Inselanlage Eigenheim 100% Autark

autarkie · 20. Mai 2023 um 07:37

Servus Leute,
Christian mein Name. Ich bin der „Neue“ hier.
Ich bin schon lange ein Akkudoktor-Fan und hab mich jetzt entschlossen dem Forum hier beizutreten. Bitte nicht erschrecken, wenn ich hier gleich so Gas gebe, aber ich bin halt extrem neugierig.
Ich hoffe, ich habe mein Thema in der richtigen Sektion gepostet und es ist nicht zu „Offtopic“. Es betrifft ja eigentlich alle Themen hier im Forum zusammen (Wärme, Solar, E-Fahrzeuge, Batterien und auch Klimawende).
Mich beschäftigt seit Jahren (eigentlich schon Jahrzehnte) das Thema Inselanlagen. Ich habe dazu unzählige Videos geschaut, Foren Beiträge und Presse Artikel gelesen. Nur leider kommt es mir so vor, als würde das Thema Inselanlage immer nur als Berghütten/Gartenlauben Stromversorgung behandelt. Eigenheime werden da kaum bzw. gar nicht beleuchtet.
Mich würde das geballte Wissen der Community hier interessieren. Vielleicht hat es ja schon jemand gemacht und kann hier seine Erfahrungen teilen.
Ich möchte nur noch um eine Sache bitten:
Können wir bitte nicht in eine Diskussion über die Ökologie, Wirtschaftlichkeit oder die Sinnhaftigkeit abdriften. Mir ist klar, das kostet alles eine Menge Geld, Material und Ressourcen. Ich möchte mich auf die technischen Aspekte konzentrieren, also auf den möglichen Erfolg eines fiktiven, sonnenabhängigen, 100%igen energieautarken Hauses.
Nun die Frage:
Was muss man tun um in Deutschland ein Einfamilienhaus (mit E-Auto) das ganze Jahr nur mit der Energie der Sonne (kein Strom- und Gasanschluss) zu betreiben?
Ein paar fiktive Eckdaten für eventuelle Berechnungen:

150m² Wohnfläche (zuzüglich der Fläche für die Technik)
2 Erwachsene (1 PKW-Pendel und 1 Homeoffice)
2 Kinder (beide unter 14)
1 Elektroauto (ca. 20kWh/100km, tägliche Strecke ca. 30km)
Vielen Dank

--- zu Schade für Offtopic. Verschoben. : Carolus

solarfreund · 20. Mai 2023 um 07:54

Ich habe da mal einen Bericht über jemanden gesehen der aus den Sommerüberschüssen Wasserstoff produziert hat die er dann im Winter zurück in Strom gewandelt hat. Das hat scheinbar funktioniert Das ist natürlich nicht wirtschaftlich zu betreiben. Aber prinzipiell kannst du deinen Bedarf berechnen und das produzieren.

Die Richtung einer Diskussion vorzugeben wird nicht funktionieren. Wie du hier siehst.

Ich halte das auch für ziemlich egoistisch sich aus einer Infrastruktur auszuklinken. Man wird mehr Ressourcen verbrauchen als eigentlich notwendig wären.

autarkie · 20. Mai 2023 um 09:48

@solarfreund , Danke für deinen Beitrag.
Ich habe das Video 2020 auf YouTube „Autarkes Wohnen mit Wasserstoff und Stromspeicher“ gesehen. April 2023 gab es ein weiteres Video „Komplette ENERGIE-UNABHÄNGIGKEIT? So geht's! | Einfach genial | MDR“. In diesem sagt der Besitzer (Minute 2:20) Herr Hörmann, Zitat: „…Wir sind am Anfang zu blauäugig an die ganze Sache rangegangen…“. Er hat den Wasserstoffspeicher aufgerüstet.
Zur „Richtung der Diskussion vorgeben“ möchte ich noch sagen, ich habe darum gebeten, um möglichst eine technische Diskussion zu starten. Diskussion über die Sinnhaftigkeit, Ökologie oder Wirtschaftlichkeit gibt es zu diesem Thema schon genug. Solche Diskussionen werden dann auch schnell persönlich.
Zum Thema Infrastruktur gebe ich dir natürlich recht, es wäre schon sinnvoll ein Netz zu haben, in dem alle am gleichen Strang ziehen, um das Ziel Klimawende zu erreichen.
Ich möchte aber auch einen anderen Aspekt betrachten. Wenn man zu Beispiel ein „virtuelles“ stromautarkes Haus betreibt, also so viel Geld für die Einspeisung bekommt wie man beim Bezug bezahlt (inkl. Grundgebühr, also Stromrechnung unterm Strich 0,-€), „verdient“ der Netzbetreiber ja nichts. Aber ich belaste ihn mit Strom, wenn er ihn „nicht braucht“ und will Strom, wenn er ihn „nicht hat“.

solarfreund · 20. Mai 2023 um 11:27

Dachflächen sind fast noch wichtiger als Wohnflächen. Für jede kWh, die man aus dem Netz bezieht muss man 3 oder 4 kWh einspeisen. Ich bin mit meiner kleinen Anlage an der Grenze was auf mein Dach passt. Ich habe auch keine weiteren Flächen die ich belegen kann.

hger · 20. Mai 2023 um 12:08

Möglichst viel Fläche sehr steil gegen Süden, z.B. Haus von 12,5 Meter Breite mal 8 Meter mit 60 Grad Dachneigung

(etwa so

https://www.dach-holzbau.de/artikel/neubau-eines-nurdachhauses-in-brodersby-3290517.html natürlich ohne Schornstein)

Da müsste man 20 kWp drauf unterbringen können, gibt laut PV Rechner 1200 kWh im Dezember.

Verbrauch Elektroauto bei 30 km und 31 Tagen (930 km) und 20 kWh / 100 km => 186 kWh

3000 kWh pro Jahr für Familie mit 2 Kindern => 250 kWh pro Monat Hausstrom

Bleiben fast 800 kWh für die Wärmepumpe. Was akzeptierst Du als Back-up für dunkle Tage? Nur Batterie + PV, Komforteinschränkungen darf es nie im geringsten geben? Da könnte es am günstigsten sein 150 Meter an 2 Meter hohenm Solarzaun dazu zu bauen (wenn unverschatteter Platz mit Südausrichtung vorhanden) + 100 kWh Batterie.

Bio LPG? Holz? Saisonaler Zeolith Wärmespeicher?

Elektroauto beim Windrad des Bauern um die Ecke laden auch absolutes No Go? Eigene PV sonst wirklich nichts?

hger · 20. Mai 2023 um 12:36

Beides muss nicht so sein, im Winter kann viel Windstrom über sein und letzten August gab es Preise über 80 Cent in den Abendstunden.

Meine Meinung dazu: Wir brauchen variable, kostenreflektierende Preise und dann regelt das der Markt vernünftig.

Eine "nur eigene" PV Lösung ist in Deutschland schwierig, weil bekanntlich PV ein Sommermaximum hat und der Heizbedarf ein Wintermaximum. Da kann man was dran drehen: PV steiler machen, Haus besser isolieren, saisonale Speicher. Die letzteren sind aber extrem teuer / ineffizient für Einfamilienhäuser.

Mir ist kein einziges Projekt bekannt, bei dem ein Einfamilienhaus nur mit PV alle drei Sektoren abdeckt (hier meine ich damit Wärme, Mobilität und normaler Hausstrom).

Beim jetzigen Stand der Saisonalspeicher ist das echt schwierig und die Verwendung von Biomasse im Winter eine viel günstigere Lösung (in der kann man etwas Solarstrom speichern, Holz kann man trocknen, Ethanol aus Fallobst destilieren, zumindest da, wo eigenes Destilieren erlaubt ist, also nicht in Deutschland).

autarkie · 20. Mai 2023 um 13:25

@hger ,Vielen Dank für deinen Beitrag.
Komforteinschränkungen könnten stattfinden, wenn es zu extremen Dunkelwochen kommt, sollen aber vermieden werden. Ich würde mich mit den Berechnungen an die gesammelten PV Daten der Anlagenbetreiber/PV-Rechner über die letzten Jahre halten und einen Puffer mit reinrechnen.
Ich würde Raumtemperatur Reduktion, nur kurze Duschen, kalt essen nicht kochen, Bücher lesen anstatt Unterhaltungselektronik und Auto extern laden akzeptieren. Aber nur wenn der Speicherstand einen zwingt.
So ein steiles Dach ist eine gute Idee. Wie wäre es mit einem Asymmetrischen Dach? Südseite steil, Nordseite flach? Oder Fassaden-PV und „Standard“ Pultdach mit PV?
Der Energiespeicher ist meinerseits nicht definiert. Klar Akkus sind gut für Strom aber ein Wärmespeicher ist auch gut. Wie du schon sagtest der „saisonale (Zeolith) Speicher". Oder Wasserstoff oder eine ganz neue verrückte Idee.
Die Idee mit dem Bioethanol finde ich richtig gut. Kann man ja im Generator verbrennen.
Holz würde auch funktionieren für Kamin aber nur wenn es auf dem Grundstück wächst.
Windenergie ist ein gutes Stichwort. Wie wäre es mit ein oder mehreren zusätzlichen Kleinwindanlagen?
Bei den variablen, kostenreflektierenden Preisen bin ich auch voll bei dir.
Um es mal anders zu formulieren: Die Energie soll nur von den Naturgewalten kommen die auf das Grundstück einwirken.
Das nenne ich mal konstruktive Ideen!

carolus · 20. Mai 2023 um 13:51

Das halte ich erstaunlicherweise für diskutierbar.

Der Anteil von Sonnenstunden flach über dem Horizont ist klein.

Die Globalstrahlung, die auch bei leicht bis mittelerer Bewölkung kommt, kommt aus der südlichen Aequatorialrichtung, und das sind 50 Grad. Ich habe damit mal rumgespielt und aus der Richtung deutlich mehr Leistung bekommen als flach Richtung Horizont.

Müsste man sich mit pvgis Mal näher ansehen.

Interessant deswegen, weil global zwar kleiner aber häufiger ist, und zwischen den Sonnentagen, was die Erfordernis der Speicherung beeinflusst.

nordarne · 20. Mai 2023 um 15:11

Ich denke für mich ist das nicht wirtschaftlich zu realisieren, wenn überhaupt.

Vier Personen, zwei eautos, Wärmepumpe zum Heizen.

Alleine die WP und ein Auto lag im letzten Jahr bei 4500kwh nun kam im Frühling endlich das zweite Eauto und wird den Verbrauch vermutlich nochmal um 500kwh erhöhen. Dieser Verbrauch fällt zum Großteil zwischen November und Januar an.

Im Dezember hatte ich eine Erzeugung von 80kwh.

Ich wohne wie mein Nutzername erahnen lässt im Norden Deutschlands, kurz vor der DK Grenze.

Wenn es schlecht läuf, sehen wir die Sonne zwischen November und Ende Februar gar nicht.

Man könnte über Wasserstoff nachdenken. Aber da warte ich noch ab. Die Erzeugerpreise sollen ab 2025 deutlich fallen. Nel hat zum Beispiel 1,5Usd/kg als Ziel für 2025 ausgegeben.

Kleinwindanlagen sind bei mir leider nicht realistisch umzusetzen. Zu viel Wald und Bebauung drum herum.

Edit:

Hey , Brodersby, das Haus aus dem Link steht dort, ist nur eine Radtour entfernt .

hger · 20. Mai 2023 um 15:26

@autarkie Mit den Randbedingungen kriegst Du das hin beim richtigen Grundstück in Deutschland.

Zwei steile Dächer (Garage am Südende des Grundstücks mit Höhe 4 Meter und Haus am Nordende mit Höhe 6 Meter und Abstand von der Garage von 30 Meter) könnte in Deutschland eher durchgehen als ein Dach mit einem zu hohen First (hängt vom Bebauungsplan ab, höher ist für PV Ertrag besser, gibt auch weniger Beschattung alles andere gleich, aber irgendwo gibt es eine durch den Bebauungsplan gezogene Grenze).

Die 150 m2 plus Firsthöhenbegrenzung führen schnell vom Nurdachhaus zu der Variante steiles Süddach plus flach(er)es Dach Richtung Norden. Denkbar ist da auch ein Überstand, dann hast Du eine teilüberdachte Dachterrasse (mittags gut beschattet, abends und morgens im Sommer in der Sonne) auf der Nordseite des Hauses. 30 Grad gegen Süden plus Fassade ist schlechter denke ich, ganz besonders bei Schnee. Der rutscht bei wirklich steilem Dach gut ab und das ganze Dache bekommt viel Schneereflektion ab. Außerdem ist ein Dachüberstand hilfreich für Regenrinne / Schutz der Mauer. Das kann man umgehen (minimaler Dachüberstand beim energieautarken Mehrfamilienhaus in Brütten:

https://www.energie360.ch/magazin/de/nachhaltig-leben/wohnen-im-sonnenkraftwerk/ )

Aber es macht es komplexer. Ein Riesendach in idealer Ausrichtung dürfte beim Einfamilienhaus einfacher sein.

Ethanol selber mit eigener Energie herstellen ist in Deutschland leider verboten:

https://www.generali.de/journal/branntweinmonopol-neue-regelung-seit-2018#:~:text=Als%20Privatperson%20legal%20Schnaps%20brennen&text=Daf%C3%BCr%20muss%20beim%20Hauptzollamt%20eine,eine%20wirtschaftliche%20Notwendigkeit%20nachweisen%20kann.

Kleinwindanlagen sind schwierig in Deutschland. Da kenne ich nur gute Beispiele auf Inseln in Schottland (windiger und dunkler im Dezember als in Deutschland). In Deutschland ist die Kombination mit Holz sicher am einfachsten. Wenn Du dann noch das Auto extern lädst, wenn es mal eng wird, kannst Du relativ wirtschaftlich ohne Gas und Stromnetz auskommen, gerade bei Neubau und passendem Grundstück.

nordarne · 20. Mai 2023 um 15:58

@hger wenn man Auto extern laden akzeptiert, dann könnte man, das richtige Auto vorausgesetzt, ja den Akku von Auto nutzen um das Haus zu versorgen.

hger · 20. Mai 2023 um 16:15

@nordarne Stimmt, so kommt man vom Netz weg und kann trotzdem effizient Wind vom Bauern um die Ecke nutzen. Ich hätte durchaus gerne eine Kleinwindanlage, aber das ist in dörflicher Umgebung halt einfach schwer effizient hinzukriegen, der Wind weht einfach viel stärker in größeren Höhen und die erreicht man mit einer Kleinwindanlage schwer (außer man wohnt auf einem Berg, am besten noch mitten im Meer, schottische Insel und so).

Hübsch wäre so was, ist aber noch nicht am Markt und ob das wirklich gut funktioniert?

https://www.vindpanel.com/faq/

solarfreund · 20. Mai 2023 um 16:46

@hger ich möchte vor meiner Haustür möglichst wenig Wind haben. Schottische Inseln nur im Urlaub. Dann aber gerne.

voltmeter · 20. Mai 2023 um 16:56

jo schau mal in meine signatur da wirste bestimmt was finden.

habe meine insel inkls wintererträge dokumentiert

es lohnt sich auch wirtschaftlich sofern man das meiste in diy macht

aber ohne zusätzliche energie zum heizen wird das im winter nix

ich brauche immer noch 3000kwh gas nov-feb

linuxdep · 21. Mai 2023 um 22:16

Was ich mich immer frage, warum will man das machen?

Schau doch bei "Meine Energiewende" in YT, der hat so eine Anlage, musst aber im Winter noch Strom zusätzlich nachladen.

Wenn ich 5 fach mehr Strom Erzeuge im Jahr, als im Winter noch benötigt wird, fahre ich doch immer besser, ich speise ein und kann dann den Strom selbst für 40cent damit bezahlen. Wer im Winter möglichst viel PV Energie erzeugen will, hat im Sommer immer zu viel über. Gerade schön im live Stream von "Meine Energiewende" zu sehen, Vergleich mit einer Einspeiseanlage...

voltmeter · 21. Mai 2023 um 23:05

aus diversen nachvollziebaren gründen

stromsparer99 · 22. Mai 2023 um 04:31

Nein, deine Dachfläche ist viel zu gering um im Winter über die Runden zu kommen, erstrecht wenn E-Mobil und Heizung (WP) damit gedeckt werden soll.

Ich kenne zwei Inseln im Bekanntenkreis, aber da wird mit Gas gekocht und mit Gas geheizt. Und ab und zu läuft im Winter auch mal der Generator obwohl über 30KWp PV und ordentlich Speicher vorhanden ist.

Frau ist genervt, weil sie für jede Waschmaschine warten muss bis genug Strom im Akku oder vom Dach kommt.

petrel · 22. Mai 2023 um 04:48

Das ist durchaus machbar mit einem Wasserstoff/Brennstoffzellensystem wie Picea mit dem man den Solarüberschuss vom Sommer für den Winter speichern kann.

Nur mit Akku alleine ist das nicht möglich da man damit nicht sinnvoll genug Energie für den Winter speichern kann.

Auch wenn da wieder eine Fraktion schreit das man Überschüsse gefälligst einzuspeisen hat

Wäre natürlich für die großen Energie und Mineralölkonzerne nicht wünschenswert wenn das zuviele machen...

stromsparer99 · 22. Mai 2023 um 06:55

Das funktioniert mit dem Picea ab nur wenn du eine riesige PV hast. Die Wandlung Strom-Wasserstoff-Strom ist enorm verlustreich.

Von 2,5KWh Strom bleibt nach der Wandlung nur 1KWh Übrig.

jan106 · 22. Mai 2023 um 07:19

Ich habe meine Anlage in diesem Post einmal diesbezüglich ausgewertet.

Dabei kam raus:

1kwp flach, zwischen zwei Gebäuden und häufig verschattet hat im Januar und Februar unwesentlich viel weniger Ertrag geliefert als 1 kwp 90° unverschattet Richtung Süden.

Zweitere Anlage hat ihre Erträge allerdings seltener und bei mehr als 30% ihrer Nennleistung erbracht.

Erstere hat immer bei 10% der Nennleistung rum gedümpelt. Das dafür immer, unabhängig vom Wetter. Und kommt am Ende auf gleiche Werte.

Wie Carolus geschrieben hat, besteht bei 90° Süden also verstärkt die Notwendigkeit für die Speicherung.

Mit dem Ziel Autarkie im Winter, könnte man die Strategie flach liegend (zur Not sogar irgendwelche Flächen, die gar nicht wirklich bestrahlt werden!) verfolgen. Das hat den Vorteil, dass man grob berechnen kann, wie überdimensioniert die Anlage sein muss, damit man eine Verlässliche Versorgung auch im Winter hat - unabhängig von den Wenigen Sonnentagen im Winter.

Angenommen ich habe eine Butze, die 15000 kwh Wärmebedarf hat, 60% davon in Dez,Jan,Feb und die Wärme kommt aus Wärmepumpe. Dann sind das in diesen schrecklichen Monaten ca. 33 kwh Storm / Tag fürs Heizen. Oben drauf kommen 15 kwh / Tag für den Rest. Mit nen Bisschen Puffer sind wir also bei 50 kwh, die wir zuverlässig jeden Tag rein bekommen möchten. Wir haben im Winter grob 8h am Tag, an denen wir uns darauf verlassen können, dass die Anlage bei mindestens 10% ihrer Nennleistung vor sich hin dümpelt.

Wir benötigen 50kwh / 8h = 6.25 kw, Leistung die anliegen. Also ne 62 kwp Anlage, die irgendwo auf dem Grundstück verteilt rumliegen darf - wie gesagt. Verschattung spielt hier nicht wirklich eine Rolle.

Ich hab übrigens keine Ahnung, was eine gut oder nicht gut isolierte 150qm Bude braucht. Ich hab hier mal irgendwas angneommen.

Wer möchte darf also für den Winter im Garten seine PV ausrollen und die für den Sommer die 300 qm Wieder einpacken. Da gibts dann nämlich gewaltige Überschüsse.