Stromkostenbremse im eigenen Haus

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• Mit Batteriespeichern kann der Eigenverbrauch von selbsterzeugtem Strom aus Photovoltaik- und KWK-Anlagen deutlich gesteigert werden. So lassen sich die Stromkosten langfristig weitgehend festschreiben.
• Das Speichermedium des Batteriesystems und seine Ausstattung sind für die Aufstellung, die Wirtschaftlichkeit, die Nutzungsdauer, die Eigenbedarfsquote und die Vernetzung des TGA-Systems maßgebend.

Nach der Strompreisentwicklung der vergangenen Jahre klingt es fast wie ein Märchen: 20 Jahre stabile Strompreise, mit denen sich langfristig planen lässt. Denn derzeit entsteht ein Markt für dezentrale Batteriespeicher, die es ermöglichen, selbsterzeugte elektrische Energie zu speichern und bei Bedarf in ertragsärmeren (Tages)Zeiten oder für Bedarfsspitzen abzurufen. Dies bietet sich nicht nur als Konzepterweiterung für Photovoltaik-Anlagen, sondern auch für kleine Blockheizkraftwerke und künftig für Brennstoffzellen-Heizgeräte an. Zudem eignen sich Stromspeicher auch für die Kombination mit Wärmepumpen.

Batteriespeicher sind ein „Produkt der Energiewende“. Der eingeschlagene Weg, die Strombereitstellung von zentralen Großkraftwerken auf eine dezentrale Erzeugung von Elektrizität mit einer Vielzahl von Akteuren zu verlagern, hat der Entwicklung der PV- und der BHKW-Technik ein neues Fundament gegeben. Von großer Bedeutung ist bei dezentralen Batteriespeichern deshalb die Intelligenz der Regelung, die Einbindung des Speichers in das TGA-Gesamtsystem und die Art des Speichermediums.

Vom Renditeobjekt zum Hauskraftwerk

Die umweltschonende Erzeugung von elektrischer Energie mit refinanzierbaren Investitionen war und ist für viele Hauseigentümer eine einfache Möglichkeit zur Wertsteigerung der Immobilie. Sie kann unabhängig von der vorhandenen Gebäudetechnik oder dem Dämmstandard eingeplant und nachgerüstet werden. Allerdings war eine PV-Anlage für viele Hauseigentümer bis zum Jahr 2009 fast ausschließlich eine Kapitalanlage mit guten Renditen – da die Netzeinspeisung des erzeugten Stroms über einen Zeitraum von 20 Jahre attraktiv vergütet wurde. Eigenverbrauch wäre zu diesem Zeitpunkt kontraproduktiv gewesen Abb. 1 .

Seitdem haben gestiegene Strompreise und die Fortschreibung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) mit stufenweise abgesenkter Einspeisevergütung dies grundlegend geändert: Die Investition für kleine PV-Anlagen kann sich heute ohne Eigenstromnutzung nur noch in sehr besonderen Fällen über eine vollständige Einspeisung der Stromerträge in das öffentliche Netz refinanzieren. Betrachtet man nur die Gestehungskosten, ist der mit einer (neuen) PV-Anlage erzeugte Strom deutlich günstiger als der Bezug aus dem öffentlichen Netz. Daran hat auch die anteilige EEG-Umlage auf Eigenstrom aus PV-Anlagen, die ab dem 1. August 2014 in Betrieb genommen werden, nichts ge-ändert. Für den privaten Eigenversorger hat sie aufgrund der Bagatellgrenze von 10 kW_p und 10 MWh/a (EEG § 61, Abs. 2, Nr. 4) für 20 Jahre ab der Inbetriebnahme ohnehin keine Bedeutung.

Die heutige und künftige Herausforderung ist also, einen möglichst großen Anteil des günstig erzeugten PV-Stroms zur Deckung des eigenen Bedarfs Abb. 2 zu verwenden und möglichst wenig Strom zu unattraktiven Konditionen ins öffentliche Netz einzuspeisen. Neben einer auf den individuellen Lastgang abgestimmten PV-Anlagen-Dimensionierung Abb. 3 lässt sich der Eigenverbrauch in geringem Umfang durch eine Anpassung der Nutzungsgewohnheiten und in größerem Umfang durch eine veränderte Trinkwassererwärmung und / oder Raumwärmeerzeugung und durch einen (Kurzzeit-)Stromspeicher Abb. 4 Abb. 5 steigern.

Welches Speichermedium?

Das Speichermedium des Batteriespeichers hat Auswirkungen auf die Aufstellung und den Betrieb. Standardmäßig werden in aufladbaren Batterie(speicher)n NiMh-Medien (Nickel-Metallhydrid) verwendet. Bei ihnen ist der „Memory-Effekt“ problematisch: Werden NiMh-Medien oft nur teilweise geladen, sinkt im Laufe der Nutzungsdauer die Aufnahme- und Abgabekapazität des Akkus erheblich.

Lithium-Ionen-Akkumulatoren, die auch in Handys, Laptops etc. genutzt werden, zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus, sind thermisch stabil und unterliegen einem nur sehr geringen Memory-Effekt. Lithium ist jedoch ein hochreaktives Metall und beim Kontakt von Lithium-Ionen mit Sauerstoff entsteht fast zwangsläufig ein Brand, der nicht mit Wasser gelöscht werden darf. Lithium-Ionen-Akkus benötigen deshalb ausgefeilte Sicherheitsvorkehrungen. Größere Probleme bei Handy- und Laptop-Anbietern, der Automobil- und der Luftfahrindustrie zeugen von dem erforderlichen Aufwand.

Bei der Verwendung von Standard-Bleisäure-Akkus sind zahlreiche Auflagen zu erfüllen, sodass für die Stromspeicherung im Eigenheim nur wartungsfreie Blei-Akkus oder Blei-Gel-Akkus infrage kommen. Nachteilig ist jedoch ihr „nicht nutzbarer Speicheranteil“ von bis zu 50 %, um eine batterieschädigende Tiefentladung zu vermeiden. Ihre Zyklenzahl begrenzt die Nutzungsdauer in einem Eigen-heim auf etwa zehn Jahre. Die für Starter-Batterien bedeutende Eigenschaft, kurzfristig sehr hohe Ströme liefern zu können, bringt für die häusliche Anwendung im Normalfall keinen Vorteil.

Als ideales Speichermedium hat sich die Lithium-Eisen-Phosphat-Technik (LiFePO₄) herauskristallisiert. Sie bietet eine sehr hohe Eigensicherheit und kennt keinen Memory-Effekt. Dafür ist die Erstinvestition größer. „Wird jedoch die jeweilige Lebensdauer dagegengehalten, sieht die Rechnung schnell anders aus“, sagt Andreas Christmann, Leiter Produkt und Dienstleistung bei Vaillant. „Wir gehen bei den LiFePO₄-Zellen in unserem elopack von rund 5000 vollständigen Be- und Entladezyklen aus. Das entspricht einer Lebenserwartung von etwa 20 Jahren. Spezielle Anforderungen an den Aufstellungsort sind nicht erforderlich.“

Ausrüstung von Speichersystemen

Generell wichtig ist die Verwendung von Plug-and-play-Komplettsystemen. Das gewährleistet eine einfache Installation und Inbetriebnahme. Dafür sollten alle für den Betrieb erforder-lichen Einrichtungen in ein gemeinsames Gehäuse integriert sein. Dazu zählen der Wechselrichter, die Steuerungselektronik, ein aktives Batterie-Management mit Batterieüberwachung sowie Smart Metering.

Sehr wichtig ist auch, dass eine Netzwerkanbindung des Speichersystems möglich ist, um über die Daten von Online-Wetterprognosen den Speicherbetrieb so zu optimieren, dass die maximal erreichbare Effizienz und Eigenverbrauchsquote erreicht werden können. Christmann: „Wir setzen die Online-Verbindung noch für weitere Funktionen ein, sodass der Nutzer beispielsweise jederzeit per Smartphone-App auf die aktuellen Daten seiner Anlage zu-greifen kann.“

Die Speicher sollten TGA-optimiert sein

Für eine hohe Wirtschaftlichkeit soll und muss ein Stromspeicher in das TGA-Gesamtsystem integriert sein. Nur so können alle Vorteile vollständig genutzt werden. Dafür ist eine einfache Einbindung aller Systembestandteile relevant. Christmann: „Werden beispielsweise eine Wärmepumpe und eine PV-Anlage oder die Kombination KWK- und PV-Anlage zusammen mit einem Stromspeichersystem eingesetzt, kann beim Eigenverbrauch eine Quote von bis zu 85 % erreicht werden. Unser elopack wird hier zum Bindeglied Technologie-übergreifender Systemlösungen. Daraus ergeben sich Synergien für das TGA-Gesamtsystem, insbesondere für Nutzer, die auf Effizienz und Unabhängigkeit hohen Wert legen.“

Basiert der Batteriespeicher auf LiFePO₄-Medien, bestehen weder Auflagen noch besondere Voraussetzungen für die Installation in einem Gebäude. Für eine Speicherkapazität von 4,5 bis 20 kWh (für ein Standard-Einfamilienhaus werden rund 10 kWh angesetzt) benötigt das elopack Abb. 6 eine Fläche von 0,32 m² bei einer Höhe von weniger als 1,3 m. Das elopack ist für die Kombination mit PV-Anlagen und mit BHKW-Anlagen Abb. 7 konzipiert.

Förderprogramme für Stromspeicher

Für die Förderung von Stromspeichern (für PV-Anlagen) existieren einige Förderprogramme. Bundesweit verfügbar ist seit Mai 2013 beispielsweise das KfW-Programm Erneuerbare Energien – Speicher Nr. 275. Gefördert werden über das Marktanreizprogramm Batteriespeichersysteme für PV-Anlagen mit einem Tilgungszuschuss von 600 Euro/kW_p in der Neuinstallation und mit 660 Euro/kW_p in der Nachrüstung (mit Stichtagsregeln). Gleichzeitig gewährt die KfW zur Finanzierung des Batteriespeichersystems und auch für die zugeordnete PV-Anlage zinsgünstige Darlehen für bis zu 100 % der Investitionskosten (ohne MwSt.). Zudem stehen länderabhängig weitere Förderprogramme sowie regional auch Unterstützung durch die Energieversorger zur Verfügung. Christmann: „In Sachsen kann derzeit bei entsprechender Kombination von Fördergeldern mit eine Förderung von rund 50 % der Anschaffungskosten kalkuliert werden.“

Stromspeicher: Die Ziele der Kunden

Aus der Befragung von Einfamilienhausbesitzern ist bekannt, dass zu den Hauptaspekten für die Installation eines Stromspeichers die Maximierung der Eigenverbrauchsquote und die Preisstabilität für Elektrizität über einen längeren Zeitraum zählen. Außerdem ist ihnen wichtig, unabhängiger vom Netzbetreiber zu werden. So findet sich auch das Argument „Notstromversorgung“ auf den oberen Rängen.

Batteriespeicher sind eine sehr gute Grundlage für eine Notstromversorgung. Allerdings können sie nicht eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ersetzen, wie sie beispielsweise zur Absicherung des Betriebs von Servern verwendet wird. Bei einem plötzlichen Ausfall des Stromnetzes benötigten übliche Batteriespeichersysteme wenige Sekunden, bis sie die angeschlossenen Verbraucher wieder versorgen können.

Langfristige Preisstabilität für Elektrizität ist auch für die Wohnungswirtschaft ein wichtiger Faktor. Potenzielle Mieter können damit im Wettbewerb vergleichbarer Angebote überzeugt werden. In Regionen mit einem Überangebot kann die Lieferung von günstigem Strom an die Mieter ein Mittel sein, die Leerstandsquote zu reduzieren.

ist freier Fachjournalist und Inhaber der Fachpresseagentur Kommunikations-Management Schellhorn in Haltern am See und Herne. Telefon (0 23 64) 10 81 99, info@die-agentur.sh, http://www.die-agentur.sh