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Die Zeit der günstigen Wärmeversorgung ist vorbei

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 GmbH 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.

 

 

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

Abbildung 1: Hausinterne Auslegungssimulation unter Verwendung von regio­na­len Erzeugungsprofilen.

 

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 MW-Bereich 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

 

Ist-Stand:
mitt­le­re Anlagen

Zielpreis:
Großanlagen

 

Investition Elektrolyse

1000

500

€/kW

Vollaststunden durch Erzeugungsprofil

2700

2700

 

Abschreibungszeitraum

15

15

Jahre

Gaspreiserhöhung durch Investition

0,025

0,012

€/kWh

Strompreis Grünstrom ohne Umlagen

0,1

0,06

€/kWh

Gaspreis (inkl. Investition Elektrolyse;
Grünstrompreis und Wirkungsgrad)

0,21

0,12

€/kWh

 

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.

 

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.