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%-ige Autarkie bei der Energieversorgung erreichen.

Autarkie bei der Versorgung mit Energie in Form von Strom oder Wärme zu erreichen, ist eine gute Sache. Sie schont den Geldbeutel, macht von technischen oder preislichen Schwankungen bei externen Energiesystemen unabhängig und belastet nicht das Klima. Schon heute ist es möglich, seine Immobilie ganz oder teilweise von einer externen Zufuhr von Energie unabhängig zu machen. Wir erläutern den Begriff der Autarkie in der Energiewirtschaft, beschreiben die Vorteile und stellen die Energiesysteme sowie deren Autarkiegrad vor.

Was bedeutet Autarkie?

Der Begriff „Autarkie“ stammt ursprünglich aus dem Altgriechischen (autárkeia) und wird mit „Selbstgenügsamkeit“ oder auch „Selbstständigkeit“ übersetzt. Heute wird er in der deutschen Sprache benutzt, um einen Zustand zu beschreiben, den man auch als „Unabhängigkeit“ oder „Selbstversorgung“ bezeichnen könnte. Von der Bundeszentrale für politische Bildung wird der Begriff so definiert: „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 wird der Begriff Autarkie auf die Nutzung von Elektrizität und Wärme angewendet. Menschen sind heutzutage in ihrem täglichen Tun auf den Gebrauch von Energie angewiesen. Sie nutzen dabei meistens Energie, die sie von extern beziehen. Die Elektrizität kommt durch ein Kabel und das Gas, mit dem Wärme erzeugt wird, durch das entsprechende Leitungsrohr ins Haus. Oder der Tankwagen liefert das Heizöl in die Vorratstanks. Energetisch autark zu sein bedeutet daher, dass diese Lieferungen bei einer lokalen Autarkie 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. Sie wären nicht mehr auf Zulieferungen von außen angewiesen. Das wäre dann ein sogenannter Autarkiegrad von 100%. Aber lässt sich das überhaupt bewerkstelligen? Ist die 100%ige Autarkie ein realistisches Szenario? Außerdem stellt sich natürlich die grundsätzliche Frage, warum die energetische Autarkie überhaupt ein erstrebenswerter Zustand ist.

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

Energetische Autarkie ist 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 ausgestoßen wird. Das ist für viele Menschen 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 waren zum Beispiel immer wieder Steigerungen bei den Strompreisen auf Grund des Umbaus des Energiesystems unvermeidlich und auch die fossilen Energieträger sind immer teurer geworden. Auch 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. Diese wird zwar aktuell noch kontrovers diskutiert, kann aber über kurz oder lang zur Realität werden. Wer energetisch zu 100 % autark ist, bleibt von diesen Entwicklungen unbetroffen. Er hat sich vollständig unabhängig vom Markt gemacht und muss die dort gehandelten Energieträger nicht mehr beziehen.

Schritt für Schritt von 0 auf 100% Autarkie

Die Gegenpole sind klar:

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

Wenn man sich als Besitzer einer Immobilie mit deren energetischen Bilanz beschäftigt, weil eine Sanierung eines Energiesystems notwendig geworden ist, kann man sich das Ziel einer 100%igen Autarkie setzen. Allerdings wird man schnell feststellen, dass diese nur schwer zu erreichen ist. Die technischen und baulichen Gegebenheiten verhindern dies zumeist, bzw. finanzieller Investitionsaufwand und energetisches Ergebnis stehen in einem zu schlechten Verhältnis.

Das Ziel einer 100%-Autarkie ist bei einem Neubau natürlich einfacher zu erreichen, weil man von Anfang an entsprechend planen kann. Wer heute neu baut, kann zum Beispiel ein so genanntes Energie-Plus-Haus bauen, ein Gebäudetyp, der das Autarkieziel grundsätzlich sogar übertrifft, erzeugt es doch mehr Energie als es verbraucht. 

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 muss wohl überlegt sein und dabei spielt der Gedanke einer zumindest teilweisen Autarkie aus den genannten Gründen eine gewichtige Rolle. Daher werden Heizungssysteme, die autark in Bezug auf den Zufluss von Energie 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%-Ziel zu erreichen. Richtig ist aber auch: Selbst kleine Schritte und Etappenziele in Richtung Autarkie nutzen dem Klimaschutz!

Die Wahl der Mittel: Autarkie umsetzen

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.

  • Photovoltaikmodule: Sie sind millionenfach auf den Dächern von Häusern oder auch auf Carports installiert, um Strom zu erzeugen. 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 4-köpfige Familie, die durchschnittlich 5.000 kWh Strom im Jahr verbraucht, benötigt für eine 100%ige Stromautarkie etwa 20 PV-Module (ca. 33 qm Fläche). 
  • Thermische Solarkollektoren: In diesen auf dem Dach installierten Anlagen wird durch die Einstrahlung der Sonne Wasser erhitzt, das dann im Gebäude als Warmwasser genutzt wird. Für einen 4-Personen-Haushalt benötigt man 4 bis 6 qm Fläche. Allerdings können solche Anlagen nur im Sommer den Bedarf zu 100% decken. Es kann also auf das Jahr gesehen nur eine Teilautarkie erreicht werden. 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.
  • Stromspeicher: Elektrizität muss ohne Speicher immer dann verbraucht werden, wenn sie erzeugt wird. Dieses Gesetz der Energiewirtschaft ist bei Betrieb einer Photovoltaikanlage problematisch, denn es wird auch dann Strom erzeugt, 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).
  • Wärmepumpenheizung: Dieses Heizungssystem wird mit Strom betrieben. Erzeugt wird die Wärme aus dem Temperaturunterschied einer Trägerflüssigkeit. Das System entzieht dazu der Flüssigkeit die Wärme, die zuvor in Rohrschleifen in der Erde oder an der Außenluft aufgenommen wurde. Die Autarkie im Heizungsbereich kann also gewährleistet werden: Gas, Kohle oder Öl werden nicht verbrannt, jedoch wird Strom benötigt. Wird dieser mit Photovoltaik selbst erzeugt und dem System ein Stromspeicher hinzugefügt, kann bei entsprechender Anlagengröße eine komplett Energieautarkie erreicht werden. Eine 4-köpfige Familien bräuchte dann pro Jahr neben den 5.000 kWh für Elektrizität (s.o.) noch weitere 6 – 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 zumeist 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 erwähnten Energieträger von außen zugeführt werden müssen, kann das System nicht zu 100% autark sein. Allerdings wird eine Teilautarkie im Bereich Strom von etwa 30% erreicht. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad, also der Anteil der im zugeführten Energieträger enthaltenen Energie, die tatsächlich für den vorgesehenen Zweck genutzt wird.
  • Brennstoffzellenheizung (BZH): Diese neue Technologie erzeugt ebenfalls Wärme und Strom. Aus Erdgas wird dazu zunächst Wasserstoff gewonnen, der dann einer Brennstoffzelle zugeführt wird. Diese erzeugt Strom und Wärme, welche zum Heizen benutzt werden kann. Wie beim BHKW ist diese Technologie teilautark in Bezug auf die Elektrizität. Der Autarkiegrad einer Brennstoffzellenheizung liegt beim Strom bei etwa 60%, was in Kombination mit einem Stromspeicher auf 80% gesteigert werden kann. Denn auch eine BZH produziert zeitweise Strom, der nicht lokal verbraucht werden kann. Informationen zur Brennstoffzellenheizung von Erdgas Südwest.

Bilanzielle oder lokale Autarkie

Wie dargestellt, bieten die Systeme zur Erzeugung von Strom und Wärme in einem Gebäude unterschiedliche Grade der Autarkie. Hinzu kommt eine Berechnung der Autarkie auf der Zeitleiste. Daraus ergibt sich der Unterschied zwischen einer „echten“ Autarkie, was als lokale Autarkie bezeichnet wird, 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% 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.

CO2-Bilanz Deutschlands neutralisieren

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. Das lässt sich in Bezug auf die Stromerzeugung leicht beantworten: Sonne, Wind und Wasser lassen sich auch in Deutschland in ausreichender Größenordnung nutzen, um zumindest den normalen Strombedarf zu decken. Um das sicherzustellen und damit auch den Wärmebedarf zu decken, bedarf es großer Speichersytseme, 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. Bis 2020 könnten 15% der Wärmeerzeugung durch Biomasse abgedeckt werden. Dies würde den Autarkiegrad Deutschlands eindeutig verbessern. 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.

Foto: iStock.com/Sven Loeffler