Eine komplett autarke Stromversorgung durch Windenergie und Solarenergie klingt wie eine ferne und teure Zukunftsvision. Doch die Vision ist längst greifbare Realität geworden. Batteriespeicher nehmen eine Schlüsselstellung ein.
Für Mitteleuropa d.h. die Klimaregion der Mittleren Breiten gilt: Solarenergie und Windenergie ergänzen sich perfekt. Windarme Zeiten sind oft durch ein großes Solarangebot gekennzeichnet. Wenn die Sonne nicht scheint, weht dagegen oft der Wind.
Die folgende Grafik zeigt die monatliche Stromerzeugung von Wind- und Solarstromanlagen im Jahr 2014 in Deutschland. Der Wintermonat Dezember zeigt das typische Muster mit viel Windenergie und wenig Solarenergie. Umgekehrt ein Sommermonat wie der Juli.
Quelle: Fraunhofer ISE (Januar 2015), Prof. Dr. Bruno Burger: Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie im Jahr 2014. Freiburg.
In anderen Weltregionen sehen die Voraussetzungen ganz anders aus: Im trockenen Wüstenklima kann man auf Windkraft durchaus verzichten. Eine Inselanlage bestehend aus PV-Anlage und Batterie reicht aus, um eine übers Jahr eine dauerhafte Stromversorgung zu garantieren.
Photovoltaik: Kosten für Solarstrom extrem gesunken
Bei der Installation einer PV-Anlage kann man kaum noch etwas falsch machen. Die Kosten für Photovoltaik sind in den letzten Jahren aufgrund der Massenproduktion drastisch gesunken.
Der Preis für schlüsselfertige PV-Anlagen inklusive ‚Wechselrichter und Montagesysteme lag im Jahr 2006 bei über 4.500 Euro pro Kilowatt Leistung. 10 Jahre später im Jahr 2016 lag der Preis unter 1.500 Euro pro kW Leistung. Eine Kostensenkung von rund 70 Prozent!
Foto: Patrick Jüttemann
Als Verbraucher muss man sich fragen: Lohnt sich das für mich? Definitiv. Sogar private Betreiber einer Solarstromanlage werden günstiger eigenen Strom produzieren, als sie ihn vom Energieversorger einkaufen. PV-Anlagen sind zu einem Standard der technischen Gebäudeausrüstung geworden.
Mini-Windkraftanlagen für Privat und Gewerbe
Kleinwindkraftanlagen haben eine Höhe von 10 bis 30 Meter und werden in der Nähe des Betreibers aufgestellt. Der Betreiber ist gleichzeitig der Verbraucher des Windstroms.
Eine Senkung der spezifischen Investitionskosten wie bei Solarstromanlagen konnte bei Kleinwindanlagen noch nicht realisiert werden. Die Kosten pro Kilowatt Leistung liegen im Schnitt bei 5.000 Euro. Eine private Windanlage mit 3 kW Leistung kostet im Schnitt 15.000 Euro, die 10 kW Anlage eines Gewerbebetriebs rund 50.000 Euro.
Entscheidend sind nicht die Investitionskosten, sondern die Kosten des selbst produzierten Windstroms (Stromgestehungskosten). Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit der Mini-Windkraftanlage: Ein möglichst windstarker Standort. Gewerbebetriebe oder Landwirte können dann durchaus Strom geringer als 20 Cent pro Kilowattstunde produzieren. Für private Verbraucher gilt: Eine Amortisation lässt sich oft nicht innerhalb der Lebensdauer der Anlage realisieren.
Foto: Patrick Jüttemann
Wichtig: Der besondere „Wert“ des Windstroms liegt in der zeitlichen Verfügbarkeit. Das gilt vor allem für den Winter, wenn die Solaranlagen kaum einspeisen. Batterien sind noch viel zu teuer, um den Solarstrom für den Winter zu speichern. Lieber den Windstrom im Winter selbst erzeugen und in der Batterie zwischenspeichern.
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Batterien: Kosten sinken stark
Bezahlbare und effiziente Speicher sind für die Verbreitung der autarken Stromversorgung essenziell. Im Zuge der Elektromobilität werden die Produktionskapazitäten für Batteriespeicher weltweit enorm ausgeweitet. Eine Meldung vom April 2017 besagt, dass sich die Produktionskapazitäten bis 2018 weltweit verdoppeln, bis 2020 sogar um das Vierfache wachsen werden! Dazu zählt die neue Batteriefabrik von Daimler in Kamenz, mit deren Bau im Oktober 2016 begonnen wurde.
Foto: Patrick Jüttemann
Wahrscheinlich sind deshalb ähnlich starke Kostensenkungen wie bei PV-Modulen. Die Endkundenpreise von Solarbatterien sind im Jahr 2016 um rund 15 Prozent im Vergleich zum Vorjahr gesunken.
Einen Entwicklungsschub erfährt auch die Systemtechnik wie z. B. durch Firmen wie SMA. Neue Geräte für die Kopplung von Wechselrichtern und Batterien als auch Kleinwindanlagen gehören dazu.
Maximaler Eigenverbrauch für hohe Wirtschaftlichkeit
Geschäftsmodell und Betriebslogik in Deutschland: Strom aus Sonne und Wind zu einem Großteil selbst verbrauchen. Die Einspeisetarife für Erneuerbare Energien sind zu stark gesunken, als dass Einspeisung ins Netz und Vergütung noch lukrativ wären.
Ein hoher Eigenverbrauch ist nur mit einem Speicher möglich. Das unterstreicht die zentrale Rolle von Stromspeichern.
An erster Stelle steht für den Verbraucher, den Strombedarf im Laufe eines Jahres mit allen Schwankungen zu erfassen. Wie viel Strom brauche ich im Sommer, wie viel im Winter? Welche Speicherkapazitäten muss ich einberechnen?
Die Dimensionierung von PV-Anlage, Windanlage und Batterie muss ganzheitlich erfolgen, die Komponenten aufeinander abgestimmt sein.
