeisevergütung für ins Netz eingespeisten Strom aus PV-Anlagen reduziert, dennoch sind PV-Anlagen mittel- bis langfristig eine Investition, die sich besonders durch den Eigenverbrauch von PV-Strom finanziell rentiert. Eine vierköpfige Familie, die durchschnittlich 5.000 kWh Strom im Jahr verbraucht, benötigt für eine 100-prozentige Stromautarkie etwa 20 PV-Module (ca. 33 qm Fläche).
    In diesem Beitrag gehen genauer wir auf die Wirtschaftlichen von PV-Anlagen ein.
  • Solarthermie: In den auf dem Dach installierten Anlagen wird durch die Einstrahlung der Sonne Wasser erhitzt, das das Gebäude mit Warmwasser versorgt. Für einen Vier-Personen-Haushalt benötigt man vier bis sechs Quadratmeter Fläche. Allerdings decken solche Anlagen nur im Sommer den Bedarf zu 100 Prozent und ermöglichen auf das Jahr gesehen nur eine Teilautarkie. Falls die Kollektoren auch zur Unterstützung der Heizung genutzt werden sollen, muss man entsprechend größere Flächen einplanen. Allerdings ist diese Anwendung auf Grund der geringeren Leistung ausgerechnet in der kalten Jahreszeit wirtschaftlich problematisch.
    In unserem Beitrag 8 Fragen zur Solarthermie erklären wir genau, wie Solarthermische Anlagen funktionieren.
  • Stromspeicher: Elektrizität muss ohne Speicher immer dann verbraucht werden, wenn sie erzeugt wird. Dieses Gesetz der Energiewirtschaft ist beim Betrieb einer Photovoltaikanlage problematisch, denn die PV-Anlage erzeugt auch dann Strom, wenn er vielleicht gar nicht gebraucht wird: Tagsüber, wenn niemand im Haus ist. Abends, wenn die Anlage nichts liefert, braucht man hingegen viel Strom: Für das Licht, für den Fernseher usw. Diese Lücke zwischen Erzeugung und Verbrauchsanforderung kann nur mit einem Stromspeicher geschlossen werden, der den Strom aufnimmt, wenn er produziert, und wieder abgibt, wenn er gebraucht wird. Nur ein Stromspeicher gewährleistet den Übergang von einer bilanziellen zu einer lokalen Autarkie (siehe unten).
    Hier gibt es mehr zum Thema, was eine Photovoltaikanlage mit Speicher kostet.
  • Wärmepumpe: Dieses Heizungssystem läuft mit Strom und generiert Wärme aus dem Grundwasser, der Erde oder der Luft. Eine Trägerflüssigkeit nimmt die Wärme auf und gibt sie an das System ab. Wärmepumpen ermöglichen Autarkie im Heizungsbereich, sie benötigen weder Gas noch Kohle oder Öl. Allerdings laufen sie mit Strom. Wird dieser mit Photovoltaik selbst erzeugt und dem System ein Stromspeicher hinzugefügt, kann bei entsprechender Anlagengröße eine komplett Energieautarkie erreicht werden. Eine vierköpfige Familie bräuchte dann pro Jahr neben den 5.000 kWh für Elektrizität (s.o.) noch weitere 6.000 bis 8.000 kWh für Heizung und Warmwasser. Das bedeutet 70 bis 80 qm Photovoltaik auf dem Dach.
  • Blockheizkraftwerk (BHKW): Hierbei handelt es sich um ein meist mit Erdgas oder Biomethan betriebenes Heizungssystem, das Wasser erwärmt. Zusätzlich wird aus der Abwärme Strom erzeugt. Das Prinzip heißt daher auch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Da die Energieträger von außen zugeführt werden müssen, arbeitet das System nicht zu 100 Prozent autark. Allerdings erreicht man eine Teilautarkie im Bereich Strom von etwa 30 Prozent. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad, also der Anteil der im zugeführten Energieträger enthaltenen Energie, die tatsächlich für den vorgesehenen Zweck genutzt wird.
    Mehr zum Thema gibt es hier im Blog.
  • Brennstoffzellenheizung (BZH): Diese neue Technologie erzeugt ebenfalls Wärme und Strom. Aus Erdgas wird dazu zunächst Wasserstoff gewonnen, der dann einer Brennstoffzelle zugeführt wird. Darum wird die Heizung oft auch als Wasserstoffheizung bezeichnet. Sie erzeugt Strom und Wärme für Warmwasser und Heizung. Wie beim BHKW ist diese Technologie teilautark in Bezug auf die Elektrizität. Der Autarkiegrad einer Brennstoffzellenheizung liegt beim Strom bei etwa 60 Prozent, was in Kombination mit einem Stromspeicher auf 80 Prozent gesteigert werden kann. Denn auch eine BZH produziert zeitweise Strom, der nicht lokal verbraucht werden kann.
    Informationen zur Brennstoffzellenheizung von Erdgas Südwest.

Was ist bilanzielle oder lokale Autarkie?

Wie dargestellt, bieten alle Systeme zur Erzeugung von Strom und Wärme unterschiedliche Grade der Autarkie. Hinzu kommt eine Berechnung der Autarkie auf der Zeitleiste. Daraus ergibt sich der Unterschied zwischen einer „echten“ Autarkie, auch lokale Autarkie genannt, und einer bilanziellen Autarkie. Dieser Unterschied greift vor allem bei der Stromerzeugung. Eine Photovoltaikanlage kann die Stromversorgung für das Gebäude, auf dem sie errichtet wurde, nicht zu jeder Zeit sicherstellen. So wird nachts Strom benötigt, der aber nicht erzeugt wird. Es gibt aber auch Zeiten der Überproduktion, in denen eine PV-Anlage Strom erzeugt, der lokal in dem Moment nicht benötigt und daher ins allgemeine Stromnetz eingespeist wird. Über das gesamte Jahr gerechnet kann die Bilanz wiederum ausgeglichen sein: Zeiten der Unterversorgung und der Überproduktion gleichen sich rechnerisch aus.

Technisch gesehen ist das System an sich nicht zu 100 Prozent autark, da es zeitweise auf Stromlieferungen aus dem allgemeinen Stromnetz angewiesen ist. Lokal ist also die Autarkie nicht gegeben, bilanziell jedoch sehr wohl. Dieser Effekt lässt sich wie dargestellt durch einen lokalen Stromspeicher verringern, wobei die Größe des Speichers und dessen Kosten abgewogen werden müssen.

Wie verbessern wir die CO2-Bilanz Deutschlands?

Der Begriff der energiewirtschaftlichen Autarkie lässt sich noch weiter fassen und auf ein ganzes Land beziehen. Dabei steht die Frage im Raum, inwieweit ein Land wie Deutschland energieautark organisiert werden kann, es also nicht mehr auf Energieimporte angewiesen ist. Brauchen wir wirklich Gas- und Ölimporte um ganz Deutschland warm zu halten? Die Bundesregierung will sich nicht allein auf erneuerbare Wärmequellen verlassen und hält in Teilen an konventioneller Wärme fest. In Bezug die Stromerzeugung ist klar: Sonne, Wind und Wasser lassen sich auch in Deutschland in ausreichender Größenordnung nutzen, um zumindest den normalen Strombedarf zu decken. An der Infrastruktur hakt es aber noch.

Um die Stromversorgung und damit auch den Wärmebedarf zu decken, bedarf es großer Speichersysteme, insbesondere auch im Bereich Power-to-Gas. Anders stellt sich das bei der CO2-Bilanz dar. Hier könnte Deutschland durch den verstärkten Einsatz von Biogas, das aus Biomüll oder Energiepflanzen erzeugt wird, noch wesentlich autarker werden. Hier finden Sie weitere Zahlen und Informationen zu Biomasse.

Fazit

Schon heute existieren Technologien, die den Autarkiegrad von Gebäuden oder auch insgesamt in Deutschland wesentlich verbessern würden. Die Vorteile liegen auf der Hand: Energie, die nicht von außen bezogen wird, verursacht keine Verbrauchskosten. Zwar erfordern die Technologien teilweise höhere Investitionskosten, jedoch amortisieren diese sich mittel- und langfristig. Vor allem bieten sie Sicherheit gegenüber den schon in der Vergangenheit zu beobachtenden Preisentwicklungen, die sich in Zukunft weiter zuspitzen können.


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PV & Speicher: Link zum Solar-Rechner

Foto: iStock.com/Sven Loeffler


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