Studienprojekt zur autarken Energieversorgung

Sehr geehrte Kundin, sehr geehrter Kunde,

mein Name ist Philipp Beitzel und ich absolviere im Rahmen meines Studiums der Internationalen Energiewirtschaft an der Hochschule Ulm mein Praxissemester bei der ESS Kempfle GmbH.

Mit dem immer größer werdenden Anteil regenerativer Energien steigt auch der Grad dezentraler Erzeugung. Während früher die Errichtung einer erneuerbaren Energien Anlage oftmals finanzielle Gründe hatte, wird die Unabhängigkeit vom Stromanbieter und weiter ansteigenden Strompreisen vielen immer wichtiger.

In einem Studienprojekt mit dem Thema “Eigener Stromlieferant” sollte ein fiktives Dorf mittels regenerativer Energien beinahe autark versorgt werden. Die Ergebnisse der Analysen, ob eine unabhängige Versorgung technisch sowie wirtschaftlich möglich, aber auch profitabel sein kann, möchte ich im Folgenden erläutern.

Gerade bei erneuerbaren Energien ist die Einspeisung stark abhängig von der Standortqualität. Zu Beginn des Projektes wurde ein fiktives Dorf in der Nähe von Ulm als Standort gewählt. Da ein Dorf meist nicht nur aus Einzelhaushalten besteht, wurde ein Mix aus 450 Haushalten, 20 Gewerbebetrieben und 5 landwirtschaftlichen Betrieben festgelegt. Dies ermöglicht speziell bei der Simulation der Lastgänge (Verbrauch) eine realistischere Analyse. Beim Zusammentragen des jährlichen Verbrauchs wurden BDEW Standardlastprofile herangezogen. Letztendlich ergab der jährliche Strombedarf unseres Dorfes 2.060.000 kWh. Um vollkommen autark zu sein, musste unsere Anlage diesen Bedarf decken.

Da ein immer stärkeres Umweltbewusstsein und eine sinkende Akzeptanz gegenüber konventionellen Kraftwerken zu beobachten ist, sollten im Projekt zur Deckung des Energiebedarfs lediglich erneuerbare Energien eingesetzt werden. Das ist vor allem durch die EEG Vergütung des eingespeisten Überschussstroms weitaus profitabler, während die Wartungskosten der Anlagen gegenüber Kohle- oder Atomkraftwerken kaum ins Gewicht fallen. Zur Deckung des Bedarfes wurden daher Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von insgesamt 500 kWp und einer Windkraftanlage mit einer Leistung von 2,4 MW angestrebt. Um zu untersuchen, inwiefern unsere Anlage profitabel ist, waren Einspeiseprofile notwendig. Dabei lagen uns reale, viertelstündliche Einspeiseprofile einer 1 kWp PV-Anlage und Windgeschwindigkeitsmessdaten einer Wetterstation in Laupheim vor, aus denen letztendlich das Einspeiseprofil der Windkraftanlage errechnet werden konnte.

Da regenerative Energien, bedingt durch das Wetter, sehr volatil einspeisen, war es notwendig, Speichertechnologien zu nutzen. Diese sollten als “Pufferspeicher” dienen, um den überschüssigen Strom für den späteren Bedarf zu “lagern”. Somit kann der Eigenverbrauch und damit der Autarkiegrad auf bis zu 85% gesteigert werden. Im Verlauf wurde die Größe der Speicher auf insgesamt 500 kWh Kapazität festgelegt.

Nach einer Wirtschaftlichkeitsrechnung unter Berücksichtigung der EEG Vergütungen und deren Degressionen, sowie eventuellen Neuinvestitionen (Wechselrichter, Speicher) konnte bis ins Jahr 2050 ein Gewinn von knapp 5,5 Mio. € erwirtschaftet werden. Das zeigt deutlich das vorhandene Potenzial der erneuerbaren Energien, wenngleich ein solch hoher Gewinn auch mit hohen Investitionskosten von etwa 3,6 Mio. € einhergeht. Die Zukunft der Energiewende liegt klar in der dezentralen Erzeugung. Durch die Weiterentwicklungen der Speicher kann nicht nur die Effizienz, sondern auch die Wirtschaftlichkeit der Anlagen weiter verbessert werden. Auch wenn bei diesem Projekt die Energieversorgung eines ganzen Dorfes untersucht und festgelegt wurde, sind ähnliche Ergebnisse bei kleineren Anlagen, bei korrekter Skalierung der Anlagengröße, zu erwarten. Eine vollständige Autarkie könnte in größerem Maßstab beispielsweise durch eine Biogasanlage als Grundlastkraftwerk erreicht werden. Dies wäre allerdings mit erheblichen Mehrkosten verbunden, die sich auf die Wirtschaftlichkeit negativ auswirken würden, gleichzeitig wäre man allerdings strompreis-unabhängig. Dennoch wäre dieses Konzept einer Kombination aus PV-, Windkraft und Biogasanlage umsetzbar und insbesondere für Kommunen interessant. Im kleineren Maßstab kann für einen Einzelhaushalt ein Eigenverbrauch von bis zu 70% durch eine Photovoltaikanlage mit Speicher erreicht werden.

Durch den Einsatz regenerativer Energien profitieren Sie nicht nur in finanzieller Hinsicht. Sie werden unabhängiger, leisten Ihren Beitrag zur Energiewende und sichern sich gleichzeitig gegenüber steigenden Strompreisen ab.