Meinung : Vom Stromverbraucher zum aktiven Systemelement

Die Energiewende schreitet voran: Photovoltaik- und Windkraftanlagen liefern heute bereits Strommengen, die in Spitzenzeiten den aktuellen Bedarf übersteigen. Daraus abzuleiten, Österreich verfüge über „zu viele“ erneuerbare Anlagen, wäre jedoch ein Trugschluss. Gesamt dominieren mit etwa 60 Prozent des Energiebedarfs weiterhin fossile Energieträger – insbesondere in den Bereichen Mobilität, Wärme sowie bei gewerblichen und industriellen Anwendungen. 

Realistisch betrachtet besteht daher kein Überangebot an erneuerbarem Strom, sondern vielmehr eine Unterelektrifizierung, da die noch notwendige weitere Ablösung der fossilen Anwendungen vorrangig über elektrische Nutzungen geht (Wärmepumpen, E-Mobilität, gewerbliche und industrielle elektrische Ersatzprozesse etc.). 

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In Österreich sind inzwischen mehr als eine halbe Million Photovoltaikanlagen in Betrieb, ergänzt durch zehntausende stationäre Speicher und eine stetig wachsende Zahl an Elektrofahrzeugen. Dennoch ist die bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) – also die Integration von PV-Modulen als funktionale Bestandteile der Gebäudehülle – noch weit davon entfernt, zum Standard bei der Gebäude-PV zu werden. Dächer, Fassaden, Parapete, Sonnenschutzelemente oder sogar Fensterflächen lassen sich heute bereits formschön mit PV-Elementen gestalten, Farbe durch bunte Photovoltaikmodule wird mehr und mehr Thema in der Architektur. 

>> Gebäudeintegrierte Photovoltaik: Vom Bauwerk zur Energiezentrale

Synergien sollen vor allem dadurch geschaffen werden, dass konventionelle Bauteile durch solaraktive Bauteile ersetzt werden, wobei freilich alle bautechnischen Eigenschaften mitzuberücksichtigen sind. Ein kürzlich veröffentlichtes Guidebook des Photovoltaikprogramms der Internationalen Energieagentur zeigt eindrucksvoll, wie weit die Verbindung von moderner Architektur und Photovoltaik international bereits fortgeschritten ist.  

Ziel muss es nun sein, den weiteren Ausbau der Gebäude-Photovoltaik durch geeignete Rahmenbedingungen und Anreize gezielt in Richtung BIPV zu lenken. Damit kann Photovoltaik zunehmend zum architektonischen Standard werden. So entstehen nicht nur gestalterische Highlights, sondern auch innovative Produkte – vielfach mit großem Potenzial für eine heimische oder europäische Wertschöpfung, da sie wachsende Bereiche bedienen, die mit asiatischen Standardmodulen kaum erreichbar sind.  

Gerade der Gebäudesektor steht damit vor einem tiefgreifenden Wandel. Gebäude werden künftig nicht nur zu Kraftwerken, sondern durch die Möglichkeit der zeitlichen Verbrauchsverschiebung auch zu flexibel ausgleichenden Elementen des Energiesystems. In einem System, das zunehmend von wetterabhängigen Quellen wie Sonne und Wind geprägt ist, wird Flexibilität zur zentralen Ressource. Schon vor über zehn Jahren prägte die internationale Energieforschung den Satz: “It’s all about flexibility.” Diese Flexibilität wird zur Energiewährung der Zukunft – sie verleiht Energiemengen Wert, wo sonst aufgrund hoher Gleichzeitigkeit zu Zeiten niedriger oder sogar negativer Marktpreise Verluste entstehen würden.  

Zur Einordnung: Jährlich wird in Europa PV-Leistung installiert, die etwa der siebenfachen Maximalleistung des österreichischen Stromnetzes entspricht. Bei sonnigem Wetter führt dies rasch zu Überproduktionen, zunächst zur Mittagszeit und zunehmend auch in den Tagesrandbereichen. Abends, nachts und am Morgen hingegen steht – ohne zeitliche Verschiebung – wenig bis keine Sonnenenergie zur Verfügung. 

Unterschiedlich geneigte und orientierte PV-Installationen, etwa an Fassaden, können diese Randzeiten besser abdecken. Zudem liefern steile Module – etwa ab 75° Neigung – auch im Winter deutlich höhere Erträge. Die Schweiz hat dies erkannt und einen Neigungsbonus in ihre PV-Förderung integriert. Ähnlich können durch Windkraft zeitliche Überproduktionen entstehen, jedoch ist deren Auftreten nicht so eindeutig Tages- oder Jahreszeiten zuzuordnen. Flexibilität ist auch dafür wesentlich.  

Im Gebäudebereich eröffnen sich zahlreiche Flexibilitätspotenziale: die Nutzung thermischer Speichermassen zur zeitlich versetzten Heizung und Kühlung, das automatisierte Lastmanagement von Haushaltsgeräten, die intelligente Steuerung von Heimspeichern und insbesondere das gesteuerte Laden von Elektrofahrzeugen. Bidirektionales Laden ermöglicht es darüber hinaus, Energie aus Fahrzeugbatterien ins Netz zurückzuspeisen und in Zeiten geringer Erzeugung als „Schwarmkraftwerk“ zu wirken.  

Die Nutzung von Verschiebungspotenzialen erfordert jedoch nicht nur technische Lösungen, sondern vor allem geeignete rechtliche und regulatorische Rahmenbedingungen. Erst durch entsprechende Vorgaben und Marktmechanismen kann Flexibilität wirtschaftlich wirksam werden. Die fortschreitende Digitalisierung des Energiesystems eröffnet dabei neue Möglichkeiten: Dynamische, viertelstundengenaue Stromtarife ermöglichen es, Erzeugung und Verbrauch flexibel an die Anforderungen des Strommarkts und die jeweiligen Preissignale anzupassen.  

Moderne Energiemanagementsysteme übernehmen diese Steuerung zunehmend automatisiert. Sie verknüpfen Verbrauchs- und Wetterprognosen mit aktuellen und erwarteten Strommarktpreisen, um Lasten und Speicher optimal zu bewirtschaften. Auf diese Weise werden Gebäude zu aktiven Teilnehmern des Energiesystems – intelligent, marktorientiert und effizient. Die Grundlagen dazu schafft das neue Elektrizitätswirtschaftsgesetz.  

All diese Flexibilitätspotenziale bei Gebäuden werden künftig messbar: Eine EU-Initiative sieht vor, die „Smart Readiness“ von großen Gebäuden zu bewerten – also deren Fähigkeit, digitale Technologien zu nutzen, um intelligent mit Nutzer*innen und dem Stromnetz zu interagieren.  Die Industrie, die sich bisher aktiv an der Entwicklung eines „Smart Readiness Indicators“ (SRI) beteiligt hat, umfasst verschiedene Akteure aus den Bereichen Bauwesen, Energie, Technologie und Dienstleistungen, Unternehmen, die sich auf SmartHome-Technologien, Gebäudemanagementsysteme und Energieeffizienz spezialisiert haben.

>> Smart Readiness Indicator: Gescheite Gebäude

Die Energiewirtschaft hat sich in diese Initiative zur Einbeziehung von Gebäuden als aktiver Partner zur Gewährleistung von Netzstabilität noch wenig eingebracht. Die Methode zur Bewertung der Smart Readiness wird derzeit europaweit getestet. Um die Potenziale, die ein Gebäude an Flexibilität entwickeln kann, auch in ihren Größenordnungen darzustellen, bedürfte es noch einer Weiterentwicklung der EU-Methode. Erst damit könnten Gebäudebetreiber*innen mögliche wirtschaftliche Vorteile durch alleinige oder aggregierte Teilnahme an diversen Energiemärkten klar erkennen, denn auf Grundlage entsprechender Daten aus Energieausweis und SRI können Aggregatoren Flexibilität bündeln und attraktive Energiedienstleistungen anbieten.  

Ziel ist es, Energieeffizienz, Komfort und Flexibilität gleichermaßen zu steigern – und Gebäude als integralen Bestandteil eines nachhaltigen, resilienten Energiesystems zu etablieren. Gebäude werden damit zunehmend zu aktiven Akteuren im Energiesystem, die nicht nur ästhetische und funktionale Aufgaben erfüllen, sondern zugleich durch integrierte Photovoltaik und intelligente Steuerung einen entscheidenden Beitrag zur Stromversorgung und Systemflexibilität leisten.