Die Bilder 3 (Batt.) und 4 (Batt.) zeigen ein Szenario, bei dem die gesamte Produktion regenerativ ist und der erforderliche Speicher als Batterie im Keller des Hauses steht. Die Autos werden zu 100% elektrisch betrieben, was zu einer Abnahme des Jahresverbruchs für Verkehr von 1.344 MWh im Jahr 2017 auf 504 MWh im Jahr 2050 führt. Der Verbrauch für die Bereiche Wärme und Strom bleibt unverändert.
Die Verluste der Speicherung des überschüssigen Stroms in einer Batterie und bei deren Entladung sind, wie Bild 4 (Batt.) zegt, relativ klein. Das Problem sind die Kosten der Batterie. Wie im Abschnitt "Speicher" gezeigt wird, müssen etwa 800 MWh Strom pro Jahr gespeichert werden. Unterstellt man den für Deutschland angenommenen Batteriepreis von 40 €/kWh, dann betragen allein die Kosten für die Batterie bei 11% Finanzierung 3.500 T€/Jahr. Das ist mehr als die Gesamtkosten bei Methanspeicherung.
Die ganze Dramatik der Energiewende zeigt sich beim Vergleich der Bilder 3 und 4. Der Verbrauch im Jahr 2050, dargestellt in Bild 3, stimmt mit dem Verbrauch in 2017 (Bild 1) bis auf den Sektor Verkehr überein. Das ist eine Annahme, die durch den "rebound-Effekt" (alle Einsparungen werden durch mehr Komfort aufgefressen) geprägt ist. Bild 4A zeigt, dass bei gleicher Jahresproduktion PV und Windkraft Leistungsspitzen zwischen einem Mehrfachen des Verbrauchs und fast Null verursachen. Speichert man die Spitzen und deckt die Defizite durch Entnahme aus dem Speicher, entstehen Verluste, die in Bild 4 dargestellt sind.
In Bild 4 sind die Verluste eine Folge der Umwandlung von Strom aus PV und Wind in Methan. Das hat den Vorteil, dass Methan zum Betanken von Autos, zur Unterstützung der Luft-Wärmepumpenheizung bei Strommangel und zur Rückspeisung in das vorhandene Gasnetz genutzt werden kann. Der Nachteil der teuren Verluste kann in Kauf genommen werden, solange die Gesamtkosten 2050 im Rahmen der Gesamtkosten 2017 liegen.
Jahr 2050
Im Jahr 2050 gibt es keine fossilen Energieträger mehr. Der gesamte Energiebedarf, einschließlich der Betankung der Autos, muß aus PV, Wind und der Abwärme des BHKW gedeckt werden. Dafür wird die gesamte Dachfläche (ca. 4.000 qm) mit PV-Modulen belegt. Das deckt aber nur knapp 8% des Bedarfs. Der Rest muß aus ein bis zwei Windkraftanlagen von etwa 3 MW(peak) geliefert werden. Andere Quellen, die ein Haus wie das Augustinum nutzen könnte, wird es bis 2050 voraussichtlich nicht geben. Die Windkraftanlagen können irgendwo in Deutschland stehen. Die Kosten für den Stromtransport zum Ammersee sind mit 3,5 c/kWh in der Schätzung der Gesamtkosten enthalten.
Bild 2 zeigt die Energieproduktion im Jahr 2017 aufgeteilt in
fossil (6.803 MWh) in Form von Erdgas für die Heizung, Diesel/Benzin für die Autos und Kohle/Uran für den Strom.
regenerativ (1.070 MWh). Einzige Energiequelle ist mit rund 13% der Gesamtproduktion die Nutzung der Abwärme des virtuell mit Biogas betriebenen Blockheizkraftwerks.
Die Summe aus Jahresverbrauch in Bild 1 und Jahresproduktion in Bild 2 sind mit 7.873 MWh gleich groß. Verbrauch und Produktion ist auch zeitgleich, wie die beiden Bilder zeigen. Der Grund dafür ist die Tatsache, dass fossile Energieträger ihren globalen Speichern entnommen, eventuell zwischengelagert, und dann verbrauchsgerecht genutzt werden können.
Im Folgenden wird anhand verschiedener Grafiken dargestellt, wie sich Energieverbrauch und Energieproduktion im Jahr 2017 zusammensetzen, welche Veränderungen bei einer Umstellung auf 100% regenerative Energiequellen bis zum Jahr 2050 notwendig sind, und welche technischen Lösungen (insbesondere Speichermöglichkeiten) erforderlich sind, um eine lückenlose Versorgung mit regenrativer Energie zu gewährleisten.
Jahr 2017
In den Bildern 1 und 2 sind der Energieverbrauch und die Energieproduktion des Augustinum Ammersee im Jahr 2017 dargestellt.
Bild 1 zeigt den Energieverbrauch, aufgeteilt in die drei Bereiche Wärme, Verkehr und Strom. Die Flächen unter bzw. zwischen den Kurven stellen den jeweiligen Energieverbrauch in Megawattstunden (MWh = Megawatt * Stunden) jedes dieser drei Bereiche dar. Die Zahlenangaben sind der Jahresverbrauch und die Jahresproduktion für 2017.
Strom (1.607 MWh): Für das Augustinum Ammersee gibt keine stündlichen Aufzeichnungen von Stromverbrauch und -produktion. Der Die tageszeitabhängigen Schwankungen im gespreizten Mittelteil der Kurve sind einfach dadurch entstanden, dass der stündlich für Deutschland abrufbare Stromverbrauch übernommen und im Verhältnis der Jahresverbräuche von Augustinum und Deutschland kalibriert wurde. Zu erkennen ist sogar der geringere Stromverbrauch an den Wochenden.
Wärme (4.922 MWh): Diese Kurve weist einen deutlichen Abfall in der Jahresmitte auf, da in den Sommermonaten wesentlich weniger geheizt wird als in den Wintermonaten. Basis dieser Kurve sind stündliche Verbrauchsdaten, abgeleitet aus einer mathematischen Funktion und abgeglichen mit monatlichen Zählerablesungen (rote Dreiecke "Messung Wärme").
Verkehr (1.344 MWh): Der Energieverbrauch für den Bereich Verkehr ist der über das gesamte Jahr als konstant angenommene Treistoffverbrauch der 140 PKW's bei einer Fahrleistung von jährlich 20.000 km und einem Verbrauch von 6 l/100 km.
