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Online-Portal sorgt für Transparenz: Über das Portal des Stromzählerherstellers behalten Mieter die Verbräuche im Blick. Bild: Andreas Burmann
Aktivhäuser

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Stromspeicher machen Gebäude autark

Text: Grit Wolkowicz, freie Journalistin für E3/DC
Mit einer Energiefarm können sanierungsbedürftige Gebäude zu Aktivhäusern werden, die sich selbst mit Strom versorgen. Nachdem dies mit einem Mieterstrommodell im Mehrfamilienhaus gelungen ist, soll das Prinzip auf größere Gewerbebetriebe übertragen werden.

Wie können größere Gebäude im Gewerbe- und Industriebereich oder auch Mehrfamilienhäuser weitgehend autark mit regenerativen Energien versorgt werden? Bisherige Ansätze galten als technisch und administrativ hochkomplex. E3/DC bietet nun Lösungen für ganz unterschiedliche Anwendungsfälle – wie das Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus den 70er Jahren in Oldenburg zeigt. Altbauten zu Aktivhäusern umzubauen, die genügend elektrische und thermische Energie erzeugen, um sich selbst zu versorgen, klingt im ersten Moment fast unmöglich. Dennoch sind derartige Ansätze machbar und dringend erforderlich.

Als eine Lösung gelten Mieterstrommodelle. In Deutschland werden sie schon vielerorts diskutiert und ausprobiert. Aber sie scheitern nicht selten an bürokratischen Hürden, sinkenden Einspeisevergütungen oder an der Frage, wie die Abrechnung der Energieverbräuche realisiert werden kann.

Die Stromspeichersysteme des Osnabrücker Herstellers E3/DC können zu Energiefarmen (Master/Slave) kaskadiert werden und sind ein zentraler Bestandteil der Problemlösung. Denn die Energiefarmen sind modular und können sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstromerzeuger in das lokale Smart Grid integrieren. So gelingt das technische Gesamtkonzept Energy Farming durch die Kopplung zwischen Stromspeichern einerseits und Photovoltaik-, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen und Wärmepumpen andererseits.

Was auch für Gewerbebetriebe angeboten wird, ist 2015 zunächst in Oldenburg an einem Mehrfamilienhaus umgesetzt worden. Thomas Henne, der Eigentümer der Immobilie, hätte in seinem Sechs-Parteien-Mietshaus per Gesetz nur die 40 Jahre alte Gasheizung ersetzen und die oberste Geschossdecke dämmen müssen. Doch der Verfechter einer ökologischen Lebensweise wollte mehr: Es sollte eine nachhaltige Energieversorgung werden.

Autarke Stromversorgung für Gebäude

Gemeinsam mit einem Fachplaner entwickelte Henne ein energetisch-technisches Sanierungskonzept, das jeden dieser Faktoren berücksichtigte. Ziel: eine möglichst autarke Stromversorgung der Mieter sowie eine signifikante Senkung des Gasbedarfs und des damit verbundenen CO2-Ausstoßes. Im Zentrum der neuen Versorgungstechnik sollte eine Energiefarm zur effizienten Speicherung und Nutzung des selbst produzierten Stroms stehen. Um bürokratische Hürden zu umschiffen und die Wege kurz zu halten, musste Henne durch Gründung einer Gesellschaft bürgerlichen Rechts selbst zum Energieversorger werden.

Im Zuge der Energieumstellung erhielt der ursprüngliche Flachbau zur besseren Isolierung zunächst ein Satteldach. Mit diesem wurde nicht nur die Voraussetzung für eine 28,8 Kilowattpeak-Photovoltaik-Dachanlage (kWp) in Ost-West-Ausrichtung im Winkel von 15 Grad geschaffen, sondern gleichzeitig der Pflicht zur Dämmung der oberen Geschossdecke nachgekommen. Die Wärmeversorgung des Mehrfamilienhauses haben zwei Mikro-Blockheizkraftwerke im Keller übernommen. Die beiden parallel geschalteten Heizgeräte mit Stirlingmotor arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Sie produzieren Strom und Wärme im Verhältnis 1:5, das heißt, auf ein Kilowatt Strom kommen fünf Kilowatt Wärme. Zwei Spitzenkessel auf Brennwert­basis springen dann an, wenn es draußen so kalt ist, dass die KWK-Anlage allein nicht mehr ausreicht. Im Sommer genügt hingegen einfach eine Brauchwasser-Wärmepumpe, um warmes Wasser zu erhalten. Die Pumpe wird entweder mit Solarstrom vom Dach oder zwischengespeichertem Strom aus der Energiefarm betrieben.

So funktioniert die Energiefarm

Die Energiefarm besteht aus zwei Stromspeichern mit Trilink-Technik. Die dreiphasige Gleichstrom-Technik ermöglicht es, Geräte im Inselbetrieb solar zu laden und den N-Leiter des Stromnetzes für dreiphasige Wechselrichter mit der 48-Volt-Batterietechnik zu verbinden. Die sogenannten Hauskraftwerke von E3/DC haben jeweils eine Kapazität von 15 kWh. Sie verbessern die Stromversorgung im Gebäude und übernehmen gleichzeitig das intelligente Energiemanagement. An die Hybridgeräte können sowohl Wechselstromerzeuger, wie das Mikro-BHKW, als auch Gleichstromerzeuger, wie die Photovoltaik-Anlage, angeschlossen werden. Den selbst erzeugten Strom speichern die Hybridgeräte in Lithium-Ionen-Akkus. Dabei ist nur ein Anschluss ans öffentliche Stromnetz notwendig. Der mit dem Netz verbundene Stromspeicher wird Master oder Farmmanager genannt. Er erhält sämtliche Informationen aus dem Energienetz, misst die Stromflüsse im Haus und speichert alle Daten – von der Erzeugung, über den Ladestand der Batterien bis hin zum Verbrauch. Mit dem zweiten Speicher, dem S10-Slave, kommuniziert er via Internet und gibt Befehle, wenn Strom gespeichert oder ausgespeist werden soll.

Vom Vermieter zum Energieversorger

Die Akkus der Hauskraftwerke speichern den Strom aus PV- und KWK-Anlage automatisch – bis er in den Mietwohnungen oder Gemeinschaftsflächen gebraucht wird. Sind die Akkus voll, werden entstehende Stromüberschüsse automatisch ins öffentliche Netz eingespeist. Dafür erhält Henne derzeit eine Einspeisevergütung von 12,7 Cent pro Kilowattstunde für den PV-Strom. Für den KWK-Strom würde er lediglich 5,7 Cent als KWK-Bonus bekommen. Um Verluste zu verhindern, lohnt es sich daher besonders, diesen Strom entweder direkt zu verbrauchen oder ihn zunächst im Hauskraftwerk zu speichern. Strom aus dem Netz muss der Hauseigentümer nur dann beziehen, wenn die Akkus leer sind und die Sonne nicht scheint sowie die KWK-Geräte nicht laufen – was nur selten der Fall sein soll.

Durch seine Energieumstellung ist Henne auch Energieversorger geworden, der seinen Mietern Nutzungsrechte gegen Entgelt gewährt. Zu diesem Zweck hat er eine GbR gegründet. Eine Preisgarantie verspricht den Mietern mindestens zehn Jahre lang konstante Kosten. Die Nebenkostenabrechnung im Mietshaus erfolgt seit der Umstellung auf Basis von zwölf intelligenten Stromzählern. Sie erfassen die Verbräuche der einzelnen Wohnungen, der Gemeinschaftsflächen und einer Wallbox. Letztere dient zum Laden von Elektroautos mit selbst produziertem PV- und KWK-Strom. Denn der Vermieter will mit dem Kauf eines Elektroautos die autarke Energieversorgung im Haus perfekt machen. Seine Vision sieht eine gemeinschaftliche Nutzung des Autos durch die Mieter vor. Für Henne eine weitere Möglichkeit, den selbst produzierten überschüssigen Strom nicht mit Verlusten ins öffentliche Netz einspeisen zu müssen. Die neuen Stromzähler bieten den Verbrauchern größtmögliche Transparenz: In einem Online-Portal sehen die Mieter jeweils den Verbrauch ihrer Wohnung, was auch mit einem Einspareffekt einherging. Neben den Stromzählern sollen mittelfristig außerdem Wärmemengenzähler installiert werden. Aktuell erfolgt die Gasabrechnung noch auf Basis der Wohnungsgröße.

Amortisation der Investitionskosten

Thomas Henne hat in den energetischen Umbau seines Mehrfamilienhauses rund 200 000 Euro gesteckt. Zur Amortisation der Investitionskosten tragen gleich mehrere Faktoren bei. Dabei machen die Einspeisevergütungen für Photovoltaik- und KWK-Strom sowie die KWK-Förderung der Heizgeräte nur den geringsten Teil aus. Mehr ins Gewicht fällt da schon der Anteil des deutlich verminderten Strom- und Gasbezugs aus dem öffentlichen Netz. Darüber hinaus kommen noch Erlöse aus dem Verkauf der Energie an seine Mieter hinzu.

Noch ist die energetische Selbstversorgung im Mietshaus ein Novum. Aber durch die Weiterentwicklung von Energie- und Speichertechnik wird Autarkie immer erschwinglicher. Das Potenzial ist gewaltig: In Deutschland gibt es zwei Millionen Mehrfamilienhäuser mit Privatpersonen als Vermieter. Laut der Deutschen Energieagentur sind zwei Drittel dieser Gebäude energetisch sanierungsbedürftig.

Nächster Schritt: Gewerbekraftwerk

Das Beispiel in Oldenburg könnte zu einem Paradebeispiel werden. Prinzipiell ist das Energy Farming mit Hauskraftwerken auch für größere Gewerbebetriebe geeignet. Für Kunden mit bis zu 50 000 kWh Strombedarf wiederum hat E3/DC jetzt das Gewerbekraftwerk vorgestellt. Damit sollen die spezifischen Anforderungen von Gewerbetreibenden noch besser erfüllt werden. Durch die Trilink-Technik wird eine Batterieleistung von zwölf Kilowatt und eine modular aufrüstbare Speicherkonfiguration in zwei unabhängigen Batteriesträngen mit insgesamt bis zu 100 Kilowattstunden möglich. Das Gewerbekraftwerk ist modular aufgebaut und erfüllt damit insbesondere die Anforderungen von mittleren Gewerbebetrieben.

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