Eigenverbrauch richtig abschätzen

Von am 6. November 2012 in der Kategorie Technologie mit 15 Kommentare
Eigenverbrauch_PV

Der Eigenverbrauch von Solarstrom gewinnt immer mehr an Bedeutung. Für Haushaltsstromkunden in Deutschland und viele gewerblichen Verbraucher ist er mittlerweile auch ohne spezielle Vergütung hoch rentabel, er macht Anlagenbetreiber unabhängiger von Energieversorgern (und damit von steigenden Strompreisen) und entlastet die Netze. Dies führt zu einer deutlich verstärkten Nachfrage nach Speichersystemen, um den Eigenverbauch weiter zu erhöhen. Bei der Auslegung eines Eigenverbrauch-Speichersystems spielt jedoch der Jahresstromverbrauch sowie das Lastprofil des betreffenden Haushalts eine wichtig Rolle.

 
Standardlastprofile verwenden?

Doch wie lässt sich eigentlich herausfinden, wann und wie viel Strom in einem Haushalt verbraucht wird? Am einfachsten erscheint es, auf Standardlastprofile zurückzugreifen. Sie werden u.a. vom Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW)  zur Verfügung stellt und entsprechen dem prognostizierten Verbrauch bestimmter Verbrauchergruppen ab (z. B. Haushalt, Gewerbe oder Landwirtschaftsbetriebe). Das Problem: Standardlastprofile entstehen durch die Mittelung von Verbrauchsprofilen sehr vieler Anlagen und beruhen auf Daten, die in einer zeitlichen Auflösung von lediglich 15 Minuten erstellt werden. Damit fehlen viele Informationen, die ein reales Lastprofil bietet. Ein Beispiel: Beim Kochen schaltet sich der Herd intern immer nur für einige Sekunden ein- und dann wieder aus. Der Verbrauch unterliegt also starken Schwankungen. Durch die Mittelung kann aber nicht mehr erkannt werden, welche Leistung das Batteriesystem tatsächlich einspeisen müsste, um den Eigenverbrauch zu gewährleisten. Daher führt die Verwendung von Standardlastprofilen häufig zu Fehleinschätzungen, die bis zu 50 Prozent höhere Eigenverbrauchsquoten versprechen, als in realen Systemen möglich sind. Für die Auslegung von Eigenverbrauchssystemen sind Standardlastprofile also kaum geeignet.

 

Individuell messen?

Eine weitere Möglichkeit ist die Messung des individuellen Lastprofils. Eine solche Messung ist technisch mit Hilfe geeigneter Messgeräte relativ einfach möglich. Allerdings ist sie in der Umsetzung sehr aufwendig: Der Messzeitraum darf nicht zu kurz ausfallen und sollte am besten ein Jahr betragen. Ansonsten werden die erheblichen Unterschiede zwischen den Jahreszeiten nicht ausreichend berücksichtigt. Zudem sollte die zeitliche Auflösung der Messung bei einer Sekunde, mindestens aber bei einer Minute liegen. Und für die genaue Planung sind zusätzlich zu den Lastprofilen dann auch noch Einstrahlungsprofile notwendig. Kleinere Unternehmen und Installateure sind bei der Planung von Eigenverbrauchssystemen also auf Alternativen angewiesen.

 

Alternativen zur Berechnung des Eigenverbrauchs

Eine unkomplizierte Alternative zur Planung von Eigenverbrauchssystemen bieten Auslegungsprogramme. Unsere Software Sunny Design beispielsweise berücksichtigt den natürlichen Eigenverbrauch und in der nächsten Version auch die Integration eines Zwischenspeichers bei der Bestimmung der Eigenverbrauchsquote. Für die Berechnung werden dem angegebenen Jahresstromverbrauch entsprechend typische Lastprofile verwendet, die auf realen Messungen basieren. So kann der Eigenverbrauch relativ genau abgeschätzt werden. Einige Hersteller – vor allem Hersteller von Speichersystemen – bieten auch Online-Auslegungstools an. Um die Glaubwürdigkeit von Aussagen besser einschätzen zu können, sollte man sich über die Genauigkeit und die Herkunft der verwendeten Lastprofile sowie deren zeitliche Auflösung jedoch näher informieren.

 

Erste Abschätzung leicht gemacht

Die einfachste Möglichkeit, eine erste Abschätzung der Eigenverbrauchsquote zu erhalten, bietet das hier abgebildete Diagramm. Für die Erstellung haben wir über 100 unterschiedliche Systeme mit hoch aufgelösten Einstrahlungs- und Verbrauchsprofilen über ein Jahr simuliert. Das hierfür verwendete Simulationsmodell wurde vorher mit den Ergebnissen verschiedener realer Feldtestanlagen überprüft, optimiert und validiert.

Eigenverbrauchsquote

Für die Bestimmung der Eigenverbrauchsquote werden zunächst die X- und Y-Achse mit dem Jahresstromverbrauch multipliziert. Anschließend kann für die geplante PV-Anlagengröße und Batteriegröße direkt die erzielbare Eigenverbrauchsquote abgelesen werden. Die Ergebnisse sind repräsentativ für Haushalte mit einem Stromverbrauch zwischen 2.500 und 7.000 kWh im Jahr.

 

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Der Autor

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Meine Aufgaben:
Technikkommunikation und Unterstützung der Pressearbeit.
Meine Themen:
SMA Technologien und Technologiethemen allgemein, Off-Grid.
Was selbst meine Kollegen nicht von mir wissen:
Ich liebe Urlaub im Norden und fotografiere gerne das Meer. Und wenn ich mal richtig viel Zeit habe, werde ich an die Barentssee fahren.
Catrin arbeitet mittlerweile nicht mehr bei SMA.

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15 Kommentare

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    Vincent Becker

    12. März 2015 um 13:46

    Ein schönes Diagramm, jedoch sollte näher darauf eingegangen werden, welches Lastprofil hinterlegt wird. Oder man stellt mehrere Diagramme zu Verfügung. Bspw. eines für Leute, die ganztags zu Hause sind und eines für nur morgens u. abends.
    Bsp.:
    Nur weil ich eine 5 kW PV-Anlage und 5000 kWh Stromverbrauch habe, heißt das nicht, dass ich automatisch 30 % EV (ohne Speicher) habe. Darauf sollte man schon genau achten, da es sonst zu Fehlkalkulationen kommen kann!

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    Ingo Krzysko

    27. Mai 2013 um 14:42

    Hallo Frau Nähr und Herr Kever,

    ab wann ist die von ihnen beschriebene Software mit Speicher verfügbar?

    Gruß Ingo Krzysko

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    Torsten Boye

    4. Dezember 2012 um 17:27

    Hallo Frau Nähr!

    Sehr schönes Diagramm! Ich kann meinen Kunden damit einfach zeigen an welchen Stellschrauben sie drehen müssen, um einen hohen Eigenverbrauch zu realisieren! Erfahrungsgemäß sind die Verbräuche viel zu hoch(über 4.500 kWh/a) und die Kunden wissen garnicht so recht woran es liegt.

    Mit sonnigen Grüßen

    Torsten Boye

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    Josef Simon

    25. November 2012 um 23:33

    Die Abschätzung des Eigenverbrauchs ist wichtig. Aber das Verbrauchsverhalten bestimmt mit den Bedarf. Aber was ist bei Schlechten wetter zb. im Winter wird mein Speicher am Tag voll? Ist dann eine größere Photovoltaikanlage von Vorteil oder ein größerer Stromspeicher?
    mit sonnigen Grüßen Solarstrom Simon

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    Reinhart

    23. November 2012 um 18:03

    Hallo Frau Nähr,
    das Diagramm trifft recht gut meine Werte (ca. 6.500 kWh/a, 7,2 kWp, ca.30% ). Ich bewege mich aber nur auf der Basislinie. Nach dem Diagramm brauche ich 3,2 kWh nutzbare Batterieenergie um 50% zu erreichen.
    Ist das so richtig und wie kann man das realisieren?
    Viele Grüße
    Reinhart

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      Felix Kever

      26. November 2012 um 12:51

      Hallo,

      mit den genannten Verbrauchs- und Leistungsdaten liegen Sie auf der X-Achse bei etwa 1,1 (die PV-Leistung ist betragsmäßig 1,1 mal so groß wie der Verbrauch), daraus folgen in der Tat 30 Prozent natürliche Eigenverbrauchsquote (an der Basislinie abgelesen). Wenn Sie von diesem Punkt aus senkrecht nach oben gehen, schneiden Sie die 50 Prozent-Linie bei einer „Höhe“ von 0,63, was rund 4,1 kWh nutzbarer Speicherkapazität entspricht (0,63 x 6,5).

      Realisieren können Sie das mit einem entsprechend dimensionierten Speichersystem von SMA. Bei einer Bleibatterie mit einer Entladetiefe von 50 Prozent wird eine Nennenergie der Batterie von 8,2 kWh benötigt. Für ein 48 V Batteriesystem in Kombination mit einem Sunny Backup 5000 ist somit eine Bleibatterie mit 170 Ah bei 48 V und Entladung über zehn Stunden notwendig. Von den Batterieherstellern angeboten wird in der Regel eine 10 h-Kapazität von 150 Ah oder 200 Ah. Mit der größeren Batterie (C10 = 200 Ah) kommen Sie auf etwa 53 Prozent Eigenverbrauch, mit der kleineren (C10 = 150 Ah) auf rund 48 Prozent.

      Beste Grüße
      Felix Kever

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    Dieter

    23. November 2012 um 16:36

    schönes diagramm, kann man ganz gut mit arbeiten. Gibt es das auch für ohne Speicher? Wir schätzen nun nur den Verbrauch, ist natürlich meist sehr vorsichtig und beruht auf Erfahrungen. Entscheidend ist natürlich auch der Ertrag der PV-Anlage, wie hoch ist denn das in dem Diagramm vorgesehen?
    Wir belegen auch Ost und Westdächer.
    Gruß
    Dieter

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      Felix Kever

      26. November 2012 um 12:46

      Hallo,

      wenn Sie die Eigenverbrauchsquote ohne Speicher wissen wollen, müssen Sie beim Ablesen einfach nur auf der X-Achse bleiben (die „Höhe“ entspricht ja einer zunehmenden Speicherkapazität, auf der X-Achse ist sie null).

      Zur zweiten Frage: Das vorliegende Diagramm geht von „Standardanlagen“ aus (30 Grad, Südausrichtung, 900 kWh/kWp x a).Sowohl für andere spezifische Erträge, als auch für andere Ausrichtungen und erst recht für West/Ost-Generatoren bräuchte man jeweils ein eigenes Diagramm. Es gibt aber eine Lösung für dieses Problem: Sunny Design, seit wenigen Tagen auch als Web-Version (also ohne Installation) verfügbar. Die Software berücksichtigt alle wichtigen Parameter: Den Anlagenstandort mit individuellem Wetterprofil, die Generatorausrichtung inklusive individuell konfigurierbarer Teilgeneratoren, ein vorhandenes Speichersystem und – falls verfügbar – sogar das persönliche Lastprofil. All diesen Daten fließen in eine komplexe Simulation ein, die ein komplettes Jahr durchrechnet und entsprechend fundierte Ergebnisse liefert.
      Ohne hier Werbung machen zu wollen: Das kann momentan keine andere Auslegungssoftware und das ist aus unserer Sicht der einzig gangbare Weg, um die zunehmend komplexen Wechselwirkungen bei der Systemauslegung zu berücksichtigen.

      Beste Grüße
      Felix Kever

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    […] Eigenverbrauch richtig abschätzen […]

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    Klaus

    12. November 2012 um 22:55

    Hallo Frau Nähr,
    ich muss Herbert beipflichten, das Diagramm sollte ein Ablesebeispiel beinhalten, damit klar wird wie die Abschätzung zustande kommt.
    Danke & Gruß
    Klaus

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    Herbert

    8. November 2012 um 19:02

    Hallo Frau Nähr,
    interessanter Artikel, allerdings komme ich bei der praktischen Umsetzung nicht mit.

    Ich zitiere aus dem Text unter Ihrem Diagramm:
    „Für die Bestimmung der Eigenverbrauchsquote werden zunächst die X- und Y-Achse mit dem Jahresstromverbrauch multipliziert. Anschließend kann für die geplante PV-Anlagengröße und Batteriegröße direkt die erzielbare Eigenverbrauchsquote abgelesen werden.“
    Könnten Sie das vielleicht zusätzlich mit einem praktischen Beispiel belegen?
    Vielleicht verstehe ich das dann. Danke.
    Grüße
    Herbert

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      Felix Kever

      13. November 2012 um 00:51

      Hallo Herr Simon,

      es ist tatsächlich nicht ganz einfach, ich versuche mal zu helfen:
      Angenommen, Ihr Jahresenergieverbrauch beträgt 3.500 kWh (bundesdeutscher Durchschnittshaushalt mit zwei Personen). Dann entspricht die Stelle an der X-Achse, die mit „1“ beschriftet ist, einer PV-Leistung von 3,5 kWp (3.500 Wp x kWh : kWh, die Einheiten kürzen sich weg). Der Achsenwert „1,5“ entspricht demnach 5,25 kWp und die „2“ steht für 7 kWp.

      Das Gleiche gilt für die Y-Achse. Die Zahlenwerte sind identisch, lediglich die Maßeinheit ist die kWh, da es hier nicht um die Leistung, sondern um die in der Batterie speicherbare Energiemenge geht (konkret: die nutzbare Batteriekapazität). Der Wert „1“ steht demnach für eine Kapazität von 3,5 kWh, die „2“ für 7 kWh und so weiter.

      Nach dieser gedanklichen Vorarbeit können Sie das Diagramm nutzen und mögliche Eigenverbrauchsquoten ablesen: Bei 3,5 kWp PV-Leistung und einer Speicherkapazität von 3,5 kWh (Koordinatenpaar 1 / 1) ergibt sich eine Eigenverbrauchsquote von 60 Prozent. Mit 1,75 kWh Speicherkapazität sind es noch 50 Prozent, mit 7 kWh ergeben sich dagegen 73 Prozent. Natürlich lässt sich auch die Anlagenleistung variieren. Mit lediglich 1,75 kWp und einer Speicherkapazität von 3,5 kWh kommen Sie zum Beispiel auf 85 Prozent Eigenverbrauch. Wohlgemerkt: Alle Zahlen basieren auf dem eingangs angenommenen Jahresenergieverbrauch von 3.500 kWh.

      Warum ist das ganze so kompliziert? Weil die mögliche Eigenverbrauchsquote einerseits durch das Mengenverhältnis von erzeugter und verbrauchter Energie bestimmt wird, andererseits aber auch von der Kapazität des Speichers abhängt. Durch die Normierung des Diagramms (beide Achsen beziehen sich immer auf den angenommenen Jahresenergieverbrauch) lassen sich beliebige Konstellationen durchspielen.

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        Herbert

        15. November 2012 um 13:31

        Hallo Herr Kever,
        vielen Dank, nun habe ich es kapiert.
        Man darf den Text unter dem Diagramm nicht lesen „….werden zunächst die X- und Y-Achse mit dem Jahresstromverbrauch multipliziert.“
        sondern nur die Achsenbeschriftung lesen und danach handeln.
        PV Leistung (z.B. 9,6) geteilt durch Jahresenergieverbrauch (z.B. 6,5) ergibt 1,48, das ist dann der Achsenert x.
        NutzbbBatt. (z.B. 5,0) geteilt durch Jahresenergieverbrauch (wieder 6,5) ergibt 0,77, das ist dann der Y Wert.
        Das ergibt dann einen Eigenverbrauch von ca. 45%.

        Technikkommunikation mit Nicht-Technikern ist sicherlich nicht einfach.
        Grüße
        herbert

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          Felix Kever

          16. November 2012 um 20:04

          Ihre Methode ist natürlich korrekt, auf diese Weise hatte ich es noch gar nicht betrachtet. Die Anweisung unter dem Diagramm, die Achsenbeschriftung mit dem Jahresverbrauch in kWh zu multiplizieren, stimmt aber ebenfalls.

          Die Idee dahinter: Der Jahresstromverbrauch ist bei der Planung meist eine fix vorgegebene Größe. Wenn man sich nun einmal die Arbeit macht und die resultierenden Zahlenwerte für die X- und Y-Achse hinschreibt, kann man die EV-Quote für alle denkbaren Konstellationen von PV-Leistung und nutzbarer Batteriegröße ohne weitere Rechnererei ablesen.

          Beste Grüße
          Felix Kever

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