Beobachtungen von Andreas Horn

Wer meine Artikelserie „Energiewende am Wendepunkt“ noch nicht kennt, denkt beim Wort „Wendepunkt“ vielleicht sofort an die Pläne von Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche. Denn ihr „Netzpaket“ und die EEG-Vorschläge erwecken den Eindruck, als wolle sie auf dem Weg zu 100 % Erneuerbaren wieder völlig umkehren. Ihre Partei CDU hat beim Atomausstieg gezeigt, wie wendefreudig sie sein kann – erst nein, dann doch, dann doch wieder nicht.

In diesem Beitrag geht es aber genau um das Gegenteil: um die ernsthafte Auseinandersetzung mit den letzten großen Hürden der Energiewende. Mehr als die Hälfte des Wegs – zumindest beim Strom – ist geschafft. Jetzt muss das neue Energiesystem wirklich integriert werden – weg vom „Fuel-Saver“-Modus, hin zur vollen Systemverantwortung für Sonne und Wind.

Die fluktuierenden Quellen werden für alle Ewigkeit eine Fülle sauberer, friedlicher und günstiger Energie liefern – wenn wir clever speichern, flexibel nutzen, Netze ausbauen und effizient verbrauchen. Den fossilen Dinosauriern sei zugerufen: Rohstoffe sind endlich, die Sonne nicht!

Sommer und Winter – unterschiedliche Herausforderungen

Im Sommer lassen sich Tag-Nacht-Schwankungen der Solarenergie mit „Intra-Diem“-Batteriespeichern gut ausgleichen. Im Winter dominieren unvorhersehbarere Windzyklen. Dunkelflauten – in seltenen Fällen bis fast drei Wochen – erfordern Langzeitspeicher und gesicherte Backup-Kraftwerke.

Übrigens gibt es noch keine einheitliche Definition von „Dunkelflaute“. Das Dashboard von ECO STOR definiert sie z.B. als „Zeiten, in denen die EE-Einspeisung dauerhaft unter 50 % des Bedarfs liegt“. Ich bevorzuge eine präzisere Variante: Dunkelflaute liegt vor, wenn gesicherte Residualkraftwerke die Lücke schließen müssen.

Aber wie prüft man, ob ein Gebäude „Dunkelflauten-tauglich“ ist?

Systemgrenzen, Energie und Leistung

Normale Energiekonzepte bilanzieren meist nur Jahresverbräuche und Spitzenlasten (z. B. Heizlast nach DIN EN 12831, Hausanschluss nach DIN 18015). Dabei wird stillschweigend vorausgesetzt: Das Netz liefert jederzeit Strom, Gas oder Fernwärme. Die Zeit, wann genau Energie bezogen wird, spielt in diesen Normen keine Rolle.

Bei Dunkelflauten-Tauglichkeit muss aber genau diese Zeitkomponente hinzukommen: Welche gesicherte Leistung braucht das Gebäude während einer kalten, dunklen, windstillen Periode? Und wie kann es diese selbst erzeugen oder vorhalten?

Normen definieren für ihren jeweiligen Anwendungsbereich vernünftige „Worst-Case“- oder Referenz-Szenarien. Für die Heizlast beispielsweise gelten −14 °C Außentemperatur bei +20 °C innen (je nach Region). Auch für den Stromanschluss gelten Gleichzeitigkeitsfaktoren – schließlich backen nicht alle Haushalte gleichzeitig.

Ähnlich brauchen wir ein Referenzszenario für Dunkelflauten. Ein Vorschlag für typische Wohngebäude:

• Strombedarf Haushalt: 6 kWh/Tag (≈ 2.200 kWh/Jahr)
• Heizwärmebedarf: 54 kWh/Tag
  Abschätzung: bei −5 °C Außentemperatur (typisches mehrtägiges Mittel in Dunkelflauten) und +20 °C innen → Heizlast ergibt sich aus U-Werten, Flächen, Lüftung etc. Beispiel: typisches Bestandsgebäude mit 150 m² Wohnfläche und 40 W/m² Heizlast → Gesamtheizlast ca. 6 kW_th → bei Wärmepumpe COP 2,5 ≈ 2,25 kW elektrisch für 24 Stunden pro Tag → 54 kWh/Tag)
• Warmwasser: 6 kWh/Tag (ohne Zirkulation)
  Abschätzung: 3-Personen-Haushalt ≈ 100 l/Tag dT ~ 50°C; mit Zirkulation und langen Leitungen bis 12 kWh/Tag → mit Wärmepumpe COP 2 ≈ halber Strombedarf
• Elektromobilität: 6 kWh/Tag (11.000 km/Jahr bei 20 kWh/100 km)
• Dunkelflauten-Dauer: 18 Tage bei −5 °C (plausibles Szenario)

Diese Werte sind Beispiele – Energieberater rechnen sie für reale Objekte jeweils genau aus.

Einfache Merkregeln für schnelle Abschätzungen (typisches Einfamilienhaus/Mehrfamilienhaus):

• Haushaltsstrom: ~ 6 kWh/Tag
• ein E-Auto: ~6 kWh/Tag → verdoppelt den Haushaltsstrom!
• Warmwasser mit Wärmepumpe und Zirkulation: ~ 6 kWh/Tag
• Heizen bei −5 °C mit Wärmepumpe: ~ 54 kWh/Tag Strom

Fazit: Bei kalten Temperaturen braucht ein voll elektrifiziertes Haus (WP-Heizung + WP-Warmwasser + E-Mobilität) rund 12-mal so viel Strom bzw. Leistung wie ein zuvor komplett fossil versorgter Haushalt. Ein voll elektrifiziertes Gebäude (incl. Mobilität) braucht im Winter etwa viermal so viel Strom wie im Sommer!

Klassifizierung der Dunkelflauten-Tauglichkeit

Um die Dunkelflauten-Tauglichkeit eines Gebäudes zu klassifizieren liegt es nahe, den Strom- bzw. Leistungsbedarf bei niedrigen Außentemperaturen mit Bezug auf den reinen Haushalts-Stromverbrauch, also den „Normalverbrauch“ (NV) zu normieren. Das vorstehende Beispiel eines voll elektrifizierten Gebäudes mit Wärmepumpe und Elektrofahrzeug wäre also ein „12xNV-Gebäude“, im Gegensatz zum „fossilen“ Pendant, das in der 1xNV-Klasse lag.

Der Leistungsfaktor charakterisiert die Dunkelflauten-Tauglichkeit jedoch nur eingeschränkt, wenn das Haus große Wärmespeicher hat: Dann kommt es auch darauf an, wie lange der Speicher die Leistungsklasse niedrig halten kann. Wenn beispielsweise ein Wohngebäude mit einem mehrere Kubikmeter großen thermischen Speicher ausgerüstet ist, wie es der Schweizer Solarpionier Jenni seit 50 Jahren vormacht, dann könnte so ein Gebäude durchaus drei Wochen fast ohne Stromverbrauch Warmwasser und Raumwärme bereitstellen. So ein „2xNV-Gebäude“ (Strom nur für Haushaltsbedarf und Elektromobilität) wäre also für 21 Tage Dunkelflauten-tauglich – oder sollte man besser sagen „teil-autark“?

Die Dunkelflauten-Tauglichkeit eines Gebäudes wird also sowohl durch die benötigte „gesicherte Netzleistung“ als Vielfaches des Haushalts- bzw. Normalverbrauchs charakterisiert, als auch durch den Überbrückungszeitraum der Gebäude-eigenen Energiespeicher, kurz: Dunkelflauten-Tauglichkeit: 2NV@21d

Neues Kriterium für die Energiewende?

Passivhaus, Sonnenhaus, Null-Energie-Haus, Plus-Energie-Haus – alle toll. Aber sie sehen das Netz noch als ständigen Lieferanten und Speicher. Nach dem Energie-Wendepunkt zählt zusätzlich: Wie stark belastet das Gebäude das Netz in kalten Dunkelflauten? Je weniger gesicherte Backup-Kraftwerke (Gas, später H₂) benötigt werden, umso resilienter das Gesamtsystem.

Das Klassifizierungskonzept lässt sich auch auf Gewerbe, Quartiere oder Kommunen übertragen. Zukünftige Energiekonzepte sollten nicht nur Jahresbilanz und Spitzenlast angeben, sondern auch die gesicherte Leistung in Dunkelflauten – und wie diese durch Speicher, Abruf oder kleine BHKW reduziert werden kann.

Vergleichbar mit dem zellularen Ansatz des VDE kann Resilienz von klein nach groß optimiert werden. Genau das könnte für Dunkelflauten-Tauglichkeit der nächste logische Schritt sein.

In den nächsten Teilen werde ich konkrete „Dunkelflauten-taugliche“ Lösungen vorstellen und diskutieren, ob und wie sie wirtschaftlich darstellbar sind.