Dieser Beitrag verdeutlicht anhand einer vereinfachten Berechnung, dass sich die aktuellen
Kosten für eine lokale, autarke und nachhaltige Strom- und Wärmeversorgung bestehend aus Photovoltaik, Windenergie, Batteriespeichern und Elektrolysesystemen unter passenden Rahmenbedingungen als wirtschaftlich erweist.
Dresden/Freiberg, 10.04.2022 – In der Vergangenheit konnten Endverbraucher aufgrund des Gaspreises in Höhe von 5 bis 8 ct/kWh günstig Heizen. Zusätzlich wurde, bedingt durch die geringere Umweltbelastung von Gas im Vergleich zu Öl und Kohle, eine geopolitische Abhängigkeit zugunsten einer Preisoptimierung in Kauf genommen.
Mit dieser Entscheidung steht Deutschland derzeit vor einer schwierigen Entscheidung ähnlich “Pest oder Cholera”. Auf der einen Seite unterstützen wir als Land durch den Bezug von russischem Gas auf finanzielle Art und Weise Putin als Kriegstreiber.
Andererseits riskieren wir Versorgungsengpässe und flächendeckende Insolvenzen von Unternehmen sowie kleinen und mittleren Energieversorgern. Auch wenn Insolvenzen durch staatlich Absicherungen abgefangen werden können, bleibt das Risiko der Versorgungsengpässe.
Wir als TRICERA energy hoffen, dass Politik und Gesellschaft aufgrund dieser traurigen Situation aufwachen und ein Umdenken hin zu nachhaltigen und regionalen Energiekonzepten, bestehend aus Wind, Photovoltaik, Batteriespeichern und grünem Wasserstoff sowie Biogasversorgung, stattfindet.
Mit diesem Beitrag wollen wir anhand einer vereinfachten Berechnung zeigen, zu welchen Kosten eine nachhaltige regionale Energieversorgung mit Strom und Wärme möglich ist. Zudem zeigt dieser Beitrag, dass Energieversorgung trotz steigender Energieträgerpreise bezahlbar bleiben kann, wenn die entsprechenden Rahmenbedingungen geschaffen werden.
1. Schritt: Integratives Erzeugungskonzept
Um einen willkürlichen Netzausbau zu verhindern und die regionalen, nachhaltigen Energieträger möglichst effizient zu nutzen, ist im ersten Schritt eine optimale Auslegung
der günstigsten Erzeugungsquellen Wind und Photovoltaik notwendig. Zusätzlich sollten kleine leistungsfähige Batteriespeicher zur Sicherstellung der Grundlastversorgung verbunden werden.
Im angefügten Beispiel, dargestellt in Abbildung 1, können ohne signifikante Abregelung an einem Standort in Mitteldeutschland 2700 Volllaststunden im Jahr Energie aus Photovoltaik und Wind erzeugt werden, wobei die Überbauung pro Anschlussleistung das 254 % übersteigen kann.
Abbildung 1: Hausinterne Auslegungssimulation unter Verwendung von regionalen Erzeugungsprofilen.
PV 159% kW/kWp Bedarf
Wind 63% kW/kWp Bedarf
Speicher Leistung 32% kW/kWp Bedarf
Speicher Kapazität 63% kWh/kWp Bedarf
Summe Erzeugung 254% kW/kWp Bedarf
Stromnetz-versorgung 100% kW/kWp Bedarf
2. Schritt: Nutzung nachhaltiger Energie
Im Schnitt werden 80 % des Energiebedarfs für die Wärmeversorgung in Haushalten benötigt (70 % im Fall von Energieffizienzhäusern) (Quelle: Heizspiegel 2020 & Stromspiegel 2019). Somit müssen 80 % der erzeugten Energie gespeichert werden, zum Beispiel über Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Energie zu einem späteren Zeitpunkt als Gas zur Wärmeerzeugung und Stromversorgung bereitzustellen. Im genannten Beispiel durch H2 Blockheizkraftwerke oder H2 Gasturbinen. Unter der Annahme, dass Elektrolyseanlagen einen Wirkungsgrad von 60 % aufweisen, muss der Anteil an erzeugtem Strom von 80 % auf 87 % erhöht werden und lediglich 13 % des erzeugten Stroms kann direkt zur Stromversorgung genutzt werden. Die Kosten für den Netzausbau können zusätzlich signifikant
reduziert werden, wenn die H2-Bereitstellung sowie die Stromerzeugung dezentral bei kleinen und mittleren lokalen Energieversorgern bzw. Energiegenossenschaften mit vorhanden Fernwärme bzw. Gasversorgungssystem geschehen. Dies liegt daran, dass 87 % des lokal erzeugten Stroms über die lokale Elektrolyse genutzt wird. Durch den Einsatz von Blockheizkraftwerken bzw. Gasturbinen wird gleichzeitig die Dunkelflaute im Bereich Strombereitstellung überbrückt.
3. Schritt: Kostenermittlung nachhaltiger Energie Alle Werte beziehen sich auf Eigenverbrauchsanlagen ohne Umlagen, Steuern, etc. Im Fall von regionalen Erzeugungsstrukturen wäre diese Annahme als Forderung hin zur Politik zu verstehen, um ein Anreiz zu schaffen, solche Modelle auch im mittleren bis großen Maßstab zu ermöglichen. Im kleinen Maßstab sind solche Eigenverbrauchsmodelle im Fall, dass alle Komponenten außerhalb des öffentlichen Netzes erfolgt, heute schon denkbar.
Bei der Stromerzeugung aus Abbildung 1 ist es bereits heute möglich, diese für < 10 ct/kWh bei Anlagen im MWBereich für die angegebenen 2700 Volllaststunden bereitzustellen. Zukünftig sind auch Preise < 6 ct/kWh vorstellbar. Durch die geringe Volllaststundenzahl würde die
Investition der Elektrolyseanlagen von 1,2 ct/kWh (500 €/kW) – 2,5 ct/kWh (1000 €/kW)
bedeuten. Unter Berücksichtigung dieser Größen und des Elektrolysewirkungsgrades
von 60 % ergeben sich Gaspreise von 12 ct/kWh – 21 ct/kWh (vgl. Tabelle 1).
Tabelle 1 Kostenberechnung Gasbereitstellung H2: https://tricera.energy/news/die-zeit-der-guenstigen-waermeversorgung-ist-vorbei/
Fazit: Kostenermittlung grüne Energie für Wärmeversorgung
Eine nachhaltige autarke Wärmeversorgung ist mit heutiger Technologie regional und unabhängig von geopolitischen Interessen durch die aktuell hohen Spotmarkt-Preise für Gas möglich. Ein Rückgang auf frühere Gaspreise von 5 ct/kWh – 8 ct/kWh ist durch die CO2-Besteuerung sowie weitere geopolitische Spannungen nicht zu erwarten. Somit sollten sich alle Menschen in Deutschland darauf einstellen, dass sich die Gaspreise in der Zukunft bei Werten von 8 ct/kWh bis 10 ct/kWh einpendeln. Wenn die Regierung geeignete Investitionsförderungen aufsetzt, wäre eine Umstellung auf komplett grüne regionale Energieversorgung heute schon möglich und Deutschland könnte in diesem Segment weltweiter Vorreiter bei der Transformation werden.
Abbildung 2: Durchschnittlicher Gaspreis für Endverbraucher
Schlusswort
Mittelfristig wird ein umfangreicher Ausbau des vorhandenen Wind- und Photovoltaikpotentials
in Einklang mit der aktuellen Bewirtschaftung notwendig. Die Gemeinden und Flächeneigentümer sollten ihrer gesellschaftlichen Pflicht nachkommen und mindestens 2 bis 5 % ihrer Flächen für die regenerative Erzeugung durch innovative Gesamtkonzepte bereitstellen. Gern unterstützen wir von TRICERA energy entsprechende lokal angepasste Konzepte zu entwickeln, welche sowohl die aktuelle Bewirtschaftung also auch die Wärmeversorgung und damit eine gesamtheitliche Energieversorgung berücksichtigt.
Über TRICERA energy
TRICERA energy GmbH ist ein junges, aufstrebendes Unternehmen aus Sachsen, das sich auf die Planung und Errichtung von Batteriespeichern (Industriespeicher bis Großkraftwerkspeichern) sowie die Entwicklung von Nachhaltigen Gesamtenergiekonzepten für Kommunen und Eigentümern spezialisiert hat. Mit seinen strategischen Partnern ist die TRICERA dabei in den kompletten Wertschöpfungsprozess der Batterien sowie den Gesamten Kraftwerksbau (Wind, PV, Biogas und Elektrolyse) eingebunden.
Für sein nachhaltiges Batteriekonzept hat das Unternehmen zudem den eku – Zukunftspreis 2021 gewonnen. Ein junges und innovatives Team, dessen Mitarbeiter über mehr als zehn Jahre Erfahrung im Bereich der regenerativen Energien verfügen, ist in den Kernmärkten Deutschland und Großbritannien aktiv. Derzeit baut das Unternehmen unter anderen Sachsens größten Batteriespeicher in Freiberg.