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Solarzellen in der Sonne

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Weil die Energiepreise steigen und die Versorgungssicherheit wackelt, wollen immer mehr Menschen selbst Strom und Wärme erzeugen und unabhängiger von Energieversorgern sein. Wie das wirtschaftlich sinnvoll gelingt und warum komplette Energieautarkie kaum zu erreichen ist.

 

Ein Haus, das seinen Energiebedarf größtenteils aus der Kraft der Sonne deckt? Diese Idee elektrisiert nicht mehr nur Tüftler und Klimaschützer. Angesichts der Energiekrise denken derzeit viele Hauseigentümer darüber nach, wie sie ohne Erdgas heizen, selbst Strom erzeugen und am besten ganz ohne externe Energie auskommen können.

Die gute Nachricht: Das ist zu einem Großteil technisch möglich. Die schlechte: Vor dem Schritt in die Energie­autarkie müssen sich Besitzer den Zustand ihrer Immobilie bewusst machen, ihr Budget definieren und sich Fragen zur Wirtschaftlichkeit stellen. Erst dann können ihnen steigende Versorgerpreise egal sein.

Gute Voraussetzungen hat, wer bereits eine Photovoltaikanlage auf dem Dach installiert hat und den durch sie erzeugten Strom selbst nutzen kann. Ideal ist eine Dach­neigung von 35 Grad und eine möglichst südliche Ausrichtung, damit die Solarzellen auch im Winter ausreichend Strom produzieren. „Die Sonne steht bei allen Überlegungen im Mittelpunkt“, sagt Timo Leukefeld.

Er ist Ingenieur und Energieexperte, hat sich auf die Entwicklung von möglichst eigenständigen Energiekonzepten spezialisiert und forscht für das Beratungsunternehmen Zukunftsinstitut zu Trends rund um Gebäude, Wohnformen und Mobilität.

 

Solar muss sein

„Eine Photovoltaikanlage ist bei geeigneter Ausrichtung und Dachneigung die einfachste Investition, um tagsüber Energie zu erzeugen, die vielfältig genutzt werden kann“, stellt Leukefeld fest. Damit ließen sich ohne große bauliche Veränderungen bereits drei von vier Energieproblemen lösen, die Verbraucher heutzutage haben: Sie haben Strom für den Haushalt, können ihr Elektroauto laden und Warmwasser erzeugen.

Nur für die Heizung wäre ein größerer Umbau nötig, um Öl oder Erdgas zu ersetzen. Ab 2024 soll jede neu eingebaute Heizung in Deutschland auf der Basis von 65 Prozent erneuerbarer Energie betrieben werden. Die Bundesregierung propagiert und fördert derzeit besonders intensiv den Einbau von Wärmepumpen.

Der Haken an der Sache: Die Technologie ist aus Sicht vieler Fachleute vor allem für moderne und gut gedämmte Gebäude geeignet. Für ältere Bestandsgebäude taugt sie nur bedingt. Zu gering sei bei schlechter Dämmung und alten Heizkörpern die Effizienz, zu hoch der Stromverbrauch.

 

Mit Sinn sanieren

„Viele Laien glauben, sie könnten durch den Tausch der Heizung ihr Energieproblem lösen. Aber so einfach ist es leider nicht“, sagt Ma­rita Klempnow, Vorsitzende des Deutschen Energieberater-Netzwerks. „Sie haben hohe Investitionskosten und ersetzen nur den Energieträger Öl oder Gas durch Strom.

Dadurch sparen sie aber noch keine einzige Kilowattstunde Heizwärmebedarf ein.“ Das gelinge nur, wenn auch die Gebäudehülle älterer Häuser saniert werde. Eine Dämmung der Fassade, des Daches und die Modernisierung der Fenster könne den Energiebedarf um gut ein Drittel senken.

Eine Studie des Thinktanks Agora Energiewende, des Öko-Instituts und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ist optimistischer. Deren Autoren rechnen vor, dass Wärmepumpen in Häusern unterschiedlicher Sanierungsgrade eine durchaus nachhaltige und effiziente Möglichkeit sind – vor allem in Kombination mit Photovoltaik.

Laut ihrer Auswertung sind gut zwei Drittel aller Wohngebäude für eine Wärmepumpenheizung geeignet, weitere 30 Prozent nach überschaubaren Sanierungsmaßnahmen.

 

Wärmepumpe vs. Low-Tech

„Das ist nicht falsch, aber in der Studie waren die untersuchten Wärmepumpen optimal eingestellt. Im Alltag ist das schwer zu erreichen“, relativiert Klempnow. Sie hält Wärmepumpen in Häuser für geeignet, die mindestens auf dem energetischen Standard der 1970er-Jahre liegen. „Das sind häufig Immobilien, die jetzt den Eigentümer wechseln, die verkauft oder vererbt werden.

Dann ergäbe sich auch die Möglichkeit, sie umfassend energetisch zu sanieren und für die nächsten 25 Jahre zukunftssicher zu machen – und dann sind Wärmepumpen eine sehr gute Lösung.“

Es bleibt allerdings eine Hürde, die auch Agora Energiewende nicht verschweigt: Für die Installation einer Wärmepumpe und eines entsprechenden Heizverteilsystems müssen Bauherren tief in die Tasche greifen. „Wer eine relativ neue Öl- oder Gasheizung besitzt, sollte eher über eine Hybridlösung nachdenken, bei der eine kleine Wärmepumpe das bestehende System ergänzt“, rät Klempnow.

„Viel Technik ist nicht immer die beste Lösung“, sagt auch Timo Leukefeld. Anschaffung, Wartung und Reparatur schmälern die Ersparnis – auch wenn die Wärmepumpe mit selbst erzeugtem Solarstrom betrieben wird. Leukefeld wirbt deshalb für einen anderen Ansatz, der auch in Mietobjekten sehr gut funktioniert.

Statt Wärmepumpe und aufwendiger Technik im Heizungskeller sorgen effiziente Infrarotheizungen im Haus oder in der Wohnung für wohlige Temperaturen. Duschwasser erzeugen moderne elektrische Warmwasserboiler.

Der Vorteil dieses Low-Tech-Ansatzes: „Er ist bei einem Mehrfamilienhaus rund 50 Prozent günstiger, bei einem Einfamilienhaus sogar 75 Prozent“, sagt Leukefeld. Dabei hätten die kaum sichtbar an Wänden oder Decken montierten Infrarotpaneele nichts mit althergebrachten Elektroheizstrahlern oder Nachtspeicheröfen gemein.

Sie erzeugen eine angenehme Wärme – und sind vor allem unkompliziert nachzurüsten. Viel mehr als ein paar Dübel, Schrauben und eine Steckdose in der Nähe braucht es nicht. Ohne komplexe Technik, Wasserkreisläufe und Pumpen müssen sie nicht gewartet werden und fast jeder kann sie einbauen.

 

Speicher als Lückenfüller

Zwar ist der Stromverbrauch mit dieser Lösung höher als der einer Wärmepumpe, doch selbst im Betrieb mit Netzstrom amortisiert sich die Wärmepumpe im Vergleich erst viel später. Für ein neues Einfamilienhaus mit 150 Quadratmetern veranschlagt Leukefeld bei einer Infrarotheizung gut 1.600 Euro Stromkosten pro Jahr, bei einer Wärmepumpe etwa 1.000 Euro. Dem stehen Investitionen von 40.000 Euro für die Wärmepumpe samt aller dazugehörigen Systeme und 12.000 Euro für die Low-Tech-Lösung gegenüber.

Um die Betriebskostenersparnis von 600 Euro im Jahr wieder einzuspielen, müsste die Wärmepumpe mehr als 40 Jahre lang störungsfrei laufen. „Ich würde die 28.000 Euro Differenz bei den Investitionskosten nehmen und dafür eine Photovoltaikanlage samt Hausspeicher kaufen“, sagt Leukefeld.

Denn unabhängig von der Heizung – ein Problem bleibt: Nachts und an kurzen, dunklen Wintertagen kommt kein Solarstrom vom Dach. Die nächtliche Lücke könnte der Stromspeicher füllen. Ein durchschnittlicher Hausspeicher hat eine Kapazität von acht bis zehn Kilowattstunden, was bei den meisten Haushalten für etwa 24 Stunden ausreicht.

 

Das Auto als Strompuffer?

Gut eine Woche käme theoretisch über die Runden, wer ein Elektroauto mit einer Batteriekapazität von 70 bis 80 Kilowattstunden und eine passende Wallbox sein Eigen nennt, die sowohl Strom laden als auch wieder abgeben können, die also „bidirektional“ ausgelegt sind.

Wie das funktioniert, machen vor allem Hersteller aus Asien vor. In Japan etwa, das stark durch Erdbeben gefährdet ist, sind Elektroautos schon länger Teil der Notstromversorgung. Für 2022 hat auch VW angekündigt, erste Modelle und eine entsprechende Ladestation auf den Markt zu bringen, die bidirektional laden und entladen können. Gibt das Fahrzeug Strom an ein Einfamilienhaus ab, spricht man von Vehicle-to-Home (V2H). Bei Vehicle-to-Grid (V2G) wird das E‑Auto zum Teil eines größeren Stromnetzes.

Für vollständige Autarkie reicht aber auch das nicht, zumal der Nutzen stark davon abhängt, wie das Elektroauto genutzt wird – ob es tagsüber etwa überhaupt in der Einfahrt oder Garage stehen kann, um Strom einzuspeichern, oder aber unterwegs ist. „Bis zu einem gewissen Grad wird also jeder weiterhin Strom aus dem Netz benötigen“, sagt Leukefeld. Um komplett unabhängig zu sein, bräuchte es Systeme, die es ermöglichen, Strom aus dem ertragreichen Sommer bis in den Winter hinein zu speichern.

Die Initiative H2 Süd, ein Verbund von Wissenschaft, Unternehmen und Politik in Bayern und Baden-Württemberg etwa erprobt solche Speichersysteme auf Wasserstoffbasis. Dabei erzeugt ein Elektrolyseur im Sommer aus überschüssigem Strom Wasserstoff, der in Tanks gespeichert wird. Über eine Brennstoffzelle kann er nachts oder im Winter wieder in Strom umgewandelt werden und so ein Wohnhaus oder auch eine Gewerbeimmobilie versorgen.

 

Nicht um jeden Preis

Doch nur weil etwas technisch möglich ist, ist es nicht auch wirtschaftlich sinnvoll. „Die letzten 30 Prozent Autarkie sind genauso teuer und aufwendig zu erreichen wie die ersten 70 Prozent“, sagt Timo Leukefeld – und ist damit in seiner Einschätzung sogar noch optimistischer als eine Analyse des Beratungsunternehmens EUPD Research. Es hat im Auftrag des Energieversorgers Lichtblick eine Beispielrechnung für ein 120-Quadratmeter-Haus aus den 1980er-Jahren vorgelegt, das mit einer 10-Kilowatt-Peak-Photovoltaikanlage, einem 10-Kilowattstunden-­Batteriespeicher und einer Luft-Wasser-Wärmepumpe aufgerüstet wurde.

Bei einem jährlichen Stromverbrauch von 9.300 Kilowattstunden für Haushalt, Wärmepumpe und ein überwiegend zu Hause geladenes Elektroauto kämen die Bewohner auf einen Autarkiegrad von 63 Prozent. Verglichen mit einer konventionellen Gasheizung und 100 Prozent Netzstrom, würden sie über 20 Jahre ­gerechnet 32.000 Euro sparen. Vorausgesetzt die Energiepreise entwickeln sich moderat. Im Mittel-Szenario sind es bereits 44.000 Euro, im Hochpreis-Szenario sogar 54.000 Euro – sehr gute Gründe also dafür, auch nur eine Teilautarkie anzustreben.