Bei zwei Millionen Einfamilienhäusern sei eine völlige Autarkie für 50 Prozent Mehrkosten möglich, so die Forscher.

Dank Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern sind Millionen Haushalte in Europa bereits teilweise autark.Wie groß wäre der Schritt zur vollständigen Autarkie – und wie groß ist das Potenzial über alle Einfamilienhäuser hinweg?Das haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Forschungszentrums Jülich sowie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) und des Paul Scherrer Instituts in der Schweiz berechnet.

Grundlage ihrer Berechnungen ist eine Datenbank, in der geografisch hochaufgelöste Informationen zum europäischen Gebäudebestand und den darin lebenden Haushalten mit lokalen klimatischen und wirtschaftlichen Bedingungen kombiniert wurden.Durch den Einsatz neuartiger Methoden zur Komplexitätsreduzierung auf Hochleistungsrechnern wurden zunächst kostenoptimierte, energieautarke Versorgungssysteme für 4.000 repräsentative Einfamilienhäuser konfiguriert.In einem weiteren Schritt wurden die Ergebnisse dann mittels neuronaler Netze auf die 41 Millionen untersuchten Einfamilienhäuser übertragen.

„Unter den heutigen Bedingungen sind 53 Prozent der 41 Millionen Gebäude technisch in der Lage, sich unabhängig von externer Infrastruktur allein durch die Nutzung der lokalen Solarstrahlung auf dem Dach mit Strom zu versorgen, und dieser Anteil könnte aufgrund verbesserter Technologien bis 2050 auf 75 Prozent steigen“, heißt es Professor Russell McKenna von der ETH Zürich und Leiter des Labors für Energiesystemanalyse am Paul Scherrer Institut.„Geht man nun davon aus, dass Gebäudeeigentümer bereit wären, bis zu 50 Prozent mehr zu investieren, als für ein vergleichbares Energiesystem mit Netzanschluss nötig wäre, dann könnten bis zu zwei Millionen Einfamilienhäuser bis zum Jahr 2050 das Stromnetz verlassen.“

Eine Entkopplung vom Netzwerk ist aus Systemsicht nicht sinnvoll

Vor allem in Regionen mit geringen saisonalen Wetterschwankungen, etwa in Spanien, oder mit hohen Strompreisen, etwa in Deutschland, sehen die Forscher erhebliches Potenzial für energieautarke Wohngebäude.Bei der Gestaltung kostenoptimierter Anlagen spielt die Elektrolyse eine zentrale Rolle: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein erfolgreiches, kostenoptimales und autarkes Energieversorgungssystem für Gebäude in Mitteleuropa aus Photovoltaik zur Stromerzeugung sowie einer Kombination daraus bestehen wird.“ „Kurzfristiger Batteriespeicher und ein langfristiger, saisonaler Wasserstoffspeicher“, sagt Jann Weinand, Abteilungsleiter am Forschungszentrum Jülich.

Bleibt unter anderem die Frage, ob eine großflächige Verbreitung völlig autarker, vom Netz entkoppelter Versorgungssysteme aus energiesystemischer Sicht tatsächlich sinnvoll ist.Denn Einfamilienhäuser können einen wichtigen Beitrag zur Stabilisierung eines auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystems leisten – etwa durch Lastverschiebung, bedarfsgerechte Einspeisung von Solarstrom oder Bereitstellung von Ausgleichsenergie.

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