Solarstrom besser nutzen dank Eigenverbrauch und Eigenversorgung

Von am 10. März 2014 in der Kategorie Energiemanagement mit 5 Kommentare
Eigenversorgung mit Solarstrom

Die im Frühjahr 2012 in Deutschland erreichte Netzparität für Haushaltskunden hat den hiesigen PV-Markt vollständig umgekrempelt. Denn seit diesem Zeitpunkt sind die Erzeugungskosten von Solarstrom geringer als der Preis, den der typische Haushaltskunde für seinen Strom an den Energieversorger zahlen muss. Damit einhergehend hat die Politik aber auch die Vergütung für den ins Netz gespeisten Solarstrom deutlich reduziert – und damit die bislang wichtigste Einnahmequelle für PV-Anlagen. 

 

Netzparität macht alles anders

All das hatte natürlich große Auswirkungen darauf, ob und wie sich der Betrieb neuer PV-Anlagen in Deutschland rechnet. Bislang reichte es aus, an guten Standorten möglichst günstige, ertragreiche und große PV-Anlagen zu installieren, um eine attraktive und gleichzeitig ökologisch korrekte Rendite zu erwirtschaften. Das war gut und sinnvoll, um PV-Anlagen zum günstigen Massenprodukt zu machen und hat die Netzparität überhaupt erst ermöglicht. Mit der heutigen, sehr geringen Einspeisevergütung funktioniert dieses Modell aber nicht mehr.

 

Auf dem Weg zur Energiewende

Zum Glück gibt es eine äußerst lohnenswerte Alternative – man muss dazu lediglich den Blickwinkel ändern. Konkret: statt der reinen Erzeugung von umweltfreundlichem Strom die Versorgung von Verbrauchern mit umweltfreundlichem Strom in den Fokus rücken.

Auf Basis dieser Betrachtungsweise lassen sich auch weiterhin PV-Anlagen wirtschaftlich installieren und betreiben. Das versorgungszentrierte Konzept weist aber auch deutlich den Weg in Richtung des eigentlichen Ziels: der Energiewende in Deutschland. Im Zeitalter der Netzparität kann die jeder PV-Anlagenbetreiber bei sich zu Hause in Angriff nehmen – und gleichzeitig eine Menge Geld sparen.

 

Was ist mein Solarstrom wert?

Zum Verständnis des neuen Geschäftsmodells muss man sich bewusst machen, dass der Wert des selbst erzeugten Stroms keineswegs mit der geringer werdenden Einspeisevergütung gleichzusetzen ist. De facto ersetzt jede Kilowattstunde Solarstrom, die vor Ort verbraucht wird, teureren Netzstrom – nicht nur physikalisch, sondern auch finanziell.

Tatsächlich ist jede selbst verbrauchte Kilowattstunde Solarstrom daher genau so viel wert, wie der Bezugsstrompreis, der ansonsten gezahlt werden müsste. Lediglich Solarstrom, der nicht vor Ort verbraucht, sondern ins Netz gespeist wird, erhält die vergleichsweise geringe Einspeisevergütung.

Im Zeitalter der Netzparität sind für die wirtschaftliche Betrachtung der PV-Anlage also nicht mehr allein die Einspeisevergütung sowie Kosten und Energieertrag der Anlage maßgeblich, sondern auch der Anteil des vor Ort verbrauchten Solarstroms.

 

Eigenverbrauch und Autarkie

In diesem Zusammenhang gibt es zwei wichtige Kennzahlen: die Eigenverbrauchs- und die Autarkiequote. Die Eigenverbrauchsquote beschreibt, welcher Anteil des von der PV-Anlage produzierten Solarstroms im eigenen Haushalt(1) verbraucht wird. Sie geht also von der Gesamtmenge der erzeugten Kilowattstunden aus und bestimmt ihren durchschnittlichen Wert (siehe Kasten). Seitdem die Einspeisevergütung kleiner ist als der typische Bezugsstrompreis für Haushaltskunden, ist eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote natürlich sinnvoll und erstrebenswert.

Die Autarkiequote hat als Bezugsgröße dagegen den elektrischen Energiebedarf des Haushalts und beschreibt, welcher Anteil davon aus der PV-Anlage stammt und wie viel noch vom Energieversorger zugekauft werden muss. Damit bestimmt sie nicht nur den Grad der energetischen Unabhängigkeit, sondern auch den durchschnittlichen Preis jeder im Haushalt verbrauchten Kilowattstunde (siehe Kasten).

(1)      Möglich und zulässig ist auch der Verbrauch in unmittelbarer räumlicher Nähe. Und selbstverständlich gilt das Ganze prinzipiell auch für betriebliche Stromverbraucher

 

Einfluss von Eigenverbrauch- und Autarkiequote

Der eigenverbrauchte Teil des Solarstroms ist so viel wert wie der Bezugsstrompreis, der ins Netz gespeiste Rest so viel wie die jeweilige Einspeisevergütung. Die Eigenverbrauchsquote als Mischungsverhältnis bestimmt somit den durchschnittlichen Wert jeder erzeugten PV-Kilowattstunde im betrachteten Zeitraum.

> Eine hohe Eigenverbrauchsquote macht unabhängig von der Einspeisevergütung

Der Preis für den Netzstrom ist durch den Stromtarif vorgegeben, während die geringeren Kosten des Solarstroms aus Kaufpreis, Energieertrag und Lebensdauer der PV-Anlage resultieren und für rund 20 Jahre kalkulierbar sind. Die Autarkiequote als Mischungsverhältnis bestimmt somit den durchschnittlichen Preis jeder im Haushalt verbrauchten Kilowattstunde im betrachteten Zeitraum.

> Eine hohe Autarkiequote macht unabhängig vom Bezugsstrompreis

 

Versorgung statt Erzeugung

Eine hohe Eigenverbrauchsquote steigert den finanziellen Ertrag der PV-Anlage und macht den Betreiber unabhängiger von der geringen und für neu installierte Anlagen weiter sinkenden Einspeisevergütung. Eine hohe Autarkiequote reduziert dagegen die Stromkosten des Haushalts trotz gleichbleibendem Verbrauch und macht ihn unabhängiger von steigenden Strompreisen.

Allerdings handelt es sich um zwei Seiten der gleichen Medaille, den beide Anwendungsfälle basieren letztendlich auf der Netzparität und sind nur möglich, wenn die Erzeugung der PV-Anlage gut zum Stromverbrauch des Haushalts passt – sowohl in der Menge als auch in der zeitlichen Verteilung.

Anstatt also „einfach nur“ umweltfreundlichen Strom zu erzeugen und ins öffentliche Netz zu speisen, muss das Ziel darin bestehen, die Verbraucher im Haus bedarfsgerecht mit Strom zu versorgen, d. h. zum richtigen Zeitpunkt und mit der richtigen Menge. Auf den ersten Blick eine äußerst schwierige Aufgabe, denn PV-Anlagen liefern Strom in Abhängigkeit von Uhrzeit, Jahreszeit, Standort und Wetter, während Stromverbraucher im Haushalt meist spontan ein- und ausgeschaltet werden. Wie soll man das in Einklang bringen?

 

Smarte Stromversorgung durch Energiemanagement

Möglich ist das auf die gleiche Weise wie im „großen“ Stromnetz: durch ein intelligentes Management der Energieflüsse. Wenn langfristig die gesamte Stromversorgung auf erneuerbare Quellen umgestellt wird, muss das System ja ebenfalls mit der zeitlichen Variabilität und begrenzten Planbarkeit von Wind- und Sonnenstrom klarkommen. Auch dann ist sicherzustellen, dass die Verbraucher jederzeit mit der benötigten Energie versorgt werden. Und natürlich kommt es auch hier darauf an, dass das ganze System zu vertretbaren Kosten realisiert werden kann.

Die Lösung auf Netzebene ist das viel zitierte Smart Grid, übertragen auf den Haushalt spricht man entsprechend vom Smart Home. In beiden Fällen geht es um Energiemanagement, doch was verbirgt sich hinter diesem Begriff? Kurz zusammengefasst: Die Kombination aus Erzeugungsmanagement, Lastmanagement und Zwischenspeicherung von Energie auf der Grundlage von Informationsaustausch, daraus abgeleiteten Analysen und Prognosen sowie einer sinnvollen Planung.

 

Prinzipschaubild: elektrisches Energiemanagement auf Haushaltsebene

Prinzipschaubild: elektrisches Energiemanagement auf Haushaltsebene

 

Das Erzeugungsmanagement umfasst die Steuerung aller elektrischen Energieerzeuger und gewährleistet damit zum Beispiel die Einhaltung der jeweils gültigen Obergrenze für die Netzeinspeiseleistung der PV-Wechselrichter. Für die Zukunft denkbar ist aber auch die Steuerung der Blindleistungsbereitstellung, mit deren Hilfe sich die Spannung im lokalen Niederspannungsnetz beeinflussen lässt.

Das Lastmanagement als „Gegenstück“ hierzu umfasst die sinnvolle Steuerung von elektrischen Verbrauchern. In der Regel besteht das Ziel darin,  den Stromverbrauch und die lokale Erzeugung zeitlich und mengenmäßig möglichst gut in Einklang zu bringen und damit Eigenverbrauchs- und Autarkiequote gleichermaßen zu erhöhen. Neben den jeweiigen Nutzervorgaben muss für eine sinnvolle Einsatzplanung auch die Energiebilanz der einzelnen Verbraucher sowie die unterschiedlich effiziente Umwandlung in andere Energieformen wie etwa Wärme berücksichtigt werden.

Die Zwischenspeicherung elektrischer Energie ist von zentraler Bedeutung, da sie die einzige Möglichkeit bietet, eine fluktuierende Erzeugung und einen fluktuierenden Verbrauch vollständig zu entkoppeln. Zudem ist sie Voraussetzung für kommende Smart Grid-Anwendungen wie die Bereitstellung dezentraler Regellleistung oder die Schwarzstartfähigkeit von PV-Anlagen.

Informationsaustausch, Analyse, Planung und Steuerung bilden die Grundlage des Energiemanagements. Auf Basis der Informationen, die mit Erzeugern, Verbrauchern, Speichern und Zähleinrichtungen ausgetauscht werden, übernimmt ein zentraler, intelligent planender Energiemanager die vorausschauende Steuerung aller Komponenten und berücksichtigt neben Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen auch die Vorgaben und Wünsche des Nutzers.

 

Energiewende @ Home – das energetische Smart Home

Überträgt man die genannten Energiemanagement-Anforderungen auf einen typischen Haushalt, ergibt sich der grundlegende Systemaufbau eines energetischen Smart Home (energetisch deshalb, weil es auch rein komfortorientierte Smart Home-Konzepte gibt).

SMA Smart Home

 

Grundlegend ist zunächst einmal die lokale Stromerzeugung – in der Regel mit Photovoltaik, denn PV-Anlagen funktionieren an nahezu jedem Standort, kommen ohne bewegliche Teile aus und lassen sich in fast jeder beliebigen Größe realisieren. Auch die übrigen schon genannten Energiemanagement-Basisfunktionen sind vertreten: die zentrale Energiemanagement-Instanz, die in das System eingebundenen Stromverbraucher sowie ein System zur Zwischenspeicherung von Solarstrom.

Weitere Anwendungsfelder sind die Elektromobilität (Fahrzeuge kommen als Stromverbraucher und -speicher in Frage), die transparente Darstellung von Energieflüssen und Energiebilanzen sowie das übergeordnete Smart Grid (Bereitstellung von Regelleistung, Beteiligung an virtuellen Kraftwerken, Nutzung variabler Bezugsstromtarife etc.).

 

Der Kunde bleibt König

Die grundsätzlichen Überlegungen zum Aufbau eines energetischen Smart Home zeigen: Energiemanagement ist eine durchaus komplizierte Angelegenheit, bei der verschiedenste Komponenten, Rahmenbedingungen und Funktionen voneinander abhängen.

Die Steuerung eines Smart Homes muss daher intelligent sein, um die komplexen Aufgaben effizient zu lösen. Denn damit das Energiemanagement in der Praxis funktioniert, muss das Smart Home zwei weitere Bedingungen erfüllen: Einfachste Bedienbarkeit und klare Orientierung an den Wünschen und Bedürfnissen der Bewohner. Seine primäre Aufgabe besteht darin, die vorhandenen Optimierungspotenziale geschickt und vollautomatisch auszuschöpfen, ohne dass der Nutzer sich einschränken oder sein Verbrauchsverhalten nennenswert ändern muss.

Damit ist klar, dass das System sich dem Nutzer anpassen muss – nicht umgekehrt. Trotz mancher guten Vorsätze will kaum jemand tatsächlich sein Verhalten nicht umkrempeln, stattdessen muss ein Energiemanagement-System das Nutzerverhalten erlernen und sich auf intelligente Weise darauf einstellen.

Entscheidend für die Akzeptanz ist auch die jederzeitige Kontroll- und Eingriffsmöglichkeit, denn niemand möchte sich in den eigenen vier Wänden einer Automatik unterordnen müssen – wie intelligent und effizient sie auch sein mag. Und nur den Nutzern, die sich bewusst stärker engagieren wollen, sind weitergehende und komplexere Energiemanagement-Funktionen anzubieten.

Im Idealfall bietet das Smart Home dem Bewohner neben dem guten Gefühl der umweltfreundlichen Unabhängigkeit noch zusätzlichen Komfort, etwa durch die einfache Kontrolle des häuslichen Stromverbrauchs, die automatische Überwachung der eigenen PV-Anlage oder die Integration einer Raumklimasteuerung.

 

Vom Smart Home zum Smart Grid

Systeme für ein intelligentes und automatisches Energiemanagement im Haushalt sind ein entscheidender Schritt bei der Umsetzung der Energiewende und werden mit der in Deutschland erreichten Netzparität von Solarstrom auch immer wichtiger für den wirtschaftlichen Betrieb von PV-Anlagen.

Aufgrund der Anlagenlebensdauer von mindestens 20 Jahren spielt die Integration in das kommende Smart Grid aber ebenfalls eine bedeutende Rolle: So kann ein intelligentes Smart Home mit einer automatischen Reaktion auf variable Bezugsstrompreise den Ausgleich von angebotener und nachgefragter Leistung nicht nur innerhalb des Hauses, sondern auch auf Netzebene unterstützen.

Durch die externe Ansteuerung von Speichersystemen oder Elektrofahrzeugen lassen sich die Stabilität des Versorgungsnetzes optimieren und seine Aufnahmekapazität für variable erneuerbare Erzeugungsleistung steigern.

Und last but not least bietet der im Smart Grid mögliche Zusammenschluss vieler kleiner PV-Anlagen zu virtuellen Kraftwerken die Option, größere Energiemengen direkt zu vermarkten oder an „Smart Markets“ für Energie und Systemdienstleistungen teilzunehmen.

 

Dieser Artikel wurde erstmals im SMA Onlinekompendium Energiemanagement veröffentlicht. Hier findet ihr viele weitere interessante Artikel zum Thema Eigenverbrauch von Solarstrom und Smart Home.

 

sma-sunny-blog_artikelende-banner-batteriespeicher_de

 

0.00 avg. rating (0% score) - 0 votes

Der Autor

avatar

Felix arbeitet mittlerweile nicht mehr bei SMA.

Tags

Ähnliche Artikel

5 Kommentare

  • avatar

    Andreas

    16. Februar 2015 um 14:42

    Hallo Felix,

    wir haben einem WR STP5000TL-20 mit MFR. Statt nicht benötigten Strom einzuspeisen soll über das MFR ein Heizstab zur Warmwasseraufbereitung gesteuert werden. Dazu wurden die Parameter wie folgt geändert: MFR auf Eigenverbrauch, Mindesteinschaltleistung 100 W, Mindestzeit für Einschaltleistung 0 und die Mindesteinschaltzeit auf 1 Minute gesetzt. Sind die Werte so richtig? Der Heizstab soll nur bei überschüssiger Energie von der PV Anlage bedient werden.

    Antworten »
    • avatar

      Leonie Blume

      17. Februar 2015 um 10:21

      Hallo Andreas,
      das Multifunktionsrelais unserer Geräte kann Verbraucher leistungsbezogen schalten, Verbraucher bedarfsgerecht zu schalten erfordert weiteres Messequipment. Hier zu können wir dir unseren Sunny Home Manger und das Energy Meter empfehlen.
      Viele Grüße
      Leonie

      Antworten »
      • avatar

        Andreas

        17. Februar 2015 um 15:18

        Hallo Leonie,
        danke für die Antwort, muss aber noch mal nachhacken.
        Sunny Home Manager ist schon da aber noch nicht angeschlossen, es fehlt noch die nötige Schnittstelle vom Zähler. Hier sollen ja dann die Haushaltsgeräte gesteuert werden. Heizstab ist direkt geklemmt und wird über ein Schütz vom MFR gesteuert, um wie schon erwähnt den überschüssigen Strom verbrauchen. Soll also oder muss am MFR keine Einstellung vorgenommen werden?
        Viele Grüße

        Antworten »
        • avatar

          Leonie Blume

          19. Februar 2015 um 09:35

          Hallo Andreas,

          toll, dass du schon einen Sunny Home Manager hast! Richtig, am MFR musst du nichts konfigurieren, die Steckdose des Sunny Home Managers zum Schalten des Heizstabes kannst du über das Sunny Portal konfigurieren, sobald der Sunny Home Manager eingerichtet ist. Falls du dazu Fragen hast, könnte dieser Artikel hilfreich sein: http://www.sma-sunny.com/2013/04/27/sunny-home-manager-inbetriebnahme-und-nutzung/

          Viele Grüße
          Leonie

          Antworten »
  • avatar

    darwin-c

    31. März 2014 um 11:40

    Die einfachste Form Erzeugung und Verbrauch in Einklang zubekommen ist die Reduzierung der Anlagen- und der Wechselrichtergröße. Reduzierung der Investmentbeträge für den Betreiber und auch der Kosten die im Netz und auf dem EEG-Konto anfallen. Eine Vereinfachung der Anlagen durch Standartisierung.

    Ein Beispiel ? Ein 7 KWp Anlage mit einem STP 7000 erzeugt 6500 KWh im Jahr. Mit einem SB 3000 5500 KWh. 15% Energieverlust bei einer Halbierung der Anschlussleistung. Sagt zumindest SunnyDesign.

    Der 52 GW Deckel kommt. Eine Halbierung der Anschlussleistung bei gleicher Modulleistung und einer Umstellung auf diese Prinzip würde eine Ausweitung auf 120 GW möglich machen.

    Der Zweite Schritt wäre eine Reduzierung der Modulleistungen. Oder einfacher 2 x 3,5 KWp statt einer 7 KWp Anlage. Und das erreicht man am Einfachsten wenn die Einspeisevergütung reduziert wird, sodas EV zwingend wird.

    Irgendwann hat man mal anfangen und die PV sollte bei jedem Bürger *standart* werden. Dezentral und so .. Was an der 80 KWp Anlage auf dem Stalldach des Schweinestalls noch dezentral ist, muss man mal erklären. Besonders wenn man dafür den Netzbetreiber zu Trafotausch und neuen Leitungen verpflichtet. Was wohl in der Vergangenheit nicht untypisch war.

    mfg

    Antworten »

Schreibe einen Kommentar.

 Zeichen vorhanden