Eine echte autarke Energieversorgung geht weit über die Versorgung eines Gebäudes mit selbst erzeugtem Strom hinaus. Wie wollen Sie die unterschiedlichen Profile von Energieerzeugung und Verbrauch bei Strom und Wärme synchronisieren?
Ausreichende Speicherkapazität ist die Voraussetzung und der Schlüssel, um Energieerzeugung und Verbrauch zu synchronisieren. Picea bietet für den privaten Kunden eine weltweit einzigartige Speicherkapazität von über 1.000 kWh als in Wasserstoff (H2) gespeicherter Energie. Erst dieser Speicher macht eine ganzjährige Unabhängigkeit in der Energieversorgung allein auf Grundlage der Nutzung von Sonnenenergie möglich. Um den Energiespeicher und die Energiewandlungskomponenten effizient für die Vollversorgung einsetzen zu können, haben wir weiterhin ein intelligentes Energiemanagement entwickelt. Die hohe Effizienz unserer Energiewandler und im Besonderen der Brennstoffzelle im Kraftwärmekopplung-Einsatz (KWK) mit einem elektrischen Wirkungsgrad von über 50 Prozent passen ideal zu modernen, gut gedämmten Häusern.
Neben den technischen Komponenten kommt bei komplexen häuslichen Energiesystemen der Steuerung der Teilsysteme eine zentrale Rolle zu. Ist der durchschnittliche Hausbesitzer damit nicht letztlich überfordert?
Generell überfordern moderne Energielösungen heute oft den Kunden bereits bei ihrer Konzeption. Komponenten von verschiedenen Herstellern müssen aufwendig integriert und gesteuert werden und sind oft nicht gut aufeinander abgestimmt. Durch den ganzheitlichen Ansatz von HPS, also die Integration aller notwendigen Komponenten in einem Gerät, können wir unseren Kunden eine ideal konzipierte, abgestimmte und gut gesteuerte Lösung anbieten, die dem Bauherrn die optimierte Anlage für die Unabhängigkeit aus einer Hand, mit einer Schnittstelle und einem Garantiegeber bereitstellt.
Die gesamte Steuerung von Picea inklusive der Subsysteme wird von unserem integrierten Energiemanagement abgedeckt. Der Kunde muss keinen Eingriff in die Steuerung vornehmen. Er lebt in seinem CO2-freien Haus und Picea übernimmt die Bereitstellung der Energie. Dabei arbeitet Picea prognostizierend bezüglich Energieertrag und -verbrauch. Die einzigen Steuerungsparameter, die der Hausbesitzer über unsere bereitgestellte App eingibt, sind die gewünschte Wohlfühltemperatur und die Lüfter-Stufe des integrierten Lüftungsgeräts.
Was meinen Sie damit, wenn Sie davon sprechen, Ihr Managementsystem arbeite „prognostizierend bezüglich Energieertrag und -verbrauch“?
Energieertrag und Energieverbrauch müssen zu jedem Zeitpunkt übereinstimmen. Unser Energiemanagement kennt die dynamische Wettervorhersage der kommenden Tage und arbeitet ergänzend mit einer längerfristigen standortabhängigen Prognose auf der Ertragsseite. Auf dieser Basis berechnen intelligente Algorithmen in unserer Steuerung den Zustand der Energiespeicher voraus. Mit der Kenntnis des Wochentages und der Uhrzeit und damit auch der erwarteten Verbrauche optimiert das Energiemanagement Einsatz und Leistung der Energiewandler. Mit dem Wissen über die Charakteristik von Wasserstoffwandler und Batterie lassen diese sich lebensdauer- und damit wartungs- und kostenschonend betreiben.
Welchen Platzbedarf muss ein Bauherr einplanen, der ein Einfamilienhaus für vier Personen mit dem Picea-System von HPS Home Power Solutions vollständig energieautark machen möchte?
Wir bedienen mit unserer ersten Generation in erster Linie den Haushaltstrombedarf ganzjährig mit selbst erzeugter Sonnenenergie. Zusätzlich reduzieren wir die Heizkosten. Generell besteht unsere Lösung aus drei Komponenten: einer Photovoltaikanlage auf dem Dach, der Energiezentrale im Haustechnikraum und dem saisonalen Energiespeicher. Die Photovoltaikanlage sollte bei einem 4-Personen-Haushalt im Bereich von 8-12 kWp liegen. Im Haustechnikraum werden 1.5 m² benötigt und außerhalb des Gebäudes 3 m².
Ist das von HPS entwickelte System ausschließlich für Neubauten konzipiert oder lässt sich damit auch der Gebäudebestand energetisch nachrüsten?
Die Leistung von Picea, den Haushaltstrombedarf ganzjährig mit selbst erzeugter Sonnenenergie bereitzustellen und zusätzlich die Heizkosten zu reduzieren, ist für bestehende Gebäude ebenso wie für Neubauten verfügbar. Eine vollständig unabhängige energetische Versorgung mit Strom und Wärme ist bislang nur in Neubauten möglich.
Welche Rolle spielt in diesem Konzept die Reduzierung von Energieverlusten?
Energieverluste müssen in diesem Zusammenhang weiter spezifiziert werden. Unterschieden wird zwischen thermischen Energieverlusten der Gebäudehülle, Verlusten der elektrischen Energie, sowie Energieverlusten von Picea selbst. In Bezug auf die Stromversorgung durch Picea – insbesondere bei Bestandsbauten mit bestehender Heizung – ist die Reduktion von Wärmeverlusten der Gebäudehülle nicht konzeptrelevant. Picea übernimmt im Bestandsbau die CO2-freie Stromversorgung, dabei wird die Prozesswärme genutzt und folglich der Verbrauch fossiler Energieträger zur Wärmeerzeugung auch im Bestandsbau reduziert.
Elektrische Verluste, z. B durch hohe Eigenverbräuche und Standby-Lasten, erhöhen den Jahresstrombedarf und folglich die benötigte Speicherkapazität und damit die Anschaffungskosten von Picea und sollten wo möglich natürlich reduziert werden.
Generell ist der Energieverlust von Picea selbst sehr gering. Die während der Wandlung von Energie in der Elektrolyse oder auch Brennstoffzelle entstehende Wärme wird umfänglich genutzt. Die Wärme des Elektrolyseurs, der hauptsächlich im Sommer betrieben wird, wird zur Erwärmung von Brauchwasser genutzt, da im Sommer kein Heizbedarf besteht. Die Wärme der Brennstoffzelle, die hauptsächlich im Winter betrieben wird, unterstützt die Heizung des Hauses. Der Gesamtnutzungsgrad ist durch die kombinierte Nutzung sehr hoch und liegt bei bis zu 90 %.
HPS verspricht Hausbesitzern eine Rundum-Versorgung mit sauberer Energie, Tag und Nacht, im Sommer wie im Winter, bis hin zu Gebäuden ohne Netzanschluss. Aber sind nicht gerade die letzten zehn bis zwanzig Prozent bis zur vollständigen Energie-Autonomie überproportional aufwändig?
Komplette Energie-Unabhängigkeit erfordert eine zuverlässige und hohe Leistungsfähigkeit. Um die letzten 20 Prozent Unabhängigkeit zu erreichen, wächst der Energiespeicherbedarf stark an. Batterien, deren Kosten mit der Speicherkapazität steigen, können daher technologisch keine wirtschaftlich sinnvolle Lösung bieten. Unser saisonaler Energiespeicher auf Wasserstoffbasis bietet dagegen nicht nur charakteristisch niedrige spezifische Speicherkosten – mit zunehmender Speicherkapazität steigen die Kosten sogar stark unterproportional, da hier die Wandlungskomponenten Brennstoffzelle und Elektrolyse unabhängig von der Speicherkapazität arbeiten und daher unverändert bleiben. Die Kombination der Energiespeicher- und Wandler-Technologien entsprechend Ihrer jeweiligen Charakteristik mit den bestehenden Speicherbedarfen im Kurz- wie Langzeitbereich macht die Energie-Autonomie möglich.
Echte Unabhängigkeit stellt für uns, unsere Kunden und letztendlich für unsere gesamte Umwelt ein sehr wertvolles Gut dar. Die Entwicklung von Picea ist seit dem ersten Tag darauf ausgelegt. Wir sind stolz darauf, unsere Lösung Picea erfolgreich auf diese herausfordernde Aufgabe hin entwickelt zu haben.