Eigennutzung - Eigenverbrauch

So macht Photovoltaik erst richtig Spaß!

Wurde der Photovoltaikstrom, den die Anlagen produzieren, vor einigen Jahren noch komplett in das Netz des Energieversorgers eingespeist, so werden die Photovoltikanlagen heutzutage so ausgelegt, dass der Strom zunächst in das Hausnetz fließt und dort verbraucht wird. Nur der überschüssige Strom gelangt in das öffentliche Netz.

Warum macht man das heutzutage so?

Vor einigen Jahren lag die Vergütung, die der Betrieber einer Anlage für den ins Netz einspeisten Strom erhielt, noch oberhalb des Strombezugspreis. Es lohnte sich nicht, den Strom selbst zu verbrauchen. Stattdessen verkaufte man den Strom komplett und kaufte ihn günstiger wieder zurück. Bei einer heutzutage gültigen Vergütung von rund 13 Cent pro kWh hat sich das Blatt komplett gewendet. Der durchschnittliche Bezugspreis von Strom liegt mehr als doppelt so hoch. Demzufolge wird die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage sehr stark dadurch beeinflusst, wie viel des erzeugten Stroms selbst verbraucht wird.

Lohnt sich Photovoltaik bei der gesunkenen Einspeisevergütung dann überhaupt noch?

Ja! Denn die Anlagenpreise sind analog zur Einspeisevergütung gesunken! Heutzutage kosten Photovoltaikanlagen noch etwa ein Drittel dessen, was sie vor 5 Jahren gekostet haben! Durch den Eigenverbrauch ist die rein rechnerische Rendite einer Photovoltaikanlage in vielen Fällen sogar noch gestiegen. Ein weiterer Faktor spielt dabei eine Rolle: War bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Photovoltaikanlagen zu beachten, dass die zukünftige Einspeisevergütung aufgrund der allgemeinen Inflation "weniger Wert" ist (Abdiskontierung), so tritt bei der Stromkostenersparnis der entgegengesetzte Effekt auf. Der Bezugsstrom wird teurer, die Stromentstehungskosten Ihres Photovoltaikstroms bleiben konstant. Die Ersparnisse werden also laufend größer. Nach Berechnungen des BDEW (Bundesverband der Wasser- und Energiewirtschaft e.V.) stiegen die Strompreise in den letzten 10 Jahren um jährlich 5,65 %. Folgende Grafik zeigt, wie sich die Haushaltsstrompreise in den kommenden Jahren entwickeln würden, wenn sie mit der gleichen Rate weiter steigen.

Je nach Anlagengröße kostet eine selbst produzierte kWh ca. 10-14 ct. Das Einsparpotenzial ist entsprechend sehr hoch! Wir gehen in den Wirtschaftlichkeitsberechnungen, die wir unseren Kunden mit an die Hand geben, von einer eher konservativen Preissteigerungsrate von 3,5% aus. Wenn die Ersparnis später größer ausfällt, freut man sich umso mehr. Die Preisentwicklung sowie die daraus resultierende mögliche Ersparnis sehen Sie hier:

In Privathaushalten wird, je nach Anlagengröße ca. 20-30% des Stroms, den die Photovoltaikanlage produziert, selbst verbraucht. Bei Gewerbebetrieben ist der Wert oftmals sogar noch deutlich höher, da hier die Photovoltaikstrom-Produktion und die Grundlast des Betriebes besser miteinander harmonieren. Der Strom wird überwiegend zwischen 9 und 18 Uhr produziert - passend zu den Hauptarbeitszeiten!

Wie groß muss eine Photovoltaikanlage sein?

Generell stellt sich die Frage nach der richtigen Dimensionierung der Photovoltaikanlage! Die Größe der Anlage sollte auf den Stromverbrauch und das Stromnutzungsverhalten des Haushaltes abgestimmt sein. Ein Haushalt mit einem jährlichen Strombedarf von 5000 kWh benötigt z.B. keine 30 kWp Anlage, da der von dieser Anlage produzierte Strom fast ausschließlich in das öffentliche Netz eingespeist würde. Diese Anlage käme bei guter Ausrichtung auf einen Jahresertrag von ca. 27000 kWh, wovon maximal 10% selbst verbraucht würden. Für die Wirtschaftlichkeit bedeutet dies, dass nur 10% des erzeugten Stroms rechnerisch mit 28 cent je kWh (Höhe des Strompreises) vergütet werden und 90% mit ca. 13 cent je kWh (Höhe des Einspeisevergütung). Das wirkt sich entsprechend negativ auf die Rendite der Anlage aus.

Auf der anderen Seite gilt es aber auch, möglichst viel des teuren Netzstroms zu ersetzen. Eine zu klein dimensionierte Anlage ist also ebenso wenig optimal! Würde sich der Haushalt beispielsweise eine 2 kWp Photovoltaikanlage installieren lassen, ergibt sich laut unserem Auslegungsprogramm rein rechnerisch (durch Übereinanderlegen des Verbrauchsprofils und der Ertragskurven) folgendes Bild:

Knapp 60% des erzeugten Stroms würde selbst verbraucht werden -  jedoch erreicht man lediglich eine Autarkiequote von ca. 20%! Rund 80% des Strombedarfs müsste der Haushalt weiterhin dazukaufen. Aus der Perspektive der Gesamtstromkosten des Haushaltes ist dies ebenfalls nicht befriedigend!

Bei der Festlegung der Anlagengröße spielen also zwei Faktoren die entscheidende Rolle: Es soll eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote aber auch eine möglichst hohe Autarkiequote erzielt werden. Nach unseren Erfahrungen ist die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage ohne Speicher immer dann am höchsten, wenn eine Eigenverbrauchsquote von über 25% und eine Autarkiequote von über 40% erreicht werden. Für den Beispielhaushalt ist dies der Fall, wenn die Photovoltaikanlage in einer Größe von 8,8 kWp konzipiert wird. Laut Auslegungsprogramm werden eine Eigenverbrauchsquote von rund 26% und eine Autarkiequote von ca. 40% erzielt. Es ergibt sich folgendes Bild:

 

In der Praxis können die Ergebnisse natürlich abweichen. Folgende Grafik zeigt eine Jahresübersicht über eine Photovoltaikanlage in dieser Größenordnung. Der Jahresverbrauch des Kunden betrug in den ersten 10 Monaten des Jahres rund 3900 kWh. (Auf das Gesamtjahr gesehen kann wie in dem Beispiel mit etwa 5000 kWh gerechnet werden). Von diesen 3900 kWh konnten etwa 1850 kWh durch eigenen Sonnenstrom gedeckt werden. Dementsprechend konnte sogar eine Autarkiequote von 47% erzielt werden - ohne Speicher, versteht sich!

Bei Photovoltaikanlagen auf Unternehmen im Ein-Schicht-Betrieb wenden wir für die optimale Dimensionierung der Photovoltaikanlage statt der 25/40-Formel die 50/50-Formel an. Das wesentlich bessere mögliche Verhältnis aus Eigenverbrauchs- und Autarkiequote resultiert daraus, dass bei diesen Unternehmen der wesentliche Stromverbrauch tagsüber stattfindet. Zudem gibt es nicht - wie in Privathaushalten - typische Lastspitzen zur Morgens-, Mittags- und Abendzeit. Der Stromverbrauch verläuft in vielen Betrieben relativ homogen. Folgendes Beispiel zeigt die Verbrauchs- und Erzeugungsprofile eines typischen Vertreter kleiner und mittlerer Unternehmen.

Das Leistungsprofil der Photovoltaikanlage deckt sich auch an diesem wechselhaften Tag sehr gut mit dem Verbrauchsprofil des Betriebs. Die Photovoltaikanlage ist so auf den Betrieb zugeschnitten worden, dass ein Optimum aus Eigenverbrauch und Autarkie erzielt wird. Zum einen soll ein möglichst hoher Anteil des Sonnenstroms vom Betrieb selbst verbraucht werden, zum anderen soll aber auch bei schlechter Wetterlage die Anlagenleistung immer noch ausreichen, um die Grundlast des Betriebes tagsüber möglichst vollständig zu bedienen. In diesem Fall liegt der Jahresstromverbrauch des Kunden bei ca. 26.000 kWh, die Tagesspitzenlasten liegen bei bis zu 10.000 Watt. Wir ermittelten eine Anlagenleistung von 30 kWp als optimale Anlagengröße, bei der sowohl eine Eigenverbrauchsquote von 50% als auch ein Autarkiegrad von 50% erzielt werden:

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Neue Anlagevariante OST - WEST - Ausrichtung

Der Wunsch, den Photovoltaikstrom möglichst selbst zu nutzen, hat die bisherigen Grundprinzipien der Photovoltaikanlagenplanung grundlegend verändert. Galt es vorher als Ziel, möglichst viel Strom pro installierter Leistung zu produzieren und daher die Module mit einem optimalen Neigungswinkel nach Süden auszurichten, so gilt es jetzt, einen möglichst hohen Eigenverbrauchsanteil zu erzielen. Hierdurch werden auch Ost-West-Dächer immer attraktiver, da die Ertragskurven der Anlagen und die Lastprofile der Haushalte sich stärker decken als bei Süddächern. Die Ertragskurven dieser Anlagen sind flacher, jedoch auch wesentlich breiter, der Sonnenverlauf der Sonne kann besser genutzt werden.

Ertragskurve einer konventionell südausgerichteten Photovoltaikanlage (ca.13 kWp ohne 70% Begrenzung)

Ertragskurve einer 16 kWp Ost-Westanlage; PV auf Ostdach blau, PV auf Westdach rot :

Bei dem Vergleich der beiden Ertragskurven zeigt sich, dass die Ostwest-Anlage wesentlich praxisgerechter arbeitet. Während die Südanlage auch im Hochsommer lediglich zwischen 8 und 19 Uhr nennenswert Strom produziert, erstreckt sich die Produktion bei einem Ostwestdach von 6:30 - 20:30 Uhr. Bereits um sieben Uhr morgens stellt die Anlage in diesem Beispiel 3000 Watt bereit. Die Ertragsspitze der Südanlage von über 10 kWh zur Mittagszeit kann kaum für den Eigenverbrauch genutzt werden und wird zum größten Teil in das Netz eingespeist.

Wie das Zusammenspiel aus Photovoltaik-Ertrag, Eigenverbrauch und Netzeinspeisung bei einer 10 kWp Ost-Westanlage an einem typisch norddeutsch wechselhaften Spommertag aussieht, ist in der folgenden Grafik zu sehen:

Die Photovoltaikanlage stellt im Zweitraum von 7 bis 20 Uhr nahezu durchgehend genug Strom zur Verfügung, um den eigenen Bedarf zu decken.

Auf das Jahr gesehen erbringen gute Ost-West-Anlagen ca. 80% der Erträge einer Südanlage, ermöglichen aber einen wesentlich höheren Eigenverbrauchsanteil. Allerdings hängt dies noch mehr von der Qualität der eingesetzten Komponenten ab, als bei konventionellen Anlagen. Auf einer Südanlage bringt mittlerweile fast jedes Modul gute Erträge, bei schwierigen Ausrichtungen wird bspw. die Transparenz des Glases oder das Schwachlichtverhalten der Zellen entscheidender.

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Welche Vorteile bringt ein Speichersystem

Unabhängig davon, ob private oder gewerbliche Anlagen konzipiert werden, gelangen zunehmend Speichersysteme in den Fokus, um den Eigenverbrauch zu erhöhen. Der Sinn besteht im Grunde darin, den überschüssigen Strom aus der Mittagszeit zu speichern, um ihn in den Abendstunden zu verbrauchen. Speichersysteme ermöglichen zwar auch keine vollständige Autarkie, aber reduzieren die Abhängigkeit vom Energieversorger nochmal deutlich. Hiermit können Privathaushalte eine Eigenverbrauchsquote von über 70% erzielen (natürlich abhängig von der Anlagengröße!). Aus anderer Perspektive gesehen wird ein Autarkiegrad von über 80% möglich. Nur noch weniger als 20% des Stroms muss vom Energieversorger dazu gekauft werden. Es hängt natürlich alles davon ab, wie groß der Speicher ist, der installiert wird. Aufgrund der hohen Kosten ist es eine Frage der Wirtschaftlichkeit, wie groß dieser sein sollte, denn je größer der Speicher ausfällt, desto geringer ist der zusätzliche Nutzen (Grenznutzen). Manchmal ist weniger dann auch mehr. Für ein modernes Speichersystem sollte man zwischen 1500 € und 2000 € pro kWh Speichergröße einrechnen. Derzeit gibt es von der KfW ein Förderprogramm zur Förderung von Speichersystemen.

Ganz neu erhältlich ist der SMA SB SMART ENERGY, der zwar über einen relativ kleinen Speicher verfügt (2 kWh nutzbar), aber aufgrund seines sehr guten Preis-Leistungsverhältnisses in Sachen Wirtschaftlichkeit neue Maßstäbe unter den Speichersystemen setzt. Dafür sorgt auch eine unkomplizierte Installation dieses Speichersystems, welche sich nicht von der Montage eines konventionellen Wechselrichters unterscheidet. Die Konfiguration und das Management des Speichersystems erledigt der Sunny Home Manager, der im Paket mit erworben wird. SMA gibt an, dass bei einer 6 kWp Photovoltaikanlage auf einem typischen Eigenheim mit 5000 kWh Jahresstromverbrauch eine Erhöhung der Eigenverbrauchsquote von 30 auf 55% erwartet werden darf. Der Strombezug vom Energeiversorger reduziert sich mit PV-Anlage und Speichersystem um 52% (Autarkiequote)

Möglichkeiten des Smart Home

Wenn man diese Investition scheut, kann man zunächst beginnen, sein Verbraucherverhalten auf die Photovoltaikanlage abzustimmen. Waschen und trocknen möglichst bei Sonnenschein! Ist man berufstätig, kann die moderne Technik behilflich sein. Hersteller wie SMA bieten Geräte an, die automatisch zwischen der Photovoltaikanlage und verschiedenen Haushaltsgeräten vermitteln. Mittels der momentanen Anlagenleistung und Wettervorhersagen wird der beste Zeitpunkt ermittelt, wann der Sunny Home Manager von SMA beispielsweise die Waschmaschine per Funksteckdose ansteuert. Man muss nur noch die Waschmaschine befüllen und den Home Manager programmieren. Den Rest macht die Technik. Weitere Infos zum Sunny Home Manager finden Sie hier.

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