Alles eine Frage des Energiemanagements

Für viele Unternehmen steht das Thema bereits auf der Tagesordnung – für Betriebe mit hohem Energieverbrauch wird Energiemanagement künftig sogar politisch gefordert. Selbst die entsprechenden Normen existieren hierfür bereits: Die europäische Norm EN 16001 wurde 2009 finalisiert und seit Mitte 2011 beschreibt nun auch die internationale Norm ISO 50001 die Anforderungen an Energiemanagement Systeme.

Energiemanagement zur Optimierung des Energieverbrauchs

Allgemein kann Energiemanagement als Optimierung des Energieverbrauchs (z. B. Wärme, Strom, Wasser) nach ökonomischen oder ökologischen Gesichtspunkten verstanden werden. Zu den einfachsten Formen von Energiemanagement zählen beispielsweise die Nachtabsenkung der Heizung oder der sparsame Umgang mit Wasser im Haushalt. Für ein umfangreiches Energiemanagement ist es unerlässlich, den genauen Energiehaushalt zu erfassen und zu analysieren. In Folge dessen wird durch verschiedenste Maßnahmen die Effizienz der Energienutzung gesteigert, um somit Energiekosten zu senken. Diese Vorgänge übernehmen meist vollautomatische Systeme, die Daten über den Energieverbrauch von Heizung, Maschinen, Pumpen usw. protokollieren, verarbeiten und oft auch die

intelligente Steuerung dieser Verbraucher ermöglichen.

Einsatz wo gespart werden kann     

Je höher das Einsparungspotenzial, desto sinnvoller ist der Einsatz von Energiemanagement. Gerade im industriellen Sektor lassen sich die Energiekosten – beispielsweise mit Lastmanagement (Vermeidung von Lastspitzen durch kontrolliertes Zu- bzw. Abschalten von Verbrauchern) – teils enorm senken. In öffentlichen Bauten, Kaufhäusern und Bürogebäuden wird Energiemanagement ebenfalls erfolgreich eingesetzt. Sukzessive findet es nun auch im Privathaushalt Einzug.

Energiemanagement im Haushalt bereits sinnvoll

In Verbindung mit Erneuerbaren Energien – im Speziellen mit Photovoltaik (PV) – und politisch gesetzten Maßnahmen wird Energiemanagement auch im privaten Bereich immer lukrativer. Das EEG (Erneuerbare Energien Gesetz in Deutschland) förderte von 2009 bis 2012 die Eigennutzung des Solarstroms mit einer speziellen Eigenverbrauchsvergütung und schaffte damit die nötigen Rahmenbedingungen für den Einzug von Energiemanagement im Haushalt. In der letzten, bereits vom deutschen Bundesrat und Bundestag angenommen EEG-Novelle vom 27. 6. 2012 wurde die Eigenverbrauchsvergütung zwar gestrichen doch aufgrund hoher Strombezugskosten und immer niedrigerer Einspeisevergütung wird es zunehmend lukrativer, den Strom selbst zu verbrauchen als ins Netz einzuspeisen. Aktuell – seit Juni 2012 – liegt die Einspeisevergütung in Deutschland bereits bei 19,11 ct/kWh für Privathaushalte. Somit lässt sich durch Eigennutzung von PV-Strom bereits heute ein finanzieller Vorteil gegenüber Volleinspeisung erzielen, der mit jeder Strompreiserhöhung weiter zunimmt. Mit Steigerung des Eigenverbrauchs auf nur 30% kann der finanzielle Ertrag bereits in fünf Jahren von etwa 19,11 ct/kWh (Volleinspeisung) auf rund 20,68 ct/kWh erhöht werden (Strompreiserhöhung: 4% p.a.). Ein Vorteil von knapp 8% wird somit erzielt. Nach zehn Jahren beträgt der Vorteil bereits mehr als 15%. Eine PV-Anlage mit 70% Eigenverbrauch erzielt zu diesem Zeitpunkt sogar einen um 38% höheren Gewinn als bei Volleinspeisung. Wie in der Grafik ersichtlich, ist neben dem Strompreis also vor allem die Eigenverbrauchsquote der ausschlaggebende Faktor für die Profitmaximierung.

Wie hoch der individuelle Eigenverbrauch ausfällt, hängt im Wesentlichen von zwei Faktoren ab. Einerseits vom Verbrauchsverhalten, also zu welcher Zeit im Haushalt am ­meis­ten Strom verbraucht wird, andererseits vom Verhältnis PV-Anlagengröße zu Jahresstromverbrauch. Kleiner dimensionierte Anlagen (Anlagenertrag < Stromverbrauch) erreichen höhere und überdimensionierte Anlagen geringere Eigenverbrauchsquoten. Bei einem typischen Vier-Personen-Haushalt, dessen Jahresstromverbrauch in etwa dem Anlagenertrag gleicht, kann durchschnittlich mit einem Eigenverbrauchsanteil von 20 bis 40% gerechnet werden.

Um den Eigenverbrauchsanteil zu steigern, ist es wichtig, den elektrischen Energieverbrauch möglichst an die Sonneneinstrahlung anzupassen – also durch Energiemanagement. Am einfachsten kann dies etwa durch manuelle Steuerung von Haushaltsgeräten erreicht werden. Um Energiemanagement im Haushalt effizient umzusetzen, fehlte es jedoch bislang oft noch an technischen und organisatorischen Voraussetzungen. Diesbezüglich ist jedoch ein starker Wandel erkennbar.

 Voraussetzungen für effizientes Energiemanagement

Das so genannte »Smart Meter«, also der intelligente Zähler, gilt als wichtiger Grundstein und dient zur Erfassung und Weiterverarbeitung von Verbrauchs- und Erzeugungsdaten. Heute noch wenig verbreitet könnte in Zukunft jeder Haushalt mit den digitalen Zählern ausgerüstet sein. Deren Einsatz ermöglicht unter anderem, die immer öfter diskutierten variablen Preise am Strommarkt einzuführen, wodurch ein weiterer Anreiz für ein intelligentes Management im Haushalt gechaffen wird. Bei niedrigem Stromentgelt sollten möglichst viele Verbraucher den Betrieb aufnehmen, während bei hohen Tarifen das Energiemanagement-System nicht dringend benötigte Geräte abschaltet.

Weitere Voraussetzungen sind somit intelligente Endgeräte, die über geeignete Schnittstellen angesteuert werden können. Ebenso relevant, und bereits in unterschiedlichen Varianten verfügbar, ist ein ausgeklügeltes Energiemanagement-System.

Bereits verfügbare Systeme für den Haushalt

Die oft als Home-Management bezeichneten Systeme steuern Verbraucher meist über schaltbare Funksteckdosen. Die Wirtschaftlichkeit dieser bereits erhältlichen Geräte sollte allerdings genauestens analysiert werden. Denn viele der angebotenen Geräte können zwar Energieverbrauch und Kosten senken, doch stehen die Investitionskosten oft nicht in Relation zum Nutzen. Am ehesten bewähren sich derzeit simple, kostengünstige Lösungen, wie beispielsweise Zeitschaltuhren für Umwälzpumpen oder systemintegrierte Lösungen wie etwa wechselrichterintegrierte Energiemanagement-Relais zur Steuerung von Verbrauchern.

Voller Nutzen erst mit Verwendung von Speichern

Um vollen Nutzen aus dem Energiemanagement-System zu erzielen, wird der Energie-Speicherung zukünftig eine große Rolle zugeschrieben. Bei Erneuerbaren Energien führen volatile Energieerträge dazu, dass sich der Verbrauch selten mit der Erzeugung deckt. Aus Analysen mit realen Anlagen- und Verbrauchsdaten wie auch aus mehreren unabhängigen Studien ergibt sich, dass der durchschnittliche Eigenverbrauch eines Haushalts, dessen Energiebedarf sich annähernd mit dem PV-Anlagenertrag deckt, durchschnittlich etwa 30% beträgt. Mit Verwendung von Akkumulatoren, eingesetzt als Kurzzeitspeicher für den Transfer der Energie vom Tag in die Nacht, lässt sich der Anteil selbst genutzter Energie auf über 60% erhöhen. Die Grafik »Eigenverbrauchserhöhung mit Speicher« zeigt die Abhängigkeit von Eigenverbrauchsquote und Speichergröße eines durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalts mit 5.000 kWh Jahres-Stromverbrauch. Wie thermische Speicher, die jetzt schon vielfach genutzt werden, dienen auch elektrische Speicher dazu, die Energie dann bereit zu stellen, wenn sie gebraucht wird. So kann der Eigenverbrauch maximiert und der Stromzukauf vom Energieversorger minimiert werden. Allerdings kann aus heutiger Sicht aufgrund hoher Speicherpreise noch kein wirtschaftlicher Nutzen aus Photovoltaiksystemen mit Speichern erzielt werden.

 

Die Vision – Energieautonomie mit Langzeitspeicher

Um anstelle der prognostizierten 60% Eigenverbrauch auf annähernd 100% zu gelangen, ist ein weiterer Schritt nötig. Mit Kurzzeitspeichern kann zwar künftig die Energiedifferenz von Tag und Nacht, nicht aber die zwischen den Winter- und Sommermonaten ausgeglichen werden. Mit der Verwendung von Langzeitspeichern, wie beispielsweise Wasserstoff, wird die Energieautonomie für den Privathaushalt Realität. Überschüssige Energie des Sommers lässt sich mithilfe von Elektrolyse in Wasserstoff speichern und im einstrahlungsarmen Winter über eine Brennstoffzelle in Strom zurückwandeln. Für den PV-Anlagenbetreiber fungiert das öffentliche Stromnetz nur mehr als Backup, der Energie-Unabhängigkeit steht damit nichts mehr im Weg.

 

Zukunftsausblick und Zusammenfassung

Variable Stromtarife, kontinuierliche Strompreissteigerung und fallende Kosten für PV-Systeme und Speicher machen Eigenverbrauch immer attraktiver und werden in Zukunft dazu führen, dass Energiemanagement im Privathaushalt auch ohne weitere politische Bestrebungen Einzug hält. Wenn auch derzeit noch nicht wirtschaftlich sinnvoll, so kann dennoch mit großer Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass künftig durch die Verwendung intelligenter Energiemanagement-Systeme in Kombination mit Speichern hohe Eigenverbrauchsquoten erzielt und Energiekosten eingespart werden können. Durch die Erweiterung des eigenen solaren Kraftwerks mit Langzeitspeicher ist in absehbarer Zeit sogar eine nahezu autonome Energieversorgung denkbar. Wie schnell diese Vision Realität wird hängt von politischen Rahmenbedingungen, der schwer absehbaren Strompreissteigerung und vor allem auch von den Kosten für Photovoltaik-System und Speicher ab.

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