Das Leben ohne Strom ist für manche ein Traum, für andere ein Albtraum. Allein der Gedanke, den Energieverbrauch überwachen zu müssen, schreckt die meisten Menschen ab. Ja, wenn wir Tag und Nacht eine Fülle moderner Annehmlichkeiten nutzen, die Energie verbrauchen, ist ein Leben ohne Strom keine leichte Aufgabe, aber eine, die sich sehr lohnt.
Menschen entscheiden sich aus verschiedenen Gründen für ein Leben ohne Stromnetz: um unabhängig zu sein, um sich weiter von der Gesellschaft zurückzuziehen, um ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern … oder natürlich, um sich auf die bevorstehende Zombie-Apokalypse vorzubereiten!
Aber netzunabhängig zu leben bedeutet nicht nur, seine Ideale zu verwirklichen – an einem abgelegenen Ort kann es kostengünstiger sein, ein eigenständiges netzunabhängiges Stromsystem zu installieren, anstatt Stromleitungen zum Netz anzuschließen, was pro Kilometer Leitung zwischen 10.000 und 30.000 Dollar kosten kann, in vielen Fällen sogar noch mehr.
Ganz gleich, ob Ihr Traum vollständig grün (100 Prozent erneuerbar) oder nicht (100 Prozent mit einem Gasgenerator betrieben) ist oder eine Hybridoption irgendwo dazwischen liegt, Sie können eine netzunabhängige Stromlösung finden, die zu Ihnen passt. In diesem Leitfaden konzentrieren wir uns auf erneuerbare Energiesysteme und Energiequellen, damit Sie sich ein gutes Bild davon machen können, wie Sie Ihr Zuhause nachhaltig mit Strom und Wärme versorgen können. Anschließend können Sie die Systeme vergleichen, um die für Sie am besten geeignete Konfiguration zu finden.
Teile eines netzunabhängigen Stromversorgungssystems
Zunächst sehen wir uns die verschiedenen Teile eines netzunabhängigen Systems an, damit Sie sehen, wie alles zusammenpasst. Ein netzunabhängiges Stromversorgungssystem (auch als eigenständiges Stromversorgungssystem bezeichnet) arbeitet unabhängig vom Hauptstromnetz, um Energie zu liefern. Es umfasst mehrere Komponenten, die Strom erzeugen, speichern, regulieren und verteilen.
Energiequelle – Alles beginnt mit der Quelle. Sonne, Wasser, Wind, Biomasse, Abfall – diese erneuerbaren Energiequellen sind wie die Nahrung, die Sie Ihrem Körper zuführen. Ohne sie können wir nicht leben. Ohne die Energiequelle funktionieren unsere netzunabhängigen Stromversorgungssysteme nicht.
Energiesystem – Ob Solar-PV, Windkraftanlagen oder Mikro-Wasserturbinen – diese erneuerbaren Energiequellen sammeln die Energie aus der Umgebung und wandeln sie in Strom um.
Wechselrichter – Netzunabhängige Stromversorgungssysteme erzeugen Gleichstrom (DC). Da die meisten Haushaltsgeräte und -geräte Wechselstrom (AC) verwenden, besteht hier eine Inkompatibilität. Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel. So wie ein Übersetzer ein Gespräch auf Spanisch hört und es ins Englische übersetzt, wandelt der Wechselrichter Gleichstrom in Wechselstrom um, damit alle Ihre Geräte funktionieren können.
Verteilungssystem – Dies ist das Herzstück des Systems – die Verkabelung, Schalter und Leistungsschalter, die erforderlich sind, um den Strom von der Energiequelle, den Batterien oder dem Generator zu verteilen und Ihr Haus und Ihre Geräte mit Strom zu versorgen.
Überwachung und Steuerung – Das Gehirn des Systems. Sie spielen eine wichtige Rolle, da sie den Betrieb des Systems steuern und im Hintergrund auch die Energieerzeugung und -nutzung überwachen, die Batterieladung verwalten und die Einstellungen für einen energieeffizienteren Betrieb optimieren. Wenn Sie an das Stromnetz angeschlossen sind, benötigen Sie außerdem einen Zähler, um den Stromverbrauch aus Ihrer eigenen Energiequelle im Vergleich zum Stromverbrauch aus dem Netz zu messen. Wenn Sie Ihren überschüssigen Strom ins Netz einspeisen, können Sie mit einem speziellen Zähler die vom Netz entnommene Strommenge mit der von Ihnen aus dem Netz bezogenen Strommenge ausgleichen.
Sicherheitskomponenten – Diese Geräte schützen Ihr System, Ihr Zuhause, Ihre Geräte und Sie selbst. Erdungsgeräte verbinden Ihr System buchstäblich mit der Erde und dienen als „Fluchtweg“ für überschüssigen Strom, wenn das System überlastet ist (z. B. bei einem Stromstoß durch einen Blitzschlag). Stellen Sie sich einen Ballon vor: Er hat ein begrenztes Fassungsvermögen, und wenn wir versuchen, zusätzliche Luft in den Ballon zu blasen, explodiert er einfach. Durch ein kleines Loch im Ballon kann die überschüssige Luft entweichen, ohne dass der Ballon explodiert. So funktioniert auch eine Erdungsvorrichtung.
Laderegler – Da netzunabhängige Systeme eine Notstromversorgung benötigen, wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint, ist ein Laderegler eine notwendige Komponente (es sei denn, Sie möchten natürlich auf Strom für längere Zeiträume verzichten). Dieses Gerät reguliert die Spannung und den Stromfluss zwischen der Energiequelle (z. B. Solarmodulen) und den Batterien, verhindert eine Überladung der Batterien und sorgt für eine effiziente Ladung.
Batteriebank – Ein weiterer wesentlicher Bestandteil von netzunabhängigen Stromversorgungssystemen, da sie Strom für den späteren Gebrauch oder für Zeiten speichern, in denen Ihre Energiequelle zwar funktioniert, Ihr Bedarf jedoch größer ist als das Angebot. Die Batteriebank ist so dimensioniert, dass sie genügend Energie für Ihren Energiebedarf liefert. Sie ist in der Regel der teuerste Teil des Systems.
Notstromaggregat – Einige netzunabhängige Stromversorgungslösungen verfügen über ein Notstromaggregat, andere nicht. Sie werden in der Regel an Orten mit begrenzten Energieressourcen eingesetzt oder um längere Zeiten mit geringer Energieproduktion zu überbrücken. Neben der direkten Bereitstellung von Notstrom können sie auch zum Aufladen Ihrer Batterien verwendet werden. Wenn Ihre Batterie groß genug ist, benötigen Sie kein Notstromaggregat, aber die Speicherung von Batterien ist kostspielig.
7 netzunabhängige Stromversorgungslösungen
Diese Liste enthält 7 Lösungen für die Stromversorgung Ihres netzunabhängigen Hauses. Sie stellt drei der gängigsten netzunabhängigen Stromversorgungssysteme vor. Weiter unten präsentieren wir netzunabhängige Energielösungen, die Wärme liefern, und schließlich eine weitere Option, die sich als praktisch erweist, wenn nur ein geringer Strombedarf besteht.
Netzunabhängige Stromversorgungssysteme
1. Solarenergie
Solar-PV (auch bekannt als Solar-Photovoltaik oder Sonnenkollektoren) erzeugt Energie aus dem Sonnenlicht. Wenn Sonnenlicht auf den Sonnenkollektor trifft, fangen die Photovoltaikzellen im Inneren des Kollektors das Licht ein und wandeln es in Strom um. Dieser Strom kann in Batterien für den späteren Gebrauch gespeichert werden. Andernfalls können Sie Ihre Kollektoren zu Geldmachern machen, indem Sie überschüssige Energie in das Stromnetz einspeisen, sofern Sie daran angeschlossen sind.
Solarzellen sind die gängigste und am leichtesten verfügbare Form erneuerbarer Energie für Hausbesitzer, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind. Die Installation kann kostspielig sein, aber da umweltbewusstes Leben immer mehr an Bedeutung gewinnt, bieten viele Regierungen Rabatte und Anreize für Solarstromanlagen wie diese an.
Bei der Wahl einer netzunabhängigen Stromversorgung steht Solar-PV bei den meisten Menschen ganz oben auf der Liste. Es ist eine großartige Option, hat aber auch ihre Grenzen. Erstens handelt es sich um eine intermittierende Energiequelle, die nur tagsüber Energie liefert. Wenn Sie an einem Ort wie der Westküste leben, wo der Himmel meist bewölkt ist, oder in einem schattigen Wald, werden Sie nicht allzu viel Strom erzeugen können. Solarenergie liefert außerdem nur Strom, sodass sie keine Komplettlösung ist, wenn Sie Ihre Räume heizen möchten.
Da die Produktion von Solar-PV-Anlagen in den letzten Jahren rapide zugenommen hat, sind die Kosten gesunken, sodass sie eine viel erschwinglichere Option darstellen. Es gibt eine Vielzahl von Optionen, darunter auch kleine netzunabhängige Solarstrom-Kits. Wenn Sie Ihren Strom nicht in Ihrer Batteriebank für sich behalten möchten, gibt es mittlerweile mehrere Möglichkeiten, ihn zu teilen. Sie können ihn entweder ins Netz zurückspeisen oder über ein Community-Mikronetz peer-to-peer weitergeben – Sonnen ist eines der größten Beispiele dafür.
Eine Photovoltaikanlage ist nicht die einzige Möglichkeit, die Energie der Sonne zu nutzen. Solarwarmwasserbereiter (manchmal auch als solare Warmwassersysteme bezeichnet) nutzen ebenfalls die Kraft der Sonne, um Wasser für Ihr Zuhause zu erwärmen. Diese gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen, von denen einige je nach Lage Ihres Hauses effektiver sein können als andere. Unabhängig davon muss ein Leben ohne Stromanschluss nicht bedeuten, dass Sie Wasser kochen müssen, um ein schönes warmes Bad zu nehmen!
Schließlich ist ein Solarkocher eine coole und interessante Möglichkeit, Essen zuzubereiten. Er konzentriert die Wärme der Sonne in seinem reflektierenden Material und erhitzt das Essen auf sichere Temperaturen.
2. Windenergie
Eine Windkraftanlage nutzt Flügel, die den Wind auffangen und einen Rotor drehen, der einen Generator antreibt und Strom erzeugt. Windenergie hat eine lange Geschichte, die ihre Wirksamkeit beweist – vor über 1.000 Jahren tauchten die ersten Windmühlen auf, und die erste Turbine zur Stromerzeugung wurde bereits 1887 gebaut.
Moderne Windturbinen können horizontalachsenförmig (HAWT) sein, wie wir sie normalerweise sehen, oder vertikalachsenförmig (VAWT), die oft wie Schneebesen aussehen. Letztere sind weitaus seltener, da sie nicht so effizient sind wie HAWTs und es daher auch nicht so viele Modelle gibt. Sie haben jedoch den Vorteil, dass sie omnidirektional sind und somit Wind aus allen Richtungen auffangen können. Außerdem sind sie besser für niedrige Windgeschwindigkeiten ausgelegt.
Der größte Nachteil der Windenergie ist, dass Wind nicht zuverlässig ist. Er variiert je nach Wohnort und selbst am selben Ort ändert er sich täglich je nach Wetterlage. Zwar kann eine begrenzte Menge an Windenergie in Batterien für den späteren Gebrauch gespeichert werden, aber wenn Sie auf Strom aus einer Windkraftanlage angewiesen sind, ist es wichtig, einen Notfallplan zu haben.
Für Haushalte, die an das Stromnetz angeschlossen sind, gibt es staatliche Programme, die Anreize für die Nutzung grüner Energiequellen bieten, und möglicherweise können Sie Rabatte erhalten, wenn Sie Ihren Windstrom ins Netz einspeisen.
3. Mikro-Wasserkraft
Ähnlich wie bei Windkraftanlagen fangen die Flügel von Wasserturbinen das fließende Wasser auf, das dann den Rotor der Turbine dreht und einen Generator antreibt. Das bekannteste Beispiel hierfür ist ein Wasserkraftwerk, bei dem Wasser auf riesige Turbinen fällt und so Wasserkraft für ganze Gemeinden erzeugt.
Wasserturbinen für netzunabhängige Häuser sind natürlich kleiner und leider auf Häuser in der Nähe von fließenden Gewässern beschränkt. Wasser ist zuverlässiger als Wind, aber es ist eine gewisse kinetische Kraft erforderlich, um die Turbinen anzutreiben, und an den meisten Standorten ist es schwierig, genügend fließendes Wasser zu finden, um diese Kraft zu erzeugen. Daher ist netzunabhängige Wasserkraft eine weniger verbreitete Option als Solar- oder Windenergie.
Netzunabhängige Energiequellen für Wärme
4. Wärmepumpen (Erdwärme und Luftwärme)
Wärmepumpen werden dank ihrer Effizienz zu einer beliebten Methode zum Heizen und Kühlen von Häusern. Sie funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie eine Klimaanlage oder ein Kühlschrank, nur dass sie nicht nur kühlen, sondern auch heizen und den Warmwasserbedarf decken können. Die beiden gängigsten Arten von Wärmepumpen sind Luftwärmepumpen (die mit Abstand am häufigsten verwendet werden) und Erdwärmepumpen (auch als geothermische Wärmepumpen bekannt).
Luftwärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme, leiten diese an ein Wärmeträgermedium (Kältemittel oder Wasser) weiter und geben die Wärme dann an das Hausinnere ab. Im Sommer entziehen sie der Innenluft Wärme und geben diese nach außen ab.
Erdwärmepumpen funktionieren genauso, nur dass sie die Wärme aus dem Boden entziehen, was effizienter ist, da die Erde unterhalb der Frostgrenze eine konstante und zuverlässige Temperatur von 10 Grad Celsius (50 Grad Fahrenheit) hat. Geothermische Systeme sind zwar effizienter als Luftwärmepumpen, aber die Anschaffungskosten sind höher. Langfristig gesehen zahlen sich die Einsparungen jedoch aus.
Wärmepumpen sind effizienter als andere Heizsysteme – mit einem Wirkungsgrad von etwa 3:1 produzieren sie etwa dreimal mehr Energie, als sie verbrauchen. Sie sind so effizient, weil sie bereits vorhandene Wärme aus der Umgebung nutzen, anstatt sie durch Verbrennung (z. B. durch Verbrennen von Erdgas oder Öl) zu erzeugen.
Wärmepumpen verbrauchen Strom. Und zwar viel. Für eine erneuerbare netzunabhängige Anlage benötigen Sie daher eine Photovoltaikanlage, um die Wärmepumpe mit Strom zu versorgen. Vorausgesetzt, Ihre Solaranlage ist leistungsstark genug, können Sie Ihren gesamten Strombedarf, die Raumheizung/-kühlung und die Warmwasserbereitung über diese beiden Systeme decken.
Es gibt auch andere Arten von Heizsystemen, die mit Strom betrieben werden können, aber wir haben hier aufgrund ihrer hohen Effizienz Wärmepumpen hervorgehoben.
5. Biomasse / Biogas
Biomassekessel nutzen die Verbrennung von organischen Materialien wie Holzspänen, Pellets, Holzscheiten, Stroh (und anderen landwirtschaftlichen Produkten) und Siedlungsabfällen, um Wärme, Strom oder beides zu erzeugen.
Biogas hingegen nutzt feuchte organische Materialien wie Tierdung, Lebensmittelabfälle oder landwirtschaftliche Abfälle und zersetzt diese mit Mikroorganismen in einer anaeroben Umgebung (ohne Sauerstoff) zu Biogas (einem Gemisch aus Methan und Kohlendioxid), das zur Wärmegewinnung verbrannt oder in Strom umgewandelt werden kann.
Da die dem System zugeführten organischen Materialien auf natürliche Weise nachwachsen, gilt Biogas als erneuerbare Energiequelle. Die Auswirkungen auf die Umwelt hängen jedoch von einer Reihe von Faktoren ab, wie z. B. der Art der verwendeten Biomasse, der Art ihrer Gewinnung und der Effizienz des Umwandlungsprozesses. So können beispielsweise nachhaltig bewirtschaftete Wälder als Quelle für Biomassebrennstoffe dienen, ohne die natürlichen Ressourcen zu erschöpfen, während die Verwendung von landwirtschaftlichen Reststoffen oder organischen Abfällen dazu beitragen kann, Deponieabfälle und Methanemissionen zu reduzieren.
Biomassekessel arbeiten mit einem Wirkungsgrad von etwa 90 Prozent, was dem Wirkungsgrad der heute verkauften hocheffizienten Gasheizungen entspricht. Für Hausbesitzer, die ein einfaches, zuverlässiges Heizsystem wünschen, kann ein Pelletofen oder ein anderer Biomassekessel eine gute Wahl sein, insbesondere wenn sie über eine lokale Brennstoffquelle aus verantwortungsvoll bewirtschafteten Wäldern verfügen – und noch mehr, wenn Sie diesen Brennstoff auf Ihrem eigenen Grundstück gewinnen können.
Die Verbrennung von Holz hat jedoch auch einige Nachteile. Der erste ist die Menge an Schadstoffen, die dabei in die Luft gelangt. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn Sie in oder in der Nähe einer Stadt leben (was bei den meisten Selbstversorgern außerhalb des Stromnetzes nicht der Fall ist), da Schadstoffe wie Feinstaub und VOCs in der Stadt ein größeres Problem darstellen. Zwar können Bäume als neue Kohlenstoffsenken gepflanzt werden, um die gefällten Bäume zu ersetzen, aber wenn Sie Holz verbrennen, beschleunigen Sie die Geschwindigkeit, mit der diese CO2-Emissionen in die Atmosphäre gelangen. Außerdem ist das Hacken von Holz sehr arbeitsintensiv, aber Selbstversorger sind ja keine Fremde in Sachen Arbeit, und es kann eine gute Möglichkeit sein, sich fit zu halten.
Es gibt einige Diskussionen darüber, wie schädlich die Verbrennung von Holz im Vergleich zur Verbrennung fossiler Brennstoffe ist. Das hängt von Faktoren wie Transportwegen, der Raffination des Brennstoffs, der Effizienz des Heizsystems usw. ab. Wenn man totes Holz auf dem eigenen Grundstück sammelt und weit weg von der Zivilisation lebt, sind die Auswirkungen auf die Umwelt ganz anders als bei einem Stadtbewohner, der Holz aus anderen Regionen verbrennt. Ähnliche Vergleiche lassen sich zwischen der Verbrennung fossiler Brennstoffe und Holz anstellen.
Es gibt verschiedene Arten von Biomasse- und Biogasanlagen, die sowohl Wärme als auch Strom liefern können, was für Menschen, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, ideal erscheint. In der Realität sind diese Anlagen jedoch teuer und kostspielig in der Wartung.
6. Feuer
Feuer war die erste Energiequelle der Menschheit und ist bis heute unglaublich nützlich. Es kann unter anderem zum Heizen, Kochen, Beleuchten, Roden von Land und zur Müllverbrennung verwendet werden, was es zu einer sehr wichtigen Energiequelle für Menschen macht, die unabhängig vom Stromnetz leben.
Obwohl Holz in Biomassekesseln mit Feuer verbrannt werden kann, erwähnen wir diese Option aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und ihrer Einfachheit separat. Feuer kann zum Heizen, Kochen usw. verwendet werden. Alles, was Sie brauchen, ist Holz und ein Streichholz. Für ein Leben ohne Stromanschluss gibt es nichts Einfacheres und Zuverlässigeres, da auf Ihrem Grundstück höchstwahrscheinlich Bäume wachsen, die Sie jederzeit als Brennstoff verwenden können.
Ein Holzofen ist ein wichtiger Mittelpunkt für ein Leben ohne Stromnetz. Als effektive Wärmequelle, die sich besonders für kleine Häuser eignet, hält er Ihr Zuhause in der kühleren Jahreszeit warm. Er kann auch einen Elektro- oder Gasherd ersetzen, wenn Sie kochen oder Wasser in einem Wasserkocher zum Kochen bringen möchten.
Die Strahlungswärme eines Holzofens kann auch Kleidung trocknen, die Sie an kalten oder nassen Tagen im Haus aufgehängt haben.
Einige Formen des kontrollierten Feuers im Freien, wie ein Holzkohlegrill, eine Feuerstelle oder ein unterirdischer Ofen (manchmal auch als Erdofenmethode bezeichnet), sind ebenfalls effektive Alternativen zum Elektro- oder Gasherd. Diese sind besonders nützlich bei wärmerem Wetter, wenn das Anzünden eines Holzofens im Haus Ihr Zuhause zu sehr aufheizen würde.
Diese Formen des Feuers bieten auch Möglichkeiten zur Unterhaltung oder zum Zusammensein – es hat einfach etwas Besonderes, sich mit Marshmallows um ein Feuer zu versammeln oder sich vor einem Erdofen zum Grillen zusammenzufinden.
Zu guter Letzt können Kerzen und Laternen Ihnen Licht spenden, wenn Sie aus irgendeinem Grund keinen Strom haben.
Kleines netzunabhängiges Stromversorgungssystem
7. Wechselrichter zum Aufladen kleiner Geräte
Wenn Sie Ihre netzunabhängige Einrichtung auf einen Holzofen zum Kochen und Heizen reduziert haben, haben Sie das Leben ohne Strom im Griff! Allerdings ist es im 21. Jahrhundert aufgrund unserer Internetabhängigkeit schwierig geworden, ohne Strom zu leben. Und je nachdem, wo Sie wohnen, ist es auch schwierig, ohne Auto zu leben. Glücklicherweise gibt es eine Stromlösung, die beide Abhängigkeiten kombiniert: den Wechselrichter.
Selbstversorger verwenden Wechselrichter in ihren Autos, um kleine Geräte (wie Mobiltelefone, Laptops und Tablets) aufzuladen, während sie Besorgungen erledigen. Dies ist eine äußerst effiziente Möglichkeit, ein Fahrzeug zu nutzen. Autos sind so etwas wie große Generatoren, da sie ihre Batterie während der Fahrt aufladen. Dies können Sie sich zunutze machen, indem Sie die Batterie gleichzeitig als Stromquelle für Ihre kleinen Geräte verwenden.
Wenn Sie Selbstversorger sind, werden Sie Ihre Geräte wahrscheinlich nicht sehr oft benutzen, da Sie mit der Pflege Ihrer Pflanzen oder Tiere, dem Leeren der Komposttoilette, dem Kochen, Putzen und anderen Aufgaben beschäftigt sind. Daher könnte der bescheidene Wechselrichter das einzige netzunabhängige Stromversorgungssystem sein, das Sie jemals brauchen werden!
