Mehr Energie-Unabhängigkeit - Energiemanagement dient der 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. Infolgedessen 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.
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 auch im Privathaushalt Einzug.

Auch im Haushalt sinnvoll
In Verbindung mit Erneuerbaren Energien – im Speziellen mit PV – und politisch gesetzten Maßnahmen wird Energiemanagement auch im privaten Bereich immer lukrativer. Das EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) fördert seit 2009 verstärkt den Eigenverbrauch von PV-Anlagen und schafft so die nötigen Rahmenbedingungen für den Einzug von Energiemanagement im Haushalt. Neben der schon lange bestehenden Einspeisevergütung kann nun auch eine Förderung für den selbst genutzten Strom beantragt werden. Auf diese Weise spart sich der Anlagenbetreiber Strombezugskosten und kassiert zusätzlich für jede selbst verbrauchte Kilowattstunde die Eigenverbrauchsvergütung. Die Regelung sieht für Anlagen bis 30 kW mit Eigenverbrauch unter 30% derzeit eine Vergütung von 12,36 ct/kWh und für den 30% überschreitenden Anteil 16,74 ct/kWh vor. Gegenüber dem Einspeisetarif von 28,74 ct/kWh lässt sich somit bereits ab einem Bruttostrompreis von ca. *19,5 ct/kWh ein finanzieller Vorteil erzielen, der mit jeder Strompreissteigerung weiter zunimmt.
Den Zusammenhang von Strompreissteigerung, Eigenverbrauchsquote und resultierendem Mehrwert durch die Eigenverbrauchsvergütung wird in Bild 1 ersichtlich. Der Vorteil der Eigenverbrauchsregelung beträgt bei getroffenen Annahmen derzeit ca. 4% und nach fünf Jahren bereits 6,5%, geht man von einer Strompreissteigerung von nur 2,5% p.a. aus (22,6 ct/kWh). Eine PV-Anlage mit 70% Eigenverbrauch würde bei dem angenommenen Nettostrompreis von 20 Cent sogar jetzt schon einen um rund 15% höheren Gewinn erzielen als bei Volleinspeisung. Wie in der Grafik ersichtlich, ist 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.

Effizientes Energiemanagement
Das sogenannte „Smart Meter“, also intelligenter 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 u.a., die immer öfter diskutierten variablen Preise am Strommarkt einzuführen, wodurch ein weiterer Anreiz für ein intelligentes Management im Haushalt geschaffen 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, welche über geeignete Schnittstellen angesteuert werden können. Ebenso relevant – und bereits in unterschiedlichen Varianten verfügbar – ist ein ausgeklügeltes Energiemanagement-System.
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.
Um vollen Nutzen aus dem Energiemanagement-System zu erzielen, wird der Energie-Speicherung zukünftig eine große Rolle zugeschrieben. Bei EE 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. Bild 2 zeigt die Abhängigkeit von Eigenverbrauchsquote und Speichergröße eines durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalts mit 5000 kWh Jahres-Stromverbrauch.
Wie thermische Speicher, die jetzt schon vielfach genutzt werden, dienen auch elektrische Speicher dazu, die Energie dann bereitzustellen, 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 PV-Systemen mit Speichern erzielt werden.
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 nichts mehr im Weg.

Autor: Ing. Franz Breitwieser arbeitet in der Abteilung Systemtechnik bei Fronius International GmbH, A-4600 Wels, Tel. +43 664 88635247, breitwieser.franz@fronius.com, www.fronius.com

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