Projekt EnergiePuffer
Im Passivhaus energieautark und gleichzeitig ökonomisch wohnen
Projekt EnergiePuffer
Im Passivhaus energieautark und gleichzeitig ökonomisch wohnen
Unabhängig bei der Stromversorgung sein: Wie eine Passivhaus-Siedlung energieautark werden kann, dass es sich auch wirtschaftlich lohnt, hat das Forschungsteam unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe untersucht. Das Ergebnis zeigt: Autarkie ist kurzzeitig möglich – wenn die Weichen gestellt werden.
Immer mehr Passivhäuser haben eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach. Insbesondere in den sonnenreichen Sommermonaten können die Bewohner damit viel Strom produzieren. Des Weiteren sind die Gebäude besonders energieeffizient gebaut und mit stromsparender Technik ausgestattet. So kommt es, dass ein Haushalt mehr Energie produzieren kann als er verbraucht.
Das Forschungsteam wollte deshalb herausfinden, wie verhindert werden kann, dass Überschussstrom ungenutzt verpufft. Dabei hatte das Team einige Herausforderungen zu beachten, weil viele Möglichkeiten als Lösung nicht in Frage kommen: Das Netz eignet sich nicht als Speicher, weil der eingespeiste Strom das Netz destabilisiert. Strom stattdessen dezentral in Batterien zu speichern, funktioniert nur für einen Tag/Nacht-Kurzzeitausgleich und maximal wenige Tage. Auch eine vom Stromnetz entkoppelte Insellösung ist unwirtschaftlich, weil große Strommengen vorgehalten werden müssen, um Lastspitzen aufzufangen.
Siedlung kann sich für 15 Minuten selbst mit Strom versorgen
Die Fachleute erarbeiteten deshalb eine Lösung dafür, dass eine Siedlung das ganze Jahr über im Viertelstundenmittel größtmöglich energieautark sein kann. Dabei ging es den Frauen und Männern darum, ein wirtschaftliches Optimum zu ermitteln, das sich an dem derzeit technisch Machbaren orientiert und gleichzeitig eine Kommerzialisierung, beispielsweise durch Systemintegration, zulässt.
Die Expertinnen und Experten setzten dafür auf ein intelligentes Energiemanagement, eine saisonale stoffliche Speicherung elektrischer Energie in Form von Wasserstoff sowie auf einen minimierten Energiebedarf der Gebäude. Demgemäß simulierten sie das Gesamtsystem bestehend aus batterieelektrischem Speicher, Elektrolyseur und Brennstoffzelle und erarbeiteten darauf basierend Regelziele für das elektrische Energiemanagement. Außerdem bildeten sie ein Nahwärmenetz aus Solarthermie, Wärmespeicher und Abwärme ab. Anschließend testete das Team dies in einem nachgeahmten Realbetrieb am Fraunhofer ICT mithilfe von Daten echter Nutzer, die der am Projekt beteiligte Batteriespeicherproduzent sonnen aus Wildpoldsried im Allgäu bereitstellte.
Rechtsrahmen, Kosten und Systemintegration verbessern
In dem simulierten Modellbetrieb wiesen die Fachleute nach, dass das Systemdesign einsatzfähig ist: Fünfzehn-Minuten-Autarkiegrade zwischen 92 und 98 Prozent – je nach Wasserstoff-Speicherkapazität – können theoretisch erreicht werden. Für die praktische wirtschaftliche Umsetzung sind nach Einschätzung des Forschungsteams zum einen noch einige regulatorische Hürden zu nehmen, die sich durch die EEG-Umlage (EEG: Erneuerbare-Energien-Gesetz) und Netzentgelte ergeben. Die Fachleute empfehlen daher, den rechtlichen Rahmen anzupassen. Zum anderen stellte eine weitere Herausforderung dar, dass es derzeit noch teuer ist, die erforderliche Wasserstoffmenge zu speichern. Hier besteht laut Projektteam Optimierungspotenzial. Darüber hinaus regen die Expertinnen und Experten an, die Systemsteuerung und -integration von Komponenten, wie Speicher, Elektrolyseur und Brennstoffzelle so zu verbessern, dass sie energieeffizient betrieben werden können. (kkl)
Förderung
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz hat das Projekt EnergiePuffer im Forschungsbereich Energiespeicher innerhalb des Schwerpunkts „Elektrochemische Speicher“ gefördert. Den Rahmen dafür bildet das 6. Energieforschungsprogramm. Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsförderung.
