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Ein typischer Tagesverlauf im Winter der vom Netz entnommenen und eingespeisten Stromleistung (in Watt) mit Aufladung eines Elektroautos zwischen 21 und 6 Uhr

Optimierung des Strom- und Gasverbrauchs mit einem Blockheizkraftwerk (BHKW) Remeha eVita 25 s mit Microgen-Stirling-Motor

Seit September 2012 - mehr als 49000 Betriebs-h fast störungsfrei - wurden entsprechend viele kWh Strom erzeugt, die zu >90 % im Haus verbraucht werden.
Die Amortisationszeit liegt deshalb abhängig von der Gesamtinvestition bei wenigen Jahren und deutlich unter der einer Fotovoltaikanlage.

Stand 18.09.2021

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Beate und Wolfram Kothe BHKW

Münsterlandstraße 41
45770 Marl
Telefon: +49 2365 32511


Design:
Nadja Kothe | TYPOVILLA, Marl



Wir beraten Sie gerne und freuen uns auf einen Erfahrungsaustausch
























oben: Ein typischer Tagesverlauf der vom Netz entnommenen und eingespeisten Stromleistung (in Watt) mit Aufladung eines Elektroautos zwischen 21 und 6 Uhr.

Unser Beitrag zum Klimawandel (Reduzierung von Treibhausgasen) und zur Energiewende

zeigt, daß sich Ökologie und Ökonomie nicht ausschließen. Durch diverse Maßnahmen konnten die gesamten Energiekosten (Strom, Gas, Treibstoff) - bei gleichzeitiger erheblicher Reduktion des CO₂-Ausstoßes - ohne aufwendige Isolierungsmaßnahmen - am Haus mehr als halbiert werden:

• Erfahrungen mit dem Betrieb des Blockheizkraftwerkes (BHKW) Remeha eVita 25 s und dem Microgen-Stirling-Motor

Seit September 2012 betreiben wir ein Blockheizkraftwerk, das bis heute mehr als 49000 Betriebs-h fast störungsfrei gelaufen ist und entsprechend viele kWh Strom erzeugt hat, die zu >90 % im Haus verbraucht werden. Zur Verdeutlichung: In einem Auto mit einem Verbrennungsmotor müßte man mit den selben Betriebs-h und gleichmäßigen 100 km/h 4,7 Millionen km fahren, wenn der Motor so lange halten würde. Als Gesamthaltbarkeit des Stirlingmotors werden mindestens 80000 Betriebsstunden erwartet, d.h. er hält damit mindestens 10x so lange wie ein Otto-/Dieselmotor.
Die Amortisationszeit ist abhängig von der Gesamtinvestition und liegt bei guter ingenieurmäßiger Planung bei wenigen Jahren. Da jedes Haus eine Heizung benötigt, sollte dieser Optimierungsschritt als erstes angegangen werden und ist speziell bei Renovierung deutlich lukrativer als eine Fotovoltaikanlage. weiterlesen
seit über 49000 h in Betrieb
Seit über 49000 h in Betrieb

• Optimierung des Eigenstromverbrauchs mit OpenHAB und RaspberryPi

Der vollständige Eigenverbrauch des erzeugten Stroms ist das Wirtschaftlichkeitsziel, das durch zeitweise Lastabschaltung z.B. Kühlgeräte und Verlagerung von Trockner-, Spül- und Waschmaschinenbetrieb, Laden der Akkugeräte und Elektroauto etc. in lastschwache Zeiten von anfangs ca. 55 % auf über 90 % gesteigert wurde. Dabei muß man erst einmal üben, die Stromverbraucher so zu verwenden, daß sie nicht gleichzeitig einen hohen Spitzenstrom benötigen. weiterlesen

• Smarte Zähler, lastabhängige Tarife, Smart Home und Hausbatterie

Energieeinsparung muß nicht verordnet werden. Wenn Smartzähler verpflichtend für die Verbraucher eingeführt werden, ohne daß überhaupt Vorteile für ihn direkt erkennbar sind, wird hier gezeigt, was man selber daraus machen kann. weiterlesen

• Elektroauto

Wenn man CO₂ und weitere gesundheitsschädliche Abgase vermeiden will und den erheblichen Stromverbrauch und Gasverluste vom Bohrloch bis zur Zapfpistole hinzurechnet, kommt man an einem Elektroauto und nachhaltiger Stromerzeugung nicht vorbei. Deshalb paßt es hervorragend zu einem Blockheizkraftwerk, da es erheblich zum vollständigen Eigenverbrauch beitragen und durchaus mehr als 2000 €/a im Vergleich zu einem Otto-/Diesel-, Hybrid-Auto sparen kann. weiterlesen

• Fotovoltaikanlage

Eine Fotovoltaikanlage wäre eine optimale Ergänzung zu einem BHKW, da sie außerhalb der Heizperiode die Eigenstromversorgung übernehmen kann. Mit zweistelligen Amortisationsjahren und den derzeitigen politischen Vorgaben mit ständigen nachgelagerten Eingriffen ist sie ein Investitionsrisiko. weiterlesen

• Anmerkungen zur Energiewende

Von der Bundesregierung erwartet man klare strategische Ziele. Man kann aber nicht erkennen, was sie mit der Energiewende vor hat.
Es gibt viele unkoordinierte Einzelmaßnahmen (Subventionen, Steuerpolitik, Umweltgesetze, Mieterstrom, etc. mit einem riesigen bürokratischen Aufwand) die häufig nach kurzer Zeit teilweise rückwirkend wieder geändert werden und Investoren abschrecken. Doch gibt es einen Hoffnungsschimmer: weiterlesen

• Fazit

Eine Investition ins eigene Haus ist immer eine sichere Geldanlage mit guter Rendite und trägt zur Energiewende bei.
Wir beraten Sie gerne, was man jetzt schon tun kann: weiterlesen
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Erfahrungen mit dem Betrieb des Blockheizkraftwerkes (BHKW) Remeha eVita 25 s und dem Microgen-Stirling-Motor

Das Remeha eVita 25 s BHKW mit 1 kW Elektro- und 26 kW maximaler Wärmeleistung (davon Microgen-Stirling-Motor ca. 6 kW) passt zu Häusern und Gebäuden mit Wärmebedarf >25000 kWh/a und Stromverbrauch >5000 kWh.
Leider wird diese Kombination nicht mehr gebaut. Stattdessen wird jetzt hier die Brennstoffzellenheizung angeboten, die allerdings 30% weniger Generatorleistung hat und ca. 10 t€ teurer ist. Da beim Stirlingmotor inzwischen 50% höhere Generatorleistung Stand der Technik ist und Kaskadenschaltungen machbar sind, ist er für größere Verbräuche an Heizung und Strom wegen seiner langen Lebensdauer nach wie vor die erste Wahl, da die Wirtschaftlichkeit nur von Eigenstromerzeugung und -verbrauch abhängig ist.
Der Stirlingmotor läuft bei Wärmeanforderung immer. Der Zusatzbrenner wird nur zugeschaltet, wenn die Heizleistung des Stirling nicht ausreicht. Falls während des Betriebes Probleme mit dem Stirling auftreten und er mit Fehlermeldung temporär außer Betrieb genommen wird, schaltet sich automatisch der Zusatzbrenner (normale Brennwertheizung) ein und liefert bis zu 75% der Heizleistung, so daß immer ein Notbetrieb gewährleistet ist.

Remeha eVita 25 s Remeha eVita 25 s innen ohne Verkleidung mit Stirlingmotor unten und Brennwertwärmetauscher oben Pufferbehälter für Heizung und Warmwasser mit Heizwasserverteilung
Der Pufferbehälter (Schichtspeicher) muß sorgfältig auf die zu erwartende Spitzenlast bei Warmwasser und Heizung ausgelegt werden. Ziel ist ein möglichst durchgehender Betrieb des Stirlingmotors zur konstanten Stromversorgung und ausreichend Volumen bei der Warmwasserversorgung (Durchlaufwärmetauscher).

Remeha eVita 25 s
Die Heizkreise sollten so aufgeteilt werden, daß ein Teillastbetrieb möglich ist und vom Stirlingmotor im 24 h-Betrieb immer die maximale Wärme abgenommen werden kann.

Der Microgen-Stirling-Motor hat mit 46 dB ein Geräuschniveau wie eine Spülmaschine und kann auch in einem Kellerraum unterhalb eines Schlafzimmers betrieben werden, ohne zu stören.
Remeha eVita 25 s Remeha eVita 25 s So sieht ein neuer microgen-Stirlingmotor aus Nach 46000 Betriebsstunden: Deutlich sieht man am Kopf die Laufspuren des Kondensats. Im Hintergrund rechts der alte Wärmetauscher mit dem rostigen undichten Flansch Der ausgetauschte Motorkopf mit Isolation Der ausgetauschte Motorkopf mit Isolation konnte nach Austrocknen weiterverwendet werden Die orange bzw. schwarze Dichtung am Heizkopf und der (teure) Keramikkopf mußten zwei mal außerplanmäßig ausgetauscht werden. Ursache war eine fehlerhafte Schweißnaht am Wärmetauscher des Remeha-Brennwertgeräts über dem Stirlingmotor. Durch diese konnte das rücklaufende säurehaltige Kondensat aus dem Rauchgas auf den Keramikkopf tropfen und die Isolation zerstören. Dieser konnte nach Austrocknen weiterverwendet werden
Um die weiteren Auswirkungen auf den Stirlingmotor und den Zustand nach 46000 Betriebsstunden genauer zu untersuchen, wurde ein Austauschmotor kostenlos von Microgen geliefert. Lediglich die Einbaukosten mußten bezahlt werden. Inzwischen liegt der Microgen-Untersuchungsbericht vor, der weitere reparable Korrosionsschäden am Thermokopf, verursacht durch das Leck am Wärmetauscher, gefunden hat.

Beim Ersatz der Gasbrennwertheizung durch dieses BHKW wurde die gesamte Heizungsanlage, die vorher über 25 Jahre im Betrieb war, renoviert (Austausch der (fast verstopften) Heizverteiler, Einbau von Hocheffizienzpumpen, Ersatz des Warmwasserbehälters durch einen Pufferbehälter (Schichtspeicher) mit Durchlaufwärmetauscher, kompletter hydraulischer Abgleich, selbstlernende Steuerung der Warmwasserumwälzpumpe etc.). Allein durch diese Maßnahmen wurde eine Einsparung von mehr als 15% Erdgas und 500 kWh/a Strom realisiert. Als Zusatzschaltung kann in Schwachlastzeiten (von März bis Oktober) auf ausschließlichen Stirlingbetrieb umgestellt werden, um den Nutzungsgrad zu erhöhen. So werden regelmäßig ca. 5000 (max. bis 6000) Betriebsstunden/a erreicht. Davon entfallen ca. 90% auf die Heizperiode von September bis April.

Wichtig ist auch die Auswahl eines geeigneten Wartungsfachmanns. Die Installateure können zwar den Brennwertteil warten, aber beim Stirlingmotor ist man auf den Werkskundendienst, der hier hervorragend funktioniert hat, angewiesen. Dieser verfügt über die regelmäßigen Softwareupdates und hat das know-how von vielen leider undokumentierten Einstellmöglichkeiten. Bei Reparaturarbeiten ist man zwingend auf ihn angewiesen.

Neben der technisch optimalen Auslegung und Betriebsweise ist auch die steuerliche Seite und die aktuelle Subventionspolitik durch kfW, Bafa, Bundesland, Energieversorger etc. vorher sorgfältig zu prüfen. Durch Subventionen, günstige Darlehen, Umsatzsteuererstattung und steuerliche Abschreibung liegen die Netto-Beschaffungskosten im Bereich einer normalen Brennwertheizung mit Pufferspeicher. Die Folgekosten (Betrieb und Reparatur) profitieren von der steuerlichen Absetzbarkeit und der Umsatzsteuererstattung.

Wenn man den Eigenverbrauch optimiert und evtl. noch Strom an Mieter oder Nachbarn verkaufen kann, liegt die Amortisationszeit bei wenigen Jahren und weit unter der technischen Lebensdauer. Die Photovoltaik schneidet hier wesentlich schlechter ab.

Als Ergänzung hätten wir uns gewünscht:
• bessere Installateur-Betreuung vor Ort bei der Routinewartung und Reparatur
• mehr Interesse und Zusammenarbeit mit dem Gerätehersteller bei Feedback und Verbesserung des BHKW speziell Fahrweise und Optimierung Stirlingmotors
• eine deutlich verbesserte Dokumentation zur Bedienung des Geräts, um die Fahrweise des Stirlings zu optimieren
• eine vorausschauende und selbstlernende Fahrweise unter Verwendung der Wetterdaten und des Heizverhaltens mit Ausnutzung des vorhandenen Puffervolumens und der Temperaturgrenzen Bestandteil. Diese sollte den gleichmäßigen und schonenden Einsatz des Stirlingmotors und gleichzeitig sinnvolle Stromversorgung gewährleisten.
• eine höhere elektrische Leistung des Stirlingmotors mit verbessertem Teillastverhalten. Hier gibt es bei Microgen interessante Weiterentwicklungen

Optimierung des Eigenstromverbrauchs mit OpenHAB und RaspberryPi

Der Eigenverbrauch konnte durch zeitweise Lastabschaltung z.B. Kühlgeräte und Verlagerung von Trockner-, Spül- und Waschmaschinenbetrieb, Laden der Akkugeräte, Aufladung Elektroauto etc. in lastschwache Zeiten von anfangs ca. 55 % auf über 90 % gesteigert werden. Dabei muß man erst einmal üben, die Stromverbraucher so zu verwenden, daß sie nicht gleichzeitig einen hohen Spitzenstrom benötigen. Parallel dazu wurde gezielt auf LED-Beleuchtung und energiesparende Elektro- bzw. Akkugeräte umgestellt.
Wichtig dabei ist nicht die kurzzeitige Spitzenlast des Gerätes, sondern der Dauer- oder Standby-Verbrauch. Speziell muß auf den Standby-Verbrauch geachtet werden, da die Geräte (Fernseher, Herde, Rollläden, Ladegeräte, Computer, Heizung, Smart-Home-Einrichtungen…) mit Standby 8760 h/a am Netz sind und selbst bei Kleinverbräuchen einen Großteil (ca. 30%) des Energieverbrauchs ausmachen. Insgesamt konnte der Stromverbrauch dadurch um ca. 25 % gesenkt werden.

Die konstante ganztägige elektrische Leistungsabgabe des Microgen-Stirling-Motor erreicht man durch möglichst gleichmäßige Heizungseinstellung ohne Nachtabsenkung (Sie ist hier kontraproduktiv und führt zu niedrigeren Betriebszeiten des Stirlings). Die gleichmäßige Leistungsabgabe von 1 kW elektrisch hat den Vorteil, daß während der Heizperiode dauerhaft die Grundlast (Heizungselektrik mit Pumpen, Standby, Kühlgeräte, etc.) mit billigem Strom versorgt werden kann, ohne auf eine Hausbatterie oder aufwendige Smart-Home-Elektronik angewiesen zu sein.
Das temporäre Ausschalten von nicht benötigten Verbrauchern in Hochlastzeiten kann durch Zeitschaltuhren erfolgen, so daß man eine dauerhafte Glättung des Stromverbrauchs erreicht, aus dem nur kurzzeitige Stromspitzen herausragen. Bei modernen Elektrogeräten wie Spül-, Waschmaschinen und Trocknern ist heute eine Zeitsteuerung im allgemeinen eingebaut, die man nach etwas Übung gezielt zur Stromglättung in lastschwachen Zeiten benutzen kann. Optimal wäre eine automatische Steuerung durch Smart-Home unter Einbeziehung von Wetterdaten und Puffervolumen.

Wer von einer stromgeführten Echtzeitsteuerung des BHKWs mit dem Ziel eines 100%igen Eigenverbrauchs träumt, stellt schnell fest, daß der nächste Optimierungsschritt (Onlinesteuerung des BHKWs) oder der Verbraucher mit Smart-Home-Komponenten) mangels geeigneter Schnittstellen und Apps schwierig ist.

Wenig hilfreich war das dabei Smart Meter EDL 21 (Zweirichtungszähler), das von Westnetz (Innogy) bei Inbetriebnahme des BHKW eingebaut wurde. Wer im Zeitalter des Computers oder Internet Ethernet, USB oder WLAN zur direkten Anbindung eines Routers und eine App auf dem Computers oder iPhone erwartet hätte, wurde bitter enttäuscht. Die Bedienung erfolgt durch Lichtimpulse mit der Taschenlampe. Allein die Eingabe der PIN erinnert an frühere Versuche mit Morsezeichen. Die Auslesung der laufenden Einspeise- und Verbrauchsdaten ist ebenfalls nur mit Lichtimpulsen oder über kostenpflichtige Dienstleister möglich. An eine Echtzeitsteuerung der Verbraucherseite ist auf diese Weise nicht zu denken. Fertige Lösungen wurden bisher nicht angeboten.

Allerdings werden im Internet pfiffige Open-Source-Lösungen auf Basis eines verbrauchsgünstigen RasperryPi und Impulszählers (Optokoppler) (Anschaffungkosten ca. 100 €) mit Open-Source-Lösungen OpenHAB, Volkszähler etc. gezeigt, die ein mit Programmierung Vertrauter durchaus selbst installieren kann und in die auch viele andere Smart-Home-Geräte mit eingebunden werden können.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Verbrauchsdaten im eigenen Hause bleiben und für Optimierungszwecke, Echtzeitsteuerung etc. direkt verwendet werden können. Gleichzeitig kann der aktuelle Stromverbrauch, Zählerstand etc. von allen Handys, iPads und Computern im WLAN-Netzwerk online verfolgt werden.
Da der RaspberryPi mit dieser Aufgabe bei weitem nicht ausgelastet ist, kann er weitere Aufgaben übernehmen, wie z.B. Steuerungsaufgaben, Netzwerkfilter mit Pihole zum Schutz vor Tracking und Werbung für alle internetfähigen Geräte im Haus.

Zur Analyse und Änderung des eigenen Verbrauchsverhaltens wurde hier eine Lösung mit OpenHAB, RasperryPi und Optokoppler realisiert, die in c´t Heft 8 2018 S. 160 ausführlich beschrieben ist:

Typischer Stromverbrauch über 24 h an einem Sommertag im August
Ein typischer Tagesverlauf der vom Netz entnommenen Stromleistung (in Watt) an einem Sommertag im August. Deutlich sind die Laufzeiten des Stirlingmotors zu sehen (Peak nach unten). Zu den Zeiten, an denen die 0-Watt-Linie unterschritten wird, wird Strom ins Netz abgegeben. Gut ist auch die Grundlast des Gebäudes von ca. 500 W im Sommerbetrieb zu sehen.
Weiter werden Zählerstand, Verbrauch seit letzter Ablesung und die aktuell entnommene Leistung als Zahlenwert und Diagramm können online auf PC, iPad und iPhone verfolgt werden.

Typischer Stromverbrauch über 24 h an einem Herbsttag im September
Im September bei eingeschalteter Heizung ist der Stirlingmotor nicht kontinuierlich in Betrieb, da nicht genügend Wärme abgenommen wird. Hier würde ein größerer Pufferbehälter zur kontinuierlichen Betriebsweise des Stirling helfen. In der Nacht gegen 2 Uhr läuft die Spülmaschine mit ihren zwei Heizperioden.

Typischer Stromverbrauch über 24 h an einem Wintertag im Oktober
An einem Wintertag im Oktober läuft der Stirlingmotor 24 h und die Verbrauchskurve verschiebt sich um die aktuelle elektrische Leistung des Stirlingmotors nach unten. Durch ein die ganze Nacht gezielt eingeschaltetes Trocknungsgerät wird ein nahezu 100%iger Eigenverbrauch erreicht.


Typischer Stromverbrauch über 24 h an einem Wintertag im Februar
An einem sehr kalten Wintertag im Februar läuft in der Nacht neben den Standbys gegen 1 Uhr nur die Spülmaschine. Morgens gegen 8 Uhr werden vor der Abfahrt die Batterie und das Elektroautos mit Netzstrom vorgewärmt.

Ziel ist der vollständige Eigenverbrauch des selbsterzeugten Stroms und die optimale Nutzung zukünftiger lastvariabler oder tageszeitabhängiger Verbrauchstarife. OpenHAB liefert die dazu notwendigen Informationen und Daten für eine Automatisierung.

Smarte Zähler, lastabhängige Tarife, Smart Home und Hausbatterie

Es werden z.B. Smartzähler verpflichtend für die Verbraucher eingeführt, ohne daß überhaupt Vorteile für ihn erkennbar sind. Wenn man aber die Energieversorger nach entsprechenden lastabhängigen Tarifen fragt, ist Funkstille. Nach §40 EnWG sind sie eigentlich seit 2010 dazu verpflichtet.
Gelsenwasser bietet seit kurzem einen um ca. 25% verbilligten Ladetarif nur für Elektroautos für die Zeit von 20 Uhr abends bis 6 Uhr morgens an. Rechnet man die Zusatzkosten für zusätzliche Zähler und Grundgebühren mit ein, lohnt sich der Vertrag für den Normalfahrer überhaupt nicht. Hier sind günstigere Ganztagestarife anderer Anbieter kostengünstiger.
Auch muß sich der Verbraucher im klaren sein, daß er sein komplettes Verbrauchsverhalten ändern muß, um überhaupt Kostenvorteile zu erzielen. Das muß eingehend geübt werden und es erfordert Verbrauchsdisziplin, wenn man Spitzenlasten vermeiden will.

Wer geglaubt hat, daß die Verbrauchsablesung automatisch über Netz durch Westnetz erfolgt: Neben der Ausfüllung regelmäßig zugeschickten Ablesekarten, war auch die Verbrauchseingabe per Internet möglich. Trotzdem kamen noch regelmäßig Ableser ins Haus. Briefliche Anfragen bei Westnetz, diesen Unsinn abzustellen, wurden nicht beantwortet. Die neueste Ablesevariante ist das Photographieren der Zähler durch den Ableser mit dem Handy. (Ob dabei eine selbst entwickelte App verwendet oder nur photographiert wurde, war nicht ganz klar.)

Wie und wann Innogy so ein „Smart Home” erreichen will, bleibt schleierhaft. Die Betriebsergebnisse von Innogy und der Verkauf an EON zeigen, wie schlecht dieser Konzern aufgestellt ist.

Die Gerätehersteller für Smart Home sind noch garnicht so weit und wenn, dann bieten sie eigene teure unkompatible Lösungen an. Was nützt einem z.B. eine abschaltbare Steckdose zum Lastabwurf bei einem Tiefkühlschrank, wenn dieser nach dem Einschalten jämmerlich piept, weil „Stromausfall” war.
Auch darf man nicht den administrativen Aufwand beim Betrieb und Wartung dieser Systeme unterschätzten. Die vorausgesagten Enegieeinsparungen und die Bequemlichkeitsvorteile sind häufig nur Theorie, da die baulichen Voraussetzungen fehlen (größere Wärmetauscherflächen um eine Aufheizung in kurzer Zeit zu realisieren, fehlende Stromversorgung für Hilfsenergie…). Negativ ist auch erhebliche Strommehrverbrauch durch Standby der Smart-Home-Geräte.

Statt die Steckdosen der Verbraucher zu steuern, ist die Pufferung von Strom bei den immer billiger werdenden Hausbatterien viel einfacher und weniger störsanfällig. Waren die Preise vor kurzem bei wenigen kWh Kapazität noch bei annähernd 10 T€, bietet die Firma Tesla mit einem 13-kWh-Powerwall für 6700 € an. In wenigen Jahren laufen die Förderungen der ersten Solaranlagen aus. Neue dürfen ohne Stromspeicher nicht installiert werden. Die Betreiber werden sehr schnell auf Stromspeicher umstellen, wenn sie statt 50 ct nur noch ca. 4 ct (nach Leipziger Strombörse) pro kWh vergütet bekommen. Insbesondere dann, wenn sie die Umsatzsteuer zurückerhalten, das Gerät steuerlich abschreiben oder sogar staatliche Förderung über kfw erhalten könnnen.

Die mögliche Lösung ist ein Stromspeicher (Hausbatterie oder der Akku eines Elektroautos mit bidrektionaler Lademöglichkeit) als Pufferspeicher. Bei genügend großer Kapazität und Leistungsabgabe kann man diese „Problemchen” vergessen. Bei möglicher autarker Betriebsweise hat man das ideale Notstromaggregat. Wenn dann auch noch die Stromversorger - wie bereits im Ausland üblich - lastvariable oder tageszeitabhängige Stromtarife anbieten, wird der Siegeszug der Stromspeicher nicht aufzuhalten sein. Die damit verbundene Glättung der Stromspitzen im Netz ist ein erwünschter Nebeneffekt, der viele Spitzenlastkraftwerke überflüssig werden läßt.

Inzwischen werden von Firmen wie awattar oder Voltego diese tageszeit- und lastabhängigen Tarife vermarktet, die auch evtl. vorhandene Batteriespeicher z.B. Elektro-PKW als Zwischenspeicher nutzen. Ob die geringe Kostendifferenz zu den Normaltarifen dauerhaft günstiger Anbieter wie z.B. Stadtwerke Flensburg den technischen und Überwachungsaufwand aufwiegt, muß jeder selber ermitteln.

Elektroauto

Die Steuerbarkeit/Automatisierung von Ladeleistung (1,2 bis 11 kW Wechselstrom) und -zeit ist normalerweise im Auto integriert. So kann Elektroauto erheblich zum vollständigen Eigenverbrauch des erzeugten Stroms beitragen. Die Stromkosten können bei optimaler Ladestrategie durchaus in den Bereich unter 1 € pro 100 km kommen.

Eine separat abgesicherte 230 V Schuko-Steckdose mit maximal 10 A (oder besser die blaue einphasige 230-V-CEE Campingdose mit 16 A) ist für den Normalfahrer mit ø 40 km/Tag mehr als ausreichend, da über Nacht in 12 h bis zu 200 km (320 km) Fahrstrecke aufgeladen und so Lastspitzen im Haus/Netz vermieden werden können. Bei Spontanfahrten über mehrere hundert Kilometer reicht es aus, daß die Autobatterie so weit geladen ist, daß man sicher die nächste Schnelladestation errreichen kann. Bei Tesla befinden sich im 60-km-Umkreis 4 Schnelladestationen mit je bis zu 20 „Superchargern”. Dort kann man mehr als 100 x schneller aufladen als zu Hause.

Die Diskussion über teure 22 kW-Ladestationen oder zeitweise Zwangsabschaltung bei Lastspitzen ist deshalb für viele überflüssig. Bei bidirektionaler Lademöglichkeit (die aber kaum ein Hersteller von Elektroautos anbietet) hätte man sogar eine Hausbatterie, die den Eigenstromverbrauch weiter erhöhen und dadurch weitere Lastspitzen im Netz vermindern kann.

Aufladung eines Elektro-PKW in einer Winternacht im Februar zwischen 21 und 6 Uhr
Die i.a. vorhandene Ladeleistungs- und -zeitsteuerung des Elektro-PKW bietet eine weitere Möglichkeit den Eigenverbrauch durch Nutzung der lastschwachen Zeiten (hier 21-6 Uhr) zu steigern.

In Verbindung mit Steuerfreiheit und deutlich reduzierten Wartungs- und Reparaturkosten (Ölwechsel und -filter, Glühkerzen, Auspuff, Partikelfilter, Wasserpumpe, Bremsbeläge und -scheiben…) kann man im Vergleich zum Vorgängerdiesel bei >15 tkm/a durchaus 2000 bis 3000 €/a sparen. Auf die Lebensdauer des Autos gerechnet reduziert sich der Kaufpreis um bis zu 30000 € und man fährt ökologisch und ökonomisch deutlich günstiger als vergleichbar große Verbrenner und Plugin-Hybride. Bei letzteren muß man bei intensiver täglicher Nutzung damit rechnen, daß schon nach ca. 3 Jahren ein Batterietausch wegen nachlassender Kapazität fällig werden kann, da über 1000 Ladezyklen erreicht werden.

Wenn man ein Stadtauto braucht, ist die Auswahl groß. Wird ein auch langstreckentaugliches Auto benötigt, kommen im bezahlbaren Bereich nur wenige Modelle in Frage. Hauptknackpunkt ist die europaweite Ladeinfrastruktur und die Mode, übergewichtige Fahrzeuge mit einem Luftwiderstand (= cw-Wert x Stirnfläche) wie ein „Scheunentor” anzubieten (bei den Verbrennern fällt mindestens 40%-Mehrverbrauch zu vergleichbar großen Limousinen und Kombis mit übergroßem Tank nicht so schnell auf, um weit zu kommen). Bei den Elektroautos wird die Reichweite entsprechend reduziert.

Als Beispiel: Der VW-Tiguan hat ca. 40% mehr Luftwiderstand und ist >10% schwerer als der vergleichbare VW-Passat. Im Vergleich zu der „Bestmarke” bei den serienmäßigen PKW-Modellen ist der Tiguan sogar über 80% schlechter. Bei vielen Fahrzeugtypen ist man beim Luftwiderstand wieder auf dem Niveau eines VW-Käfers gelandet. Den Autokäufern ist gar nicht klar, daß sie die Entscheidung statt eines gleich großen Kombi einen SUV zu kaufen leicht über 10000 € mehr Betriebskosten über die Lebensdauer kostet.

So lange noch Autos verkauft werden dürfen, deren Luftwiderstand mehr als 300% über dem Stand der Technik und deren Leergewichte bis zu 2,5 t liegen, besteht wenig Hoffnung. Wenn die Autohersteller nur Luftwiderstand und Gewichte ihrer Autos auf ein vernünftiges Maß absenkten, bräuchten sie an ihren Verbrennungsmotoren nichts zu ändern und hielten die CO2-Grenze ohne Strafzahlungen ein.

Gleichzeitig weisen die Hersteller in Ihren Hochglanzprospekten noch den veralteten NEFZ-Wert aus, der deutlich geringere (ca. 20%) Verbräuche als der realistischere WLTP-Wert vorgaukelt, der aber im Zyklus kaum Geschwindigkeitsanteile über 100 km/h hat. So darf man sich selbst bei gemäßigter Fahrweise nicht wundern, daß man schon weniger als 200 statt 450 km nach NEFZ an die Schnellladestation muß, sofern eine frei ist, funktioniert und man die richtige einer Vielzahl von Ladekarten dabei hat. So traut man sich kaum aus der Stadt heraus (eine Fahrt nach Köln und zurück (ca. 200 km) wird schon zur Zitterpartie) oder muß bei größeren Strecken viel Wartezeit für Ladepausen einplanen, wenn man überhaupt bis zum Ziel gelangt.

Eine gute Übersicht über die Langstreckentauglichkeit der marktgängigen Elektro-PKW bekommt man mit dem „A Better Routeplanner”. Damit können virtuelle Fahrten weltweit geplant und Fahr-/Ladezeiten und -kosten der aktuell angebotenen Elektroautos miteinander verglichen werden.

Schnelladestation in Rade bei Hamburg Schnelladestation in Køge bei Kopenhagen
So sieht es an vielen Schnellladestationen aus. Hinter 8 und mehr Tesla-Superchargern mit 150 bis 250 kW Ladeleistung (wo nur Teslas geladen werden können) steht eine weiße rechteckige Schnellladestation für den Rest der Elektrofahrzeuge inklusive Tesla: „Vorsprung durch Technik” oder „Freude am Fahren/Aufladen”

Auch sind vernünftige Ladeverträge mit den Energieanbietern sowohl im Hause (Ökostrom mit Zertifikat) als auch unterwegs Voraussetzung, um keine Überraschungen mit 4 bis 5x höheren (bis zu 1,29 € pro kWh) Strompreisen zu erleben. Da kosten 100 km Autobahnfahrt schon mal 30 bis 40 €.

Durch die richtige Ladestrategie kann man Ladeverluste vermeiden und gleichzeitig die Batterie schonen. Hierzu sollte man sich in den entsprechenden Foren des jeweiligen Elektro-PKW informieren.

Auch ist die Diskussion über fehlende Stromkapazität im Netz zur Aufladung von Elektroautos ist nur eine Frage der Gleichzeitigkeit. EON hat dazu erklärt schon heute bis zu 15 Mio E-Autos aufladen zu können,. In mehreren Großversuchen in Siedlungen wurde aber durch intelligentes Lademanagement der Nachweis erbracht, daß viele Elektroautos über Nacht aufgeladen werden können ohne das Netz zu überlasten, wenn man statt Gleichzeitigkeit den Ladezeitbeginn sinnvoll auf den Bedarf anpaßt.

Betrachtet man allein den Stromverbrauch bei der Treibstoffherstellung vom Bohrloch bis zur Zapfhahn: Für den Durchschnittsverbrauch von 7 l auf 100 km werden 11 kWh benötigt (So viel Strom verbrauchen Autos mit Verbrennungsmotor! auf 100 km). Damit allein käme ein Elektroauto mehr als 50 km weit. Hinzu kommen die erschreckend hohen Energieaufwände und Emissionen beim Up- und Downstream (Abfackeln, Cracken …), die bei nachhaltiger Stromerzeugung komplett wegfielen.

Fotovoltaikanlage

Die Fotovoltaikanlage wäre eine optimale Ergänzung zu einem BHKW, da sie außerhalb der Heizperiode die Eigenstromversorgung übernehmen und erheblich zur Energiewende beitragen kann, wenn sie flächendeckend eingesetzt wird. Sie erreicht aber mit 25-30% ohne und max. 70% mit Hausbatterie und Elektroauto bei weitem nicht die Eigenstromverbräuche, wie das mit dem Stirling-BHKW möglich ist. Die Anbieter rechnen zweistellige Amortisationsjahre vor, wobei die Erneuerung der teuren Batterie nach ca. 15 Jahren, wenn die 1000 bis 1500 Ladezyklen erreicht sind, und unerwartete Reparaturen nicht berücksichtigt sind.

In Verbindung mit einem Elektroauto ist sorgfältig zu prüfen, wie die Steuerung der Aufladung erfolgen soll, da zu dem meisten Spitzenerzeugungszeiten evtl. das Elektroauto unterwegs ist. Auch mit einer großen Hausbatterie kann die Aufladung nur mit Fotovoltaikstrom nicht sichergestellt werden. Hier sind evtl. die lastabhängigen Tarife die sinnvollere Alternative, da sich die Amortisation der Fotovoltaikanlage nicht mehr rechnet.

Dabei kann man vorstellen, welchen riesigen Anteil an der Stromerzeugung durch die Fotovoltaik bei Installation auf allen geeigneten Dachflächen in Deutschland geleistet werden könnte. Wenn dann noch Hausbatterien (und vernünftige Mieterstromverträge) hinzukommen, wäre das die Basis für eine sinnvolle Wasserstoffstrategie und Stromverteilung/-glättung im Land. Gleiches gilt für den Windstrom.

Hier finden Sie eine ausführliche Zusammenstellung der Hemmnisse und Hürden beim Fotovoltaikausbau

Aufgrund der derzeitigen politischen Planungsunsicherheit (EEG-Gesetz, Auflagen Stromeinspeisung, steuerliche Unwägbarkeiten, starke Preisschwankungen …) trotz anderweitiger EU-Vorgaben verzögert sich die Installation einer Fotovoltaikanlage.

Anmerkungen zur Energiewende

Von der Bundesregierung erwartet man klare strategische Ziele. Allerdings kann man nicht erkennen, was sie mit der Energiewende vorhat. Es gibt viele unkoordinierte Einzelmaßnahmen (Subventionen, Steuerpolitik, Umweltgesetze, Mieterstrom, etc. mit dem damit verbundenen riesigen bürokratischen Aufwand), die häufig nach kurzer Zeit teilweise rückwirkend wieder geändert werden. So gibt man Investoren keine Planungssicherheit und verschreckt neue.
Ein Beispiel ist die AfA von BHKWs, die anfangs bei Heizungstausch als Reparaturmaßnahme sofort abgeschrieben werden konnte. Anschließend kam eine 10-Jahresfrist, die nach kurzer Zeit in eine 50-Jahresfrist umgewandelt wurde. Letzte geht weit über die technische Lebensdauer hinaus.

Analog ist es bei Windkraft und Fotovoltaik, wo ständig neue Regeln die Investitionen einbrechen lassen. Erschreckend war auch der Plan Ende 2020, nach der 20-jährigen Förderungszeit den Strom aus den Fotovoltaikanlagen nicht mehr ins Netz einspeisen zu lassen. Das hätte zur abrupten Stillegung von funktionstüchtigen Anlagen geführt, die noch etliche Jahre hätten weiter betrieben werden könten. Der wurde zwar abgemildert, aber trotzem sind neue Hürden hinzugekommen.

Ein weiterer „Todesstoß” für die Investition in eigene Stromerzeugung ist die Anweisung des Bundesministeriums für Finanzen vom 2.6.2021 an die Finanzämter, in der alle Fotovoltaikanlagen <10kW-Peak und BHKW <2,5 kW elektrische Leistung als Liebhaberei erklärt werden. Da kommt man selbst mit Pufferbatterien auf Amortisationszeiten von >17 Jahren. Kommen noch Steuerberaterkosten und unerwartete Reparaturen hinzu, bleibt die eigene Stromerzeugung nur ein Verlustgeschäft, die unter Umständen viel Ärger bereitet.

Gleichzeitig wird die Energiewende auf Basis Wasserstoff vollmundig als Allheilmittel gepriesen, ohne zu sagen, woher die dafür benötigten erneuerbaren Energiemengen kommen sollen. Dabei benötigen Brennstoffzellenfahrzeuge etwa 3 mal so viel Strom aus erneuerbaren Quellen wie reine Batteriefahrzeuge für die selbe Strecke. Noch krasser ist der Unterschied bei synthetischen Kraftstoffen (fast 5 mal so viel Strom). Sicherlich sinnvoll ist der Wasserstoffeinsatz bei größeren Fahrzeugen wie LKW, Stahlerzeugung etc..

Auch ist nicht nachzuvollziehen, daß über Elektrolyse erzeugter Wasserstoff zum Einsatz in Brennstoffzellen-Fahrzeugen von der EEG-Umlage befreit ist, der Ökostrom mit Zertifikat für BEV-Fahrzeuge (BEV - Battery Electric Vehicles) aber nicht.

Evtl. gibt es neue Hoffnung nach dem 1.6.2021 (Termin der Umsetzung EU-Vorgaben): Aus T&E-Magazin Heft 9:
„Dort wird von der EU jedem Bürger das Recht eingeräumt, mit einer Fotovoltaikanlage bis 30 KWp Strom zu erzeugen, selbst zu verbrauchen und auch zu verkaufen. Dabei darf dieser nicht diskriminiert, mit überbordender Bürokratie belastet oder mit unangemessenen Steuern und Abgaben belastet werden.”

Ein Hohn, wenn man die immer komplexer werdenden Formulare und Abläufe bei der öffentlichen Verwaltung (Investitionsanträge, Steuerverwaltung, Einspeiseauflagen (Meßtechnik, Zoll, Marktstammdatenregister …)) betrachtet. Was die eine Behörde als Verbesserung einführt, macht die andere wieder durch bürokratische und kostentreibende Auflagen wieder zunichte.

Fazit

Welches Potential hätte die Verpflichtung, daß jedes Gebäude einen gewichtigen Anteil zur nachhaltigen Energieerzeugung beitragen muß, egal ob mit Fotovoltaik, Solarthermie, Blockheizkraftwerk, Wärmepumpe, bidirektionales Laden beim Elektroauto,Smart-Home Intelligenz…?

In Deutschland gibt es 15,7 Mio Einfamilienhäuser und bisher 1,7 Mio Fotovoltaikanlagen. Die Ausstattung der restlichen 14 Mio Häuser mit 10 kW Peak steigerte die deutsche Stromerzeugung um mindestens 15%. Nutzte man die zur Verfügung stehenden sinnvollen Dachflächen vollständig wären mehr als 30% Steigerung möglich. Hinzu kämen die restlichen Häuser, gewerbliche Objekte, Freiflächen…. Allein dadurch könnte die Stromerzeugung über 30% gesteigert werden. In Verbindung mit Hausbatterien käme es zur Glättung der Stromspitzen - und das ohne neue teure Überlandleitungen, da die Erzeugung und der Verbrauch vor Ort stattfindet. Bei bidirektionialer Lademöglichkeit der Hausbatterien/Elektroautos könnte man kurzzeitig eine Spitzenleistung von mehreren Großkraftwerken verteilt über die Republik ins Netz einspeisen.
Hier hinein paßt der Vorstoß von Tesla, als Ökostromanbieter in den deutschen Markt einzusteigen. Unter Einbeziehung von Tesla-Fotovoltaikanlagen, -Hausbatterien und der Akkus der Tesla-Elektroautos kann überschüssiger Strom gepuffert und zeitversetzt wieder kostengünstig bezogen werden.

Warum dann auf den Staat warten? Eine Investition ins eigene Haus ist eine sichere und lohnende Geldanlage und sie trägt zur Energiewende bei.
Bei vielen Millionen veralteter und schlecht eingestellten Heizungen mit fehlendem hydraulischen Abgleich ein riesiges Einsparpotential, das durchaus 30-40% weniger Energieverbrauch bedeuten kann.

Im Winter kann man schön beobachten, aus welchen Schornsteinen dauerhaft Abgasdampf heraus kommt. Dort läuft die Heizung - auch im Teillastbetrieb - kontinuierlich und vermeidet so Stillstands- und Anlaufsverluste. Bei den restlichen sind wegen Uraltkesseln, Überdimensionierung und schlechter Einstellung Einsparpotenziale von über 40% erreichbar.

Leider gibt auf diesem Gebiet fehlende oder falsche Anreize und immenser bürokratischer Aufwand für Hausbesitzer - egal ob Eigenheim oder Mietshaus.
An vielen Stellen können Mieter/Eigentümer aber auch ohne BHKW oder Fotovoltaik selber sofort aktiv werden:

• Aufzeichnung der Zählerstände zur Ermittlung der Sparpotenziale
• Ermittlung und Austausch von Strom-/Energiefressern
• Wechsel des Strom-/Gasanbieters evtl. auch zu lastabhängigen Tarifen
• Heizungstausch
• Hydraulischer Abgleich der Hausanlage
• optimale Heizungseinstellung
• einen Ökostromvertrag mit Zertifikat abschließen
• über ein Elektroauto nachdenken
• …
Man muß sich fragen, welchen Beitrag man leisten kann und am Besten sofort damit anfangen.
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