Energiesysteme: Konzepte für die Zukunft

Dieser Artikel behandelt das Thema E wie Energiesystem.

Ein Energiesystem beschreibt die Gesamtheit aller Anlagen zur Umwandlung sowie zur Speicherung von Energie in unterschiedlichsten Formen. Grenzen lassen sich dabei um einen kleineren lokalen oder einen großen globalen Bereich ziehen. So sind Einfamilienhäuser ebenso als Energiesystem darstellbar, wie die gesamte Energielandschaft Deutschlands. Im Kontext der Energiewende stellt sich allerdings die Frage, wie zukünftige Systeme zu gestalten sind. 

Energiesysteme der Zukunft sind regenerativ
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Energiesystem der Zukunft für Wohngebäude 

Vor einigen Jahren waren Energiesysteme in Wohngebäuden noch relativ einfach zu beschreiben: Fossile Wärmeerzeuger wie Öl- oder Gasheizungen wandelten chemische Energie in thermische um, die dann über Heizkörper an das Haus abgegeben wurde. Der notwendige Haushaltsstrom kam unterdessen von Kohle-, Kern- oder Gaskraftwerken über ein öffentliches Leitungsnetz zur eigenen Steckdose. Die Endlichkeit fossiler Energieträger und der fortschreitende Klimawandel zwingen uns heute jedoch zum Umdenken. Denn nur, wenn das Energiesystem der Zukunft auf regenerativen Energieträgern basiert, können auch nachfolgende Generationen Energie bezahlbar nutzen.

Energieversorgung der Zukunft ist regenerativ und zunehmend autark

Öl- und Gasheizungen werden bereits heute zunehmend von regenerativen Alternativen abgelöst. An ihre Stelle treten Wärmepumpen, Holzheizungen oder große Solarthermieanlagen. Auch Brennstoffzellen, die chemische Energie in Strom und Wärme umwandeln, gewinnen bereits an Beliebtheit. Viele Bauherren und Hausbesitzer streben zudem eine hohe energetische Unabhängigkeit an. Sie möchten den eigenen Wärme- und Strombedarf selbst decken, sich nachhaltig versorgen und die Umwelt dabei so weit wie möglich schonen.

Beispiele für die nachhaltige und autarke Energieversorgung in Wohngebäuden

Bauherren und Sanierer entscheiden sich heute immer öfter für ein Energiesystem der Zukunft. Infrage kommen dabei unter anderem die drei folgenden Konzepte.

Energiesystem Beschreibung Mit marktreifer Technik umsetzbar?
Selbstversorgung mit der Sonne Die Solarthermie speist im Sommer viel Wärme in sehr große Speicher ein. Diese halten thermische Energie bis in den Winter vor und versorgen Häuser ganzjährig mit Solarwärme. Die Photovoltaik mit Stromspeicher deckt darüber hinaus den Strombedarf im Haushalt. Ja. Große Solarspeicher (ca. 10.000 Liter für Einfamilienhäuser) setzen allerdings viel Platz im Haus voraus. Bei Sanierungen ist die Lösung daher nicht immer umsetzbar.
Solarstrom für die Wärmepumpe Eine großflächige Photovoltaikanlage mit Stromspeicher gewinnt so viel Energie, dass sie den Strombedarf der Wärmepumpe und den Haushaltsstrombedarf allein decken kann. Die Wärmepumpe beheizt das Gebäude dabei mit Solarstrom und kostenfreier Umweltwärme. Ja. Die ganzjährige Solarstromversorgung der Wärmepumpe setzt allerdings großflächige Solarmodule und Stromspeicher mit hoher Kapazität voraus.
Solarstrom für die Brennstoffzelle Photovoltaikanlagen decken den Strombedarf im Haus. Überschüssige Energie geht hingegen in einen Elektrolyseur, der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Der Wasserstoff lagert in Druckspeichern und dient der Brennstoffzelle als Energieträger. Diese wandelt die chemische Energie bei Bedarf in Strom und Wärme um. Ja. Die entsprechende Technik ist verfügbar und erste Leuchtturmprojekte wurden bereits umgesetzt. Die Zahl der Anbieter für Elektrolyseur- und Wasserstoffspeichertechnik ist heute jedoch noch begrenzt .

Damit die Energiesysteme der Zukunft in Wohngebäuden funktionieren, sind einige Voraussetzungen zu erfüllen. So müssen die Hüllflächen moderner Gebäude energiesparend ausgeführt sein, um den Wärmebedarf auf ein Minimum zu reduzieren. Außerdem sollten elektrische Verbraucher besonders effizient arbeiten, um auch den Strombedarf senken zu können.

Das zukünftige Energiesystem in Deutschland 

Auch die Energieversorgung in ganz Deutschland soll in Zukunft regenerativ funktionieren. Möglich ist das jedoch nur, wenn die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität gemeinsam betrachtet werden. Da das Strom- und Wärmeangebot aus Solarthermie-, Photovoltaik und Windenergieanlagen wetterbedingten Schwankungen unterliegt, sind dazu geeignete Speichertechnologien nötig. Experten gehen außerdem davon aus, dass das Energiesystem der Zukunft weitestgehend dezentral gestaltet ist. Für eine zuverlässige und sichere Energieversorgung sind alle Bestandteile dabei intelligent miteinander zu vernetzen.

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