Solarstrom selbst verbrauchen: Photovoltaik-Anlage mit Speicher.

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Photovoltaik-Anlage mit Speicher.
Foto: Solarworld

Wer heute eine Photovoltaik-Anlage plant, kann nicht mehr mit üppigen Einspeisevergütungen rechnen. Solarstrom selbst verbrauchen lautet deshalb die Strategie. Solarstrom ist eine saubere Sache. Bei seiner Erzeugung entstehen weder CO2 und andere Schadstoffe, noch radioaktive Abfälle – dank des so genannten photoelektrischen Effektes.

Wichtige Systemkomponenten

Der photoelektrische Effekt tritt auf, sobald Licht auf eine zweischichtige Platte trifft, deren obere Schicht einen negativen und deren untere einen positiven Ladungsüberschuss besitzt. Durch den Aufprall der Photonen wird eine Spannung zwischen beiden aufgebaut. Verbindet man sie, fließt Gleichstrom. Herkömmliche Solarzellen bestehen aus Silizium und können bis zu 21 Prozent des Sonnenlichts umwandeln. Daneben sind Dünnschichtzellen aus Metall-Verbindungen erhältlich. Sie bringen zwar an wolkenlosen Tagen geringere Erträge, jedoch bei trübem Himmel höhere als Siliziumzellen. Aus den Zellen werden Solarmodule gefertigt, die auf dem Dach zum Solargenerator montiert werden. Als die Abgabe aller selbst produzier­en Kilowattstunden ins öffentliche Stromnetz noch üblich war, wurde der Gleichstrom aus dem Generator im Netzeinspeisegerät (NEG) zu 50-Hertz-Wechsel- strom und floss über einen Zwei-Richtungs-Zähler nach draußen. Neuerdings aber findet man immer öfter direkt hinter den Modulen einen Akku, der den Gleichstrom speichert. Erst dahinter folgt das NEG, das Wechselstrom zur Verwendung im Haus oder zur Einspeisung bereitstellt.

Der Einsatz neuster Glastechnologien bietet einen nochmals verbesserten Schutz gegen Umwelteinflüsse.
In den hochmodernen, vollautomatisierten Fertigungen entsteht das innovative Modulkonzept „Sunmodule Plus“ auf höchstem Niveau. Der Einsatz neuster Glastechnologien bietet einen nochmals verbesserten Schutz gegen Umwelteinflüsse. Foto: Solarworld

Eigenverbrauchs-Strategien

Als es noch gutes Geld für die Kilowattstunde vom Netzbetreiber gab, lohnte sich die Volleinspeisung. Heute, bei weniger als 13 Cent Vergütung (Installation im Frühjahr 2014, gezahlt über 20 Jahre) und bei einem Preis von rund 28 Cent für Kraftwerksstrom, bringt jede selbst erzeugte, die eine aus dem Netz ersetzt, dieses gute Geld. Ist tagsüber jemand zu Hause, der konsequent zu den Sonnenstunden spült, kocht, wäscht und trocknet, kann der Eigenverbrauchsanteil bereits 30 Prozent erreichen. Wo das nicht der Fall ist, kann ein Energiemanager über schaltbare Funksteckdosen Hausgeräte in Gang setzen, sobald die Stromproduktion hochfährt. Den großen Sprung allerdings schafft man mit dem Speicher, der den Sonnensaft für die Nachtstunden aufnimmt, und mit dem sich der Anteil laut den Fachleuten des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (Fraunhofer ISE) auf 60 Prozent steigern lässt. Zurzeit werden hauptsächlich zwei Typen von Akku-Systemen installiert, entweder die günstigen Blei-Gel- oder die deutlich teureren Lithium-Ionen-Batterien. Die Erstgenannten halten im Betrieb ihre zehn Jahre und können höchstens zur Hälfte entladen werden, Lithium-Ionen-Speicher sind mindestens 20 Jahre dabei, man kann sie bei Bedarf schnell und fast vollständig entladen. In den beliebter werdenden Energieplus-Häusern (s. nächsten Beitrag) übernehmen häufig Elektro-Wärmepumpen die Raumheizung und Warmwasser-Erzeugung. Als zusätzliche Abnehmer sollen sie die Eigenverbrauchsquote weiter erhöhen. An Sonnentagen anfallende Stromüberschüsse legen sie in Form von warmem Wasser an. Dabei muss jedoch sehr genau gerechnet werden, insbesondere wenn Luft/Wasser-Aggregate eingesetzt werden. Diese entziehen der Außenluft die Wärme – von der es leider in der Heizperiode weniger gibt, sodass die Pumpe im Winter vermehrt Netzstrom ziehen muss.

Mit diesem Batteriespeichersystem lässt sich der Eigenstromverbrauch auf bis zu 85 Prozent maximieren, so der Hersteller. Foto: Vaillant
Mit diesem Batteriespeichersystem lässt sich der Eigenstromverbrauch auf bis zu 85 Prozent maximieren, so der Hersteller. Foto: Vaillant

Profi-Planung zahlt sich aus

Akku-Hersteller werben mit Eigenverbrauchsquoten von 80 Prozent und mehr, sodass man glauben könnte, mit ihrer Technik sei man so gut wie autark. Gegen überzogene Erwartungen hilft nur die Beratung durch einen unabhängigen Sachverständigen. Während sich früher bei der Volleinspeisung jeder Quadratmeter Modulfläche mehr lohnte, muss beim neuen Modell der Strombedarf von Haus und Bewohnern berücksichtigt werden, damit keine Überkapazitäten entstehen. Ein Energieberater kann das „Lastprofil“ ermitteln, daneben mithilfe von Simulationssoftware den vor Ort zu erwartenden Solarertrag berechnen. So können erste Aussagen zur Wirtschaftlichkeit getroffen werden. Das Solarkompetenzzentrum solid mit Sitz in Fürth geht auch für eigenverbrauchsoptimierte Anlagen ohne Akkus, die vor rund anderthalb Jahren ans Netz kamen, von einer ordentlichen Rendite aus. Schließlich sind die Module im Laufe der letzten Jahre immer günstiger geworden. Der Speicher hingegen sei, so solid-Geschäftsführer Markus Rützel, derzeit noch ein erheblicher Kostenfaktor, von Rendite möchte er noch nicht reden. Lieber von einer schwarzen Null, nähme man sämtliche Fördermöglichkeiten wahr, inklusive der für KfW-Förderung für Speicher. Hält man sich an Profis, Installateure mit guten Referenzen, bekommt man eine Anlage, die weit länger ihren Dienst tut als die 20 Jahre, über die die Vergütung gezahlt wird. Danach hat sich die Anschaffung längst amortisiert. Und wo man anfangs auf einen Akku verzichtet hat, spricht ja nichts gegen baldiges Nachrüsten.

Fließt genug Solarstrom vom Dach, setzt die Zentraleinheit des Energiemanagers über schaltbare Funksteckdosen die angeschlossenen Verbraucher in Gang. Foto: Dimplex
Fließt genug Solarstrom vom Dach, setzt die Zentraleinheit des Energiemanagers über schaltbare Funksteckdosen die angeschlossenen Verbraucher in Gang. Foto: Dimplex

Weitere Infos

Was kostet das?
Photovoltaik-Anlage: ca. 1.700 Euro je Kilowatt peak (kWp)
Speichersystem: 6.000 bis 20.000 Euro
Blei-Gel-Akkus: ca. 150 bis 250 Euro pro kWh Stromspeicherkapazität
Lithium-Ionen-Akkus: ca. 700 bis 1.000 Euro pro kWh
Typische Dachanlagen auf Einfamilienhäusern haben meist zwischen 5 und 10 kWp Leistung.

Schema einer netzgebundenen Photo- voltaik-Anlage mit Energiemanager, der vorrangig Haus-, Heiz- und Lüftungsgeräte mit Eigenstrom versorgt. Foto: Stiebel Eltron
Schema einer netzgebundenen Photovoltaik-Anlage mit Energiemanager, der vorrangig Haus-, Heiz- und Lüftungsgeräte mit Eigenstrom versorgt. Foto: Stiebel Eltron

Planungstipp


Wichtige Kriterien für die Wahl des Speichers sind die Kapazität (Ladung in Amperestunden oder Ah), Energiedichte (Wattstunden pro kg), die Stromspeicherkapazität in kWh, die Reaktions- und Entladezeit sowie die Zyklenfestigkeit, also die Lebensdauer. Lithium-Ionen-Akkus halten 5.000 bis 10.000 Ladezyklen ohne nennenswerte Einbußen durch – anstatt ca. 2.500 wie Blei-Gel-Akkus. Auch Platzbedarf und Einbauhöhe müssen beachtet werden. Der Speicher sollte über eine intelligente Regelung verfügen, mit der Möglichkeit, Ertragsprognosen für das Solarkraftwerk zu berücksichtigen und Lade- und Entladeverhalten darauf abzustimmen: So wird zum Beispiel dafür gesorgt, dass der Akku bei strahlendem Himmel aufnahmefähig ist, indem die Verbraucher im Haus rechtzeitig mit dem noch gespeicherten Solarstrom „gefüttert“ werden.

Photovoltaik-Indach-Systeme werden statt der Dachpfannen in das Dach integriert und bieten somit kaum Angriffsfläche für Wind und Wetter. Foto: Braas
Photovoltaik-Indach-Systeme werden statt der Dachpfannen in das Dach integriert und bieten somit kaum
Angriffsfläche für Wind und Wetter. Foto: Braas

Infotipp
Wie man erfolgreicher Kraftwerksbetreiber wird, kann man aus dem Buch von Thomas Seltmann erfahren. Der Autor führt kurz in die Grundlagen der Photovoltaik ein, der Schwerpunkt liegt jedoch auf den Fragen der Planung, der Wirtschaftlichkeit, der steuerlichen Behandlung und auf eventuellen rechtlichen Problemen.

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