Alternativen zu Öl und Gas: Regenerative Energien im privaten Haushalt

Von: Peter Pospischil - VerbraucherService Bayern

Seit langem gibt es etliche erprobte und zuverlässige Technologien auf dem Markt, selbst erneuerbare Energieträger in den eigenen "vier Wänden" zur Erzeugung von Wärme, Warmwasser und Strom einzusetzen. Außerdem kann regenerative Energie in Form von Wärme und Strom, die aus erneuerbaren Energieträgern erzeugt wurde, von Energielieferanten bezogen und im Gebäude genutzt werden.

Allgemeine Informationen zu regenerativen Energien

Regenerative oder erneuerbare Energien sind Energiequellen, die sich nicht durch ihre Nutzung erschöpfen.
Der Grund: Die Energieressource steht nachhaltig zur Verfügung oder sie erneuert sich kurzfristig selbst.

Welche Energien aus rechtlicher Sicht dazugehören, ist seit 2009 im EEWärmeG, dem Erneuerbare Energien Wärme Gesetz, im Einzelnen aufgezählt.
Das EEWärmeG verpflichtet Bauherren erneuerbare Energien in festgelegtem Maß zur Beheizung, Warmwasserbereitung und Kühlung eines Gebäudes zu nutzen. In Bayern sind bestehende Gebäude derzeit von der Nutzungspflicht ausgeschlossen.

Tatsächlich erreichen in Bayern regenerative Energien bereits einen Anteil von 19,6% am Primärenergieverbrauch (Stand 2018). Der Anteil an der Bruttostromerzeugung liegt bei knapp 49,5% (Zahlenmaterial 2018, Quelle: Energieatlas Bayern und Bayerisches Landesamt für Umwelt).

Wie kann ich regenerative Energie in meinem Haushalt nutzen?

Nah- und Fernwärme aus regenerativer Erzeugung

In einigen Gemeinden Bayerns ist der Anschluss an ein regeneratives Fernwärmenetz möglich. Über eine Übergabestation, bestehend u.a. aus Wärmetauscher und Messeinrichtung, wird die Wärme gebrauchsfertig ins Gebäude geliefert. Erzeugt wird sie aus Geothermie, Biomasse, d.h.in biomassebefeuerten Heizkraftwerken oder in Blockheizkraftwerken nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Dort wird aus Biomasse Strom erzeugt, die Abwärme aus der Stromerzeugung wird in ein Wärmenetz geliefert. Als Energieträger kommen überwiegend Hackschnitzel, Biogas, Pflanzen und Hausmüll zum Einsatz.

Kraftwärmekopplung (Gas, Öl, Biogas, Pflanzenöl)

Durch die kombinierte Erzeugung von Wärme und Strom werden die bei der ausschließlichen Verstromung entstehenden Erzeugungsverluste in großem Umfang in nutzbare Wärme umgewandelt und so vermieden. Möglich ist diese Kopplung durch die Verwendung von Gas- oder Öl- Motoren. Eine Alternative zum Einsatz von Motoren stellt der Einsatz von Brennstoffzellen dar. Hierbei erfolgt die Strom- und Wärmeerzeugung durch einen chemischen Prozess. Kraftwärmekopplung wird in großem Maßstab für Nah- und Fernwärmenetze betrieben (s.o.). In kleinerem Maßstab erfolgt deren Einsatz am wirtschaftlichsten in Nutzungen mit hohem ganzjährigem Warmwasserverbrauch wie Wohnheimen oder Schwimmbädern. Für Wohngebäude sollte der Einsatz kleinster KWK- Anlagen unbedingt im Vorfeld (wirtschaftlich) geprüft werden. Grundsätzlich gilt: Eine Kraftwärmekopplungsanlage, die wirtschaftlich betrieben werden soll, ersetzt nicht den bisherigen Wärmeerzeuger, sondern wird in seiner Größe nach dem Warmwasserbedarf dimensioniert und deckt den Gesamtwärmebedarf etwa zur Hälfte. Es wird also stets ein Spitzenlastkessel zusammen mit der Kraftwärmekopplungsanlage installiert sein. Nur thermisch geführte Anlagen bringen eine Einsparung an Primärenergie.

Solarthermie zur Warmwasserbereitung, zur Heizungsunterstützung oder für das Schwimmbad

Seit den 80er Jahren auf Siegeszug ist die inzwischen in unzähligen Varianten verfügbare Solarthermie. Auf eine meist geneigte Dachfläche werden Kollektoren installiert. In ihnen erwärmt die Sonnenstrahlung ein Trägermedium, das die Wärme in einen solarfähigen Speicher, im Innern des Gebäudes aufgestellt, abgibt. Die gespeicherte Wärme genügt bei richtiger Dimensionierung für die Warmwasserbereitung während des Sommerhalbjahres bis in die Übergangsjahreszeiten hinein, deckt also rund 60% der Warmwasserwärme. Sind Flächenheizungen im Gebäude vorhanden, kann die Anlage, größer dimensioniert, die Heizung zu rund 10 bis 20% unterstützen.
Es handelt sich um eine gut erprobte, einfache und robuste Technik, für Anlagen mit Heizungsunterstützung ist eine gute Steuerung unerlässlich. Thermische Solaranlagen sind mit praktisch allen Wärmeerzeugern kombinierbar. Eine gute Anlagenplanung berücksichtigt gestalterische Aspekte (Kollektoren auf den Dachflächen) ebenso wie technische, u.a. die richtige Dimensionierung von Kollektorfläche, Speicher und Pumpe, großzügige und vollständige Leitungsdämmung aus hochhitzebeständigem Material, Auswahl des passenden Speichers, an die örtlichen Gegebenheiten und Nutzergewohnheiten angepasste Steuerung.

Photovoltaikanlagen zur Stromgewinnung

In fast allen Gemeinden Bayerns sind bereits Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) mit einer Gesamt- Anlagenleistung über fünf, in vielen bereits knapp 12 Megawattstunden installiert (Stand 2017, beinhaltet sind in dieser Rechnung auch Freiflächenanlagen). In PV-Modulen entsteht durch Sonneneinstrahlung Gleichstrom, der durch die Wechselrichter in den üblichen Wechselstrom umgewandelt wird. Die optimale Ausbeute wird bei einer Neigung von rund 38° und Südausrichtung erreicht. Der erzeugte Strom wird je nach Vertragsart entweder komplett ins Netz eingespeist oder vorrangig selbstverbraucht und nur der Überschuss eingespeist.
Der eingespeiste Strom wird nach den Sätzen des zur Inbetriebnahme gültigen EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) für das Jahr der Inbetriebnahme und 20 weitere Jahre in gleicher Höhe vergütet. Für den selbstverbrauchten Strom erhält der Betreiber zwar keinen Eigenverbrauchsbonus mehr, spart jedoch den Preis für den bisherigen Strombezug, der inzwischen die Einspeisevergütung deutlich übersteigt.
Die Vergütungssätze wurden in den vergangenen Jahren stark beschnitten. Durch die stark gefallenen Anlagenpreise bleibt die Installation einer PV-Anlage auch für den privaten Haushalt dennoch meist wirtschaftlich. Ein hoher Anteil selbstverbrauchten Stroms ist lukrativ. Er wird bei kleineren Anlagen leichter erreicht. Neben der Windenergie handelt es sich bei der Photovoltaik um die am wenigsten flächenintensive regenerative Energie. Auf 10m² Süddach werden jährlich grob 1.000 kWh erzeugt. Neigung, Lage und Anlagentyp haben Einfluss auf die Stromausbeute.
Durch Nutzung eines Batteriespeichers kann Überschussstrom vom Tag für die Nacht genutzt werden. Damit wird der Anteil des Eigenverbrauchs gesteigert. Die Kapazität des Batteriespeichers wird dabei für einen Nachtzyklus ausgelegt.

Windanlagen

Kleinstwindanlagen sind in ihrem Kosten-Nutzen-Verhältnis für Privathaushalte derzeit noch weniger interessant und werden deshalb hauptsächlich für Insellösungen, also fernab vom Stromnetz aufgebaut. Für den Privathaushalt durchaus verfügbar ist Strom aus großen Windkraftanlagen. Der genossenschaftliche Betrieb einiger solcher Anlagen ermöglicht jedem Einzelnen in diese Energieform zu investieren und so Anteil zu haben an dem Ausbau erneuerbarer Energien. Die Windenergie ist die am wenigsten flächenintensive regenerative Energie.

Wärmepumpe (mit Quelle: Wasser, Erdreich, Luft)

Unter Einsatz von elektrischem Strom wird mit Hilfe einer Wärmepumpe Wärme aus der Umwelt für Heizzwecke nutzbar gemacht. Die Effizienz steigt mit der Wärmekapazität der Wärmequelle, deshalb sind Wasser-Wasser Wärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl von 4 bis 5 (Verhältnis zwischen erhaltener Wärme und eingesetzter Energie) die effizientesten, gefolgt von Erdreichwärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl um 4. Schlusslicht sind Luftwärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl von 3 bis 4. In Praxistests zeigt sich eine hohe Bandbreite der tatsächlich erreichten Effizienz von Wärmepumpenanlagen. Eine Optimierung der Heizungsregelung im Betrieb ist hier grundsätzlich empfehlenswert. .
In Verbindung mit Wärmepumpen ist der Einsatz von Flächenheizsystemen empfehlenswert, weswegen sie im Bestand kaum Verwendung finden. Der Einsatz von Luftwärmepumpen ist bei niedrigen Außentemperaturen mit erhöhtem Einsatz von elektrischer Energie verbunden. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Heizleistung bei sehr kalten Außentemperaturen ist bei Luftwärmepumpen in der Regel ein Elektroheizstab mit verbaut.

Biomasse

Wärme entsteht durch Verbrennung des Energieträgers in einem Heizkessel. Man unterscheidet Biogas und feste Biomasse. In privaten Haushalten kommen vor allem Pelletkessel und Scheitholzkessel, in größeren Gebäuden auch Hackschnitzelkessel zum Einsatz. Biogas wird in der Regel nicht direkt geliefert. Vielmehr wird es ins Erdgasnetz eingespeist und vom Verbraucher eine adäquate Menge bezogen, ähnlich wie regenerativer Strom.
Pelletkessel werden aus einem Lager gespeist, aus dem die Pellets über Gebläse oder Förderschnecken zum Kessel transportiert werden. Die Systeme sind seit langem ausgereift. Neben den fest eingebauten Lagern mit schrägem Schüttboden und Klappe für Wartungsarbeiten im Inneren sind einfach aufstellbare Sacksilos aus textilem Kunststoff erhältlich.
Wenig bekannt sind ins Heizungssystem integrierte Pelletöfen, die automatisch beschickt, aber im Wohnraum aufgestellt werden. Je nach Modell geben sie 20 – 50 % der Wärme direkt an den Aufstellraum ab, der Rest steht für Warmwasserbereitung und Raumheizung zur Verfügung. Die Verteilung erfolgt über ein herkömmliches Wasser-Heizsystem.

Preis, Lebensdauer und Rahmenbedingungen

Erneuerbare Energien werden überwiegend vom BAFA und im Bereich der Wärmenetzte auch von der KfW gefördert, Hinweise dazu unter www.bafa.de.

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