Infowelt Energie
Autarke Energieversorgung
Unabhängigkeit bei der Stromerzeugung und Wärmegewinnung klingt attraktiv und umweltfreundlich. Welche Lösungen gibt es hierfür und wie wirtschaftlich ist Energieautarkie?
Das bedeutet Energieautarkie
Ein energieautarkes Haus ist bei der Energieversorgung unabhängig von externen Anbietern. Strom und Wärme werden vor Ort selbst produziert. Dabei unterscheidet man zwischen echter und bilanzieller Energieautarkie. Echte Energieautarkie liegt bei Häusern in abgelegenen Regionen vor – ohne Anschluss an das Strom- oder Gasnetz. Wer hingegen rechnerisch genügend Strom über die Photovoltaikanlage produziert, um sich ganzjährig selbst zu versorgen, ist in puncto Stromversorgung bilanziell autark: Im Sommer speist das System Überschüsse in das Stromnetz ein, im Winter wird hingegen Strom aus dem Netz bezogen, um schwache Erträge auszugleichen. Energieautarkie hat mehrere Vorteile:Sie verbessert die persönliche Klimabilanz und sorgt für mehr Unabhängigkeit von externen Anbietern und Marktpreisen.
Private Autarkie unterstützt die Energiewende
Bis 2045 soll Deutschland laut Klimaschutzgesetz klimaneutral werden. Dafür brauchen wir die Energiewende – den Umstieg von fossilen Energieträgern auf erneuerbare Energien. Jeder Haushalt, der sich autark mit erneuerbaren Energien versorgt, entlastet die Klimabilanz Deutschlands. Energieautarkie unterstützt also die Energiewende und das Erreichen unserer Klimaziele.
Diese Autarkiegrade gibt es
Wie hoch die Energieautarkie eines Haushalts ist, hängt sowohl von der Energieproduktion als auch vom Energieverbrauch ab. Wer besonders energieeffiziente Elektrogeräte betreibt und im Alltag Energie spart, dem fällt eine autarke Stromversorgung leichter. Sinnvoll ist zudem eine Kombination aus verschiedenen Erzeugungsanlagen – wie zum Beispiel einer Photovoltaikanlage inklusive Stromspeicher und einer Wärmepumpe.
Gut zu wissen: Je höher der Autarkiegrad, desto höher die Kosten. Mit einer PV-Anlage ohne Speicher erreicht ein Einfamilienhaus beispielsweise im Regelfall bis zu 40 % Autarkie. Wer zusätzlich noch in einen Speicher investiert, steigert den Eigenverbrauch und schafft bis zu 70 % Autarkie.
Komplette Energieautarkie rentiert sich selten
Eine autarke Energieversorgung ist vor allem im Neubau möglich. In einem neu gebauten Haus darf nur wenig Wärme durch die Gebäudehülle nach außen dringen. So will es das Gebäudeenergiegesetz. Für jedes Teil der Gebäudehülle (Fenster, Türen, Wände, Dach) gelten vorgeschriebene Grenzwerte für den Wärmeverlust. In der Folge wird weniger Energie benötigt, um das Haus zu heizen.
Wer sich zu 100 % autark mit Energie versorgen möchte, benötigt trotzdem großzügig dimensionierte Erzeugungsanlagen. Dies rentiert sich aus wirtschaftlicher Sicht nur selten, da die Anlagen den größten Teil des Jahres zu viel Energie produzieren, um Nachfragespitzen abdecken zu können.
Möglichkeiten zur autarken Stromversorgung
Heute gibt es eine Vielzahl von technischen Möglichkeiten, Strom aus erneuerbaren Energien zu erzeugen und zu speichern. Solar- und Windkraft machen den größten Anteil erneuerbarer Energien am Energiemix aus und wurden in den letzten Jahren stark ausgebaut. Für Einfamilienhäuser ist vor allem die Photovoltaik interessant. Wind- und Wasserkraft kommen im Regelfall eher als unterstützende Maßnahmen infrage.
Photovoltaik-Anlage
PV-Anlagen sind die am häufigsten genutzte Möglichkeit zur autarken Stromversorgung im Privatbereich. Das liegt daran, dass die Technik über die Jahre immer kostengünstiger geworden und die Nutzung der Sonne fast überall möglich ist. Zudem lassen sich Module leicht nachrüsten, und private Anlagen sind meist genehmigungsfrei. Wer also den Vorteil eines Eigenheims genießt, für den oder die lohnt sich Photovoltaik oftmals.
Natürlich müssen für die autarke Energieversorgung mit Solar ein paar Grundvoraussetzungen stimmen, wie Größe und Ausrichtung des Daches. Auch die Investitionskosten sind für manche Verbraucher:innen eine Einstiegshürde. Wer staatliche Förderungen in Anspruch nimmt, kann jedoch die Kosten erheblich senken.
Darüber hinaus fallen weitere Betriebskosten an, beispielsweise für Wartung oder die Versicherung der Anlage. Weitere laufende Kostenpunkte sind in der Regel ein Stromspeicher und der Austausch des Wechselrichters. Dessen Lebenszeit ist mit großer Wahrscheinlichkeit kürzer als die der PV-Module.
Unter dem Strich kommt also einiges an Kosten für die PV-Anlage zusammen. Dennoch sparen Verbraucher:innen ab der ersten Minute durch die Erzeugung des eigenen Stroms Geld. Je größer der Eigenverbrauch, desto schneller rechnet sich die Solaranlage.
Der überschüssig eigenerzeugte Strom wird ins Netz eingespeist. Dadurch wird eine Vergütung erzielt, die nur etwa 30 % des Preises entspricht, den man selbst für Strom bezahlen muss. Deshalb ist es ratsam, möglichst viel erzeugten Strom selbst zu verbrauchen oder diesen in einem Speicher vorzuhalten. Gut zu wissen: Je größer die Photovoltaikanlage, umso schneller arbeitet sie wirtschaftlich.
Möglicher Autarkiegrad: 70 % (bei Nutzung eines Stromspeichers)
Lohnt sich das Investment: Ja
Kleinwindkraftanlage
Windkraft spielt aktuell für die autarke Energieversorgung von privaten Eigenheimbesitzer:innen kaum eine Rolle. Das liegt an mehreren Faktoren. Zum einen braucht es zur Installation ab einer Höhe von mehr als 10 m meist eine Genehmigung. Zum anderen ist ausreichend Abstand zu umliegenden Gebäuden nötig, um Beschwerden wegen Lärmemissionen vorzubeugen. Das wichtigste Gegenargument liefert in den meisten Fällen jedoch die Physik: Der Ertrag einer Kleinwindkraftanlage ist abhängig von der Installationshöhe und einem unverbauten Standort mit relevantem Windpotenzial über das Jahr gesehen. Er liegt daher in der Regel weit unter dem einer Photovoltaikanlage. Darüber hinaus gibt es keine Förderungen für Windräder, das heißt, es entstehen Investitionskosten in 5-stelliger Höhe. Ähnlich wie bei der Photovoltaik fallen auch bei der Windkraft weitere Kosten für Versicherung, Wartung und Verschleiß an.
Eine Kleinwindkraftanlage ist daher keine Alternative zur autarken Stromerzeugung mit Photovoltaik, sondern allenfalls eine Ergänzung für die kalte, sonnenarme Jahreszeit.
Möglicher Autarkiegrad: Abhängig vom Standort
Lohnt sich das Investment: Abhängig vom Standort.
Einen Rechner für Kosten und Ertrag gibt es auf der Seite des Windkraftexperten Patrick Jüttemann.
Wasserkraft
Noch seltener, aber durchaus möglich, ist die autarke Stromversorgung mit Wasserkraft. Wer Zugang zu fließenden Gewässern unter Erfüllung der entsprechenden Mindestanforderungen hat, kann eine Turbine installieren. Diese wird durch das fließende Wasser bewegt und wandelt die kinetische Energie in Strom um. Für die Installation einer solchen Anlage sind jedoch in allen Bundesländern strenge Auflagen zu erfüllen.
Ähnlich wie Windkraftanlagen sind solche Mini-Wasserkraftwerke sehr kostspielig und werden nicht gefördert. Produzierte Energie kann also nur in Höhe der Einspeisevergütung ins Netz abgegeben oder selbst verbraucht werden. Die Anlagen müssen zudem obligatorisch versichert werden. Interessent:innen müssen auch regelmäßige Wartungskosten und Verschleiß in die Kalkulation mit einberechnen.
Möglicher Autarkiegrad: abhängig von den Voraussetzungen
Lohnt sich das Investment: abhängig vom Standort
Einen Rechner für den theoretischen Ertrag gibt es auf der Seite des Heizungsbauers Bruno Bosy.
Batterie und Speicher
Stromspeicher sind wichtig, um die autarke Stromversorgung zu optimieren. Da es für überproduzierten Strom nur eine verhältnismäßig geringe Einspeisevergütung gibt, lohnt es sich nur bedingt, diesen ins Netz zu speisen. Stromspeicher beziehungsweise Batterien sind hier eine sinnvolle Ergänzung, um den überschüssig produzierten Strom für den Eigenverbrauch zu einem späteren Zeitpunkt vorzuhalten. Das bedeutet in der Praxis, dass in der Verbrauchskette erzeugter Strom zuerst für laufende Prozesse direkt verwendet wird, danach die Batterie geladen und erst dann Überschüsse eingespeist werden sollten. Als Batterie eignen sich Lithium-Ionen-Akkus, da sie eine vergleichsweise lange Lebensdauer haben. Darüber hinaus ist es wichtig, eine möglichst hohe Effizienz beim Produzieren, Speichern und Verbrauchen zu erreichen. Solarenergie kann auch als Wasserstoff gespeichert werden. Dazu später mehr.
Möglicher Autarkiegrad: Abhängig von der Speichergröße
Lohnt sich das Investment: Ja
Unser Video zum Thema: Autarke Stromversorgung und Energie sparen
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Autarke Wärmeerzeugung
In einem gut gedämmten Haus kann eine Wärmepumpe den Großteil des Wärmebedarfs decken. An besonders kalten Tagen schaltet sich ein integrierter Heizstab zu. Wer auf Nummer sicher gehen will, entscheidet sich für eine Hybridheizung mit einer Kombination aus einer Wärmepumpe und einem weiteren Wärmeerzeuger. Der Ertrag von Solarthermie reicht im Winter leider nicht für eine autarke Wärmeversorgung aus.
Solarthermie
Solarthermie nutzt die Sonne zur Erwärmung von Wasser. Dieses wird durch ein Rohrsystem innerhalb von Sonnenkollektoren geleitet und von der Sonne erwärmt. Anschließend führt es die aufgenommene Wärme an die Heiz- oder Warmwasseranlage ab. Die erzeugte Wärme kann auch in einem Pufferspeicher vorgehalten werden.
Im Winter reicht der Ertrag von Solarthermieanlagen in der Regel nicht aus, um ein Einfamilienhaus komplett mit Wärme zu versorgen. Das liegt zum einen an den fehlenden Sonnenstunden. Zum anderen ist die Wärmeausbeute bei niedrigen Außentemperaturen geringer. Solarthermie ist aber eine gute Kombinationsmöglichkeit für eine Hybridheizung. Sie kann beispielsweise eine vorhandene Gasheizung entlasten und so den CO2-Fußabdruck des Haushalts senken.
Möglicher Autarkiegrad: Circa 25 % (abhängig von der Größe der Kollektorfläche)
Lohnt sich das Investment: Ja
Sie gelten als das Heizsystem der Zukunft: Wärmepumpen nutzen Wärme aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser zum Heizen. Der Wirkungsgrad der Wärmepumpentypen wird mit der Jahresarbeitszahl (JAZ) ausgedrückt. So bedeutet eine JAZ von 4: 100 % Heizwärme eines Wärmepumpensystems werden mit 25 % Strom und 75 % Umweltwärme erzeugt. Idealerweise liefert die hauseigene Photovoltaikanlage diesen Strom. In Kombination mit einem Stromspeicher, der den Überschuss aus den sonnenreichen Tagen aufnimmt, nähern Eigenheimbesitzer:innen sich so dem Ziel der autarken Energieversorgung.
Möglicher Autarkiegrad: Circa 90 %
Lohnt sich das Investment: Ja
Hybridheizungen
Eine Hybridheizung kombiniert mindestens zwei Arten der Wärmeerzeugung. Wenn dabei ausschließlich erneuerbare Energien zum Einsatz kommen, handelt es sich um eine EE-Hybridheizung. Diese ist besonders nachhaltig, wird staatlich gefördert und eröffnet den Weg in die Autarkie. Eine sinnvolle Kombination für eine EE-Hybridheizung könnte zum Beispiel aus einer PV-Anlage, einer Wärmepumpe und Windkraft bestehen. Wer zusätzlich noch Gas zum Kochen braucht, könnte auf eine Biogasanlage zurückgreifen.
Möglicher Autarkiegrad: Bis zu 100 %
Lohnt sich das Investment: Ja
Mischformen: Autark Strom erzeugen und heizen
Bei der Stromproduktion entsteht in vielen Fällen Wärme. Wenn diese zu Heizzwecken genutzt wird, spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung. Im Einfamilienhaus kommen dafür zum Beispiel Blockheizkraftwerke infrage, die mit Brennstoffzellen betrieben werden.
Brennstoffzellen
In Brennstoffzellen reagiert ein Brennstoff (z. B. Wasserstoff) mit einem Oxidationsmittel (z. B. Sauerstoff). Dabei entstehen Strom und Wärme. Durch ihren hohen Wirkungsgrad arbeiten Brennstoffzellen sehr effizient.
Der für die Reaktion benötigte Wasserstoff wird oft aus Erdgas generiert (blauer Wasserstoff). Theoretisch kann aber auch grüner Wasserstoff mithilfe einer PV-Anlage gewonnen werden. Überschüssige Solarenergie wird im Sommer als Wasserstoff gespeichert, der im Winter zur Stromproduktion zur Verfügung steht. Damit ist eine autarke Energieversorgung möglich. Der Preis für diese klimaneutrale Lösung ist jedoch relativ hoch, sodass es lange dauert, bis sich die Investition rechnet. Gut zu wissen: Aktuell werden bis zu 35 % der Kosten von Brennstoffzellenheizungen vom Bundesamt für Ausfuhr und Wirtschaftskontrolle BAFA bezuschusst. Ab Januar 2024 gelten voraussichtlich neue Fördersätze.
Möglicher Autarkiegrad: Bis zu 100 %
Lohnt sich das Investment: Eher nein
Nano-Blockheizkraftwerk
Blockheizkraftwerke (BHKW) erzeugen Strom und Wärme ebenfalls nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Die Verbrennung verschiedener Stoffe treibt dabei einen Motor an, der wiederum einen Generator antreibt und so Strom erzeugt. Ein Wärmetauscher erzeugt Warmwasser aus der dabei entstehenden thermischen Energie. Als Brennstoffe dienen vorwiegend Öl, Gas und Holzpellets. Im Einfamilienhaus kommen Nano-BHKWs mit einer elektrischen Leistung von maximal 2,5 kW zum Einsatz. Sie erreichen einen Wirkungsgrad von 90 %.
Die Kosten für Blockheizkraftwerke entsprechen etwa denen von Brennstoffzellen. Baugenehmigungen für die Anlagen werden abhängig vom jeweiligen Bundesland erteilt. Auch hier gilt die Faustregel, dass die Kosten pro erzeugtem kW mit der Größe der Anlage sinken. Gefördert werden können Blockheizkraftwerke mit Krediten der KfW.
Ähnlich wie bei Brennstoffzellen ist die Höhe der Einspeisevergütung vom Brennstoff abhängig. Der Betrieb mit organischen Brennstoffen wie Holzpellets oder Biomasse wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt. Ansonsten greift das KWK-Gesetz.
Möglicher Autarkiegrad: Bis zu 100 %
Lohnt sich das Investment: Wenn das Gebäude ganzjährig einen hohen Wärme- und Strombedarf hat
Förderungen für erneuerbare Energien ab 2024
Effizienzsteigernde Arbeiten an Gebäuden werden staatlich bezuschusst. Dazu zählen sowohl Sanierungsmaßnahmen – wie die Dämmung der Gebäudehülle – als auch der Austausch fossiler Heiztechnik gegen erneuerbare Energien. Die gesetzliche Grundlage ist die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG). Ab Januar 2024 gelten neue Förderrichtlinien mit bis zu 70 % Zuschuss. Den vollen Satz bekommt, wer schnell handelt und über ein geringes Einkommen verfügt. Wie die Förderung funktioniert und was dabei zu beachten ist, lesen Sie in unserem Artikel „Förderung für die Wärmepumpe 2023 und ab 1.1.2024“.
Vattenfall Fazit
Wärme und Strom zu einem großen Teil autark zu erzeugen, ist ein lohnenswertes Ziel: Es steigert die Unabhängigkeit von externen Anbietern und verbessert die Klimabilanz. Komplette Autarkie ist jedoch mit hohen Kosten verbunden und rentiert sich in den meisten Fällen nur über sehr lange Zeit. Eine gute Zwischenlösung für ein Einfamilienhaus ist daher eine Kombination aus Photovoltaik, Stromspeicher und Wärmepumpe.
Unsere nachhaltigen Tarife
Ökostrom
Unser Ökostrom besteht zu 100 % aus erneuerbaren Energien. Wir fördern zu fairen Preisen den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen – mit Ihrer Hilfe.
Zum Ökostrom-Tarif
Solarlösungen
Mit einer eigenen Photovoltaikanlage können Sie Ihr Zuhause mit selbst erzeugtem Solarstrom versorgen. Gemeinsam finden wir die passende Solarlösung für Ihr Zuhause.
Zu den Solarlösungen
Naturgas
Bei unserem Naturgas werden die bei der Verbrennung entstehenden CO2 Emissionen durch den Erwerb von Zertifikaten zu 100 % kompensiert und damit klimaneutral gestellt.
Zum Naturgas-Tarif
Alternative Heizungen sind so gefragt wie nie. Erfahren Sie hier mehr über alternative Heizsysteme wie Wärmepumpen, Solarthermie, Pelletheizungen und mehr.
Für das Gelingen der Energiewende benötigen wir mehr Solarstrom. Gleichzeitig sinkt die Einspeisevergütung aktuell wieder – wenn auch langsamer als früher. Lohnt sich das Einspeisen künftig noch oder sollte man Solarstrom lieber selbst verbrauchen?