Photovoltaik auf dem Dach

Probelauf …

… erfolgreich! Unser neues Projekt hat seinen Testlauf gut gemeistert. Ziel ist es Sonnenstrom vom Tag in die Nacht zu transportieren. Und zwar ganz bescheiden, nämlich nur ca. 1,5 kWh, mehr rechnet sich bei mir nicht, weil ich ohnehin nur noch ca. 1.300 kWh im Jahr bezahlt beziehen muss. Die 1,5 kWh decken ungefähr meinen rund um die Uhr Grundbedarf von ca. 0,1 kWh in der Stunde. Ablaufen tut das jetzt so: Scheint Sonne, dann wird der LiFePO4-Akku (2,5 kWh, 24 V) mit 18 A (530 W) geladen. Ist der zu ca. 90 % voll schaltet das Programm die Ladung ab. Liefert die PV-Anlage keinen Strom mehr, dann schaltet sich per Programm (mein Michael programmiert das) ein Miniwechselrichter ein, der dann mit ca. 100 W in mein 220 V – Hausnetz einspeist. Diese 100 W werden regelmäßig selbst verbraucht, eine erneute Einspeisung in das öffentliche Stromnetz würde keinen Sinn ergeben und wird vermieden.

Vorteil der Speicherlösung: Stromersparnis aus dem Stromversorger-Netz von ca. 400 kWh im Jahr.

Nachteil bzw. Rendite: Lohnen wird sich das Ganze nur, wenn der Strompreis weiter hoch bleibt bzw. noch steigt und wenn die Akkus so um die 10 Jahre durchhalten, was sie aber laut Datenblatt gut schaffen sollten.

Einordnung des Projektes: Wenn man einen kleinen Haushalt hat, schon sehr viel Strom spart, das E-Auto evtl. optimiert aus Sonnenstrom von der PV-Anlage laden kann, dann ist der Spielraum für eine weitere Ersparnis durch einen Speicher sehr begrenzt. Auf keinen Fall darf man den Speicher dann zu groß und damit zu teuer wählen. Besser wird es mit einer Wärmepumpe als Heizung, wobei diese nur in einem einigermaßen gedämmten Haus mit Niedertemperatur-Heizkörpern oder Fußbodenheizung Sinn macht. Idealerweise träumt man davon, dass man etwas Gutes für die Umwelt tut, der finanzielle Aspekt steht besser nicht im Vordergrund!


Elemente des Testaufbaus: Zweimal 12 V Akku mit 100 Ah (in Serie 24 V), Ladegerät mit 29,2 V/18 A, Mikrowechselrichter mit max. 300 W. Spannungsmessung mit Shelly UNI, Ladegerät-Schaltung mit Shelly Plug S, Mikrowechelrichter-Schaltung mit Shelly PLUS 1.

Die Anlage kommt in den Heizungsraum. Falls sie doch mal abbrennen sollte, dann ist das vielleicht nicht ganz so schlimm, bzw. es brennt nicht gleich das ganze Haus ab. Aber, LiFePO4 brennen eigentlich nicht und in den Akkus ist außerdem ein sehr gutes BMS verbaut. Die angeschlossenen Geräte haben zudem Absicherungen gegen alle möglichen Störfälle.

Interessant für alle, die eine PV-Anlage planen!

Meine Anmerkung dazu:
Dreh und Angelpunkt ist der Eigenverbrauchsanteil! In dem Video werden da bis zu 60 % von 10 kW oder gar von 15 kW installierter Leistung angenommen. Zum Vergleich meine Werte, die schon mit einem Elektroauto zustande kommen. Ich komme gerade mal auf 20 % Eigenverbrauch! Heißt, wer den Eigenverbrauch nicht mit einer Wärmepumpe und einem zweiten Elektroauto massiv steigern kann, der braucht mit den Rechnungen im Video gar nicht anzufangen. Noch ein Problem, die PV-Anlagen sind deutlich teurer geworden. Ich habe für meine 10 kW, 15.000 € bezahlt, das war beste Qualität, von einem ortsansässigen Betrieb installiert. Heute werden dafür schon Preise jenseits von 18.000 € aufgerufen, siehe obiges Video!

Zu meinem Speicherprojekt, das jetzt Formen annimmt, die Bestellungen sind raus:
Aus meinem Jahresbericht ergibt sich, dass ich nur mehr sehr beschränkt meinen Eigenverbrauch steigern kann. Ich kaufe gerade mal noch 1.300 kWh im Jahr, hoffe davon 400 kWh durch die Speicherlösung sparen zu können. Mein Speicher wird dementsprechend nicht so groß, ich habe 2,5 kWh vorgesehen. Eigentlich würden 1,25 kWh reichen, ich möchte aber wegen der Haltbarkeit des Akkus nicht, dass seine Kapazität jeden Tag ausgereizt wird. Super ist, dass man ab 2023 keine Mehrwertsteuer auf PV-Investitionen mehr bezahlen muss, scheinbar gilt das auch für Speicher, wobei Genaues weiß man noch nicht. Das Gesetz wurde wohl sehr schnell gemacht.

Folgendes wird bei mir zum Einsatz kommen:
Speicher LiFePO4, 24 V, 100Ah, macht ca. 2,5 kWh. Kosten 650 € netto.
Ladegerät LiFePO, 18A, Ladeleistung ca. 500 W. Kosten 100 € netto.
Wechselrichter 300 W, Kosten 120 € netto.
Diverse Shelly Schalter, Relais, Messeinrichtungen. Kosten ca. 60 € netto.
Elektromaterial. Kosten ca. 20 € netto.
Macht zusammen knapp 1.000 € netto.

Ablaufen soll das so:
Tagsüber wird der Akku mit 500 W geladen, war der Akku ganz leer, dann dauert das 5 Stunden. Die Überlegung, es werden sich fast jeden Tag ein paar Stunden finden, in denen die PV-Anlage 500 bis 1000 W bereitstellen kann. Aus dem geladenen Akku speise ich dann, wenn die Sonne untergegangen ist, mit ca. 100 W ein. Damit decke ich meinen Grundstromumsatz, der so um diese 100 W liegt. Mit Verlusten gerechnet, komme ich so auf ca. 1,5 kWh Einspeiseenergie pro Nacht. Übers Jahr gerechnet hoffe ich so auf 400 kWh zu kommen.

Die Gesamtrechnung:
Investition 1.000 € (evtl. auch 1.200 €), Ersparnis, bei einem Strompreis von 40 Ct, ca. 120 € pro Jahr. Jetzt kann man ausrechnen, wie die Sache ausgeht. Wenn der Strompreis langfristig nicht deutlich weiter steigt, keiner weiß es, dann erreiche ich die Amortisation frühestens in 8 bis 10 Jahren. Dabei könnte man sogar noch anführen, dass es momentan 3 % Zinsen für Festgeld gibt, das verschlechtert das Ganze, wenn man genau rechnet, auch noch.

Resümee, es ist und bleibt eigentlich ein Hobby. Ob man wirklich etwas für die Umwelt tut, auch fraglich, denn die Akkus müssen auch produziert und wieder, hoffentlich, recycelt werden. Finanziell lohnen tut es sich, wenn überhaupt, nur sehr bescheiden. Nach wie vor am Meisten lohnt es sich Energie zu sparen! Langfristig ist es aber sicher auch der richtige Weg in PV zu investieren!

Grundsätzlich gibt es nur einen Weg die Umwelt nicht ganz zu zerstören:
Wir müssen Strom aus Wind und Sonne erzeugen, so viel nur irgendwie geht! Wir brauchen im Sommer große Überschüsse, damit wir die Energie in Form von Wasserstoff bzw. Gas in den Winter transferieren können. Und wir werden Wasserstoff in Ländern erzeugen müssen, wo die Sonnenergie das ganze Jahr zur Verfügung steht! (meine Meinung)

Das Jahr ist rum …

… Zeit für meine Energiebilanz 2022. Habe ja schon 2019 die PV-Anlage auf’s Dach gebaut und 2020 ein E-Auto angeschafft. Seit diesem Jahr 2022 habe ich mich noch mal verstärkt um Energieeinsparung bemüht. Um so interessanter ist es zu schauen, was das Ganze gebracht hat und wo es sich nächstes Jahr evtl. lohnt noch mehr zu tun.

Fange mit dem Zoe an. 8.200 km gefahren, 1.040 kWh zu Hause geladen, 63 kWh extern und (noch) 235 kWh geschenkt. Gesamt also 1.339 kWh geladen, macht 16,3 kWh pro 100 km Verbrauch, das aber inklusive Ladeverluste. Gekostet hat das 135 € im ganzen Jahr, pro 100 km sind das 1,65 €. Geschenkt!

Der Stromverbrauch war, ohne Zoe gerechnet, weil der wird ja nur von der PV-Anlage geladen, 2.252 kWh, das waren 1.217 kWh weniger wie 2021! Kaufen musste ich gerade mal 1.310 kWh!
Woher kommt das? Ja, neue Kühlschränke, neue Spülmaschine, neuer Trockner (Geräte waren auch schon über 30 Jahre alt!), natürlich alles LED, kaum Standby und mehr darauf achten, dass der große Stromverbrauch eben dann stattfindet, wenn es genügend Energie vom Dach gibt. Das Ergebnis hat mich selbst überrascht, hätte nicht gedacht, dass sich so viel einsparen lässt. Die PV-Anlage hat 10.544 kWh erzeugt, davon konnte ich 1.982 kWh selbst verbrauchen. 1.040 kWh gingen in den Zoe, der Rest von 942 kWh ins Haus.

Zuletzt noch mein Ölverbrauch. Im Jahr 2022 genau 2.037 Liter Heizöl und ca. zwei Ster Holz.
Wie kommt das zustande? Ja, zunächst sind wir ja nur 2 Personen, allerdings mit einem viel zu großen Haus. Aber, habe die Brauchwassererwärmung optimiert, habe die Heizung sauber eingestellt, bin ja mein eigener Heizungstechniker, habe die Räume mit Einzelraumthermostaten optimal eingestellt und die Heizkurve, abhängig von der Außentemperatur, etwas flacher gemacht, sodass die Vorlauftemperatur tendenziell gesenkt wurde. Gefroren haben wir deswegen aber nicht!

Resümee zur Heizung. Ich könnte mit den Werten problemlos auf eine Wärmepumpe umstellen und hätte wahrscheinlich einen sehr guten Wirkungsgrad. Würde so um die 5.000 kWh Strom brauchen, was mich so um die 2.000 € (gerechnet mit 40 Ct/kWh) im Jahr kosten würde. Für Öl müsste ich momentan um die 2.500 € (gerechnet mit 1,20 €/Liter) hinlegen. Problem dabei, die Wärmepumpe, zumindest wenn ich sie von einer Firma einbauen lassen würde, kostet ca. 25.000 €, mit Förderung vielleicht nur gut die Hälfte. Bei einer Ersparnis von 500 € im Jahr dauert es aber sehr lange, bis sich das rechnet. Meine Ölheizung ist erst 17 Jahre alt, eigentlich noch zu früh um sie raus zu schmeißen. Die Wärmepumpe selber einbauen wäre eine Option, muss ich mal drüber nachdenken. So oder so wird es aber mit einer mittelfristigen Amortisation schwierig. Sollen sich vielleicht doch besser die Erben den Kopf zerbrechen, vielleicht verkaufen sie die Hütte ja auch.

Hier ein interessantes Video zu dem Thema.

Beim Eigenverbrauch Strom habe ich noch Luft nach oben. Werde es jetzt mit einem 2,5 kWh Speicher, zusammen mit meinem Michael, der mir die Steuerung baut, versuchen Strom vom Tag in die Nacht zu transportieren. Hoffe so meinen Eigenverbrauch um ca. 400 kWh pro Jahr zu steigern, das wären ca. 1,2 kWh durchschnittlich pro Tag. Sollte machbar sein. Bei einem Strompreis von 40 Ct ergäbe sich eine Ersparnis von 120 € im Jahr, bei einer Investition von ca. 1.000 € (alles DIY). Amortisation in 8-10 Jahren. Aber in 10 Jahren wird der Akku kaputt sein! Eigentlich kann man rechnen wie man will, so viel kommt dabei nicht rum. Man muss höllisch aufpassen, leicht wird einem eine PV-Anlage mit Speicher als Wunder vorgerechnet, was aber beim besten Willen nicht stimmt. Aber für meinen Michael und mich wird es ein interessantes Projekt für 2023, werde meine Erfahrungen berichten.

Die Sonne scheint …

… und auf geht’s zum Autoladen! Ja, bin immer noch begeistert, wie perfekt die Software Home Assistant, eingestellt und programmiert von meinem Michael, das Laden optimiert. Keine Kilowattstunde wird aus dem Netz geholt, alle Energie für den Zoe kommt nur aus der Solaranlage vom Dach. Eine Kilowattstunde kostet damit dauerhaft nur 10 Cent!
Auf dem Steuerungstableau ist zu sehen, dass um 9:00 Uhr bereits 2.881 kW Leistung von der PV-Anlage zur Verfügung gestellt werden. Links der Shelly3EM misst alle 3 Phasen am Hauseingang, sodass errechnet werden kann wieviel Leistung, nach Abzug des sonst im Haushalt verbrauchten Stroms, noch für das Laden zur Verfügung steht. 2,67 kW, sieht man in der Mitte bei der Wallbox, stehen aktuell zur Verfügung. Daraus läßt sich errechnen mit wieviel Stromstärke bei 220 Volt geladen werden kann, es sind 12 A, diese werden der Wallbox vorgegeben. Aus dem Zoe rechts wird ausgelesen auf wieviel Prozent er steht und auf welche Prozentzahl er geladen werden soll. Aus der Differenz ergibt sich das einzuhaltende Charge limit für die Wallbox von 28,2 kWh. 3,10641 kWh sind bereits geladen, bleiben also noch ca. 25 kWh, die in den Tank müssen. Da ich nur 1 phasig lade, mit maximal 3,48 kW, dauert es ca. 7 Stunden bis der Zoe geladen sein wird. Macht ja nichts, dafür ist es billig. Ich kann jederzeit abstecken, wegfahren und nachher wieder anstecken. Und wenn es heute nicht reicht, dann eben morgen. Sollte ich dringend einen vollen Tank brauchen, dann kann ich das mit der Wallbox und 11 kW Leistung in 4 Stunden schaffen. Vorausschauend laden muss man mit einem Elektroauto halt schon. Aber wenn man sich darauf einläßt, dann kommt man mit so einem Auto bestens zurecht. Wir haben jetzt 21.400 Kilometer gefahren und sind immer noch super zufrieden mit dem Zoe. Er hat mit seiner 52 kWh Batterie eine realistische Reichweite von 400 Kilometern, das ist perfekt.

Schön zu sehen die Regelung heute. Erst wird der Strom entsprechend der Sonneneinstrahlung hochgefahren. Um 9:30 Uhr Waschmaschine an, Strom wird gedrosselt. Ab 10:30 Uhr ziehen immer wieder Wolken drüber, daher wird die Ladung, wenn Stromdrosselung nicht mehr reicht, auch mal komplett ausgeschaltet. Wenn die Sonne wieder kommt, geht es weiter.
Die Bilanz am Abend. Der Zoe hat auf 80 % geladen. Von der am Tag erzeugten PV-Energie von 48 kWh sind 68 % im Haus bzw. im Auto geblieben, 14 kWh wurden ins Netz gespeist, nur 1,6 kWh mussten aus dem Netz bezogen werden. So soll es sein.

So fängt der Tag gut an …

… in der Früh gleich Auto laden, Waschmaschine an, Spülmaschine an. So bleiben gleich schon 76 % des erzeugten Stroms daheim. Wenn nur das Speichern für die Nacht noch etwas billiger werden würde. Wir brauchen einfach noch preiswertere und umweltfreundlichere Akkus, das wär’s. Bin aber sicher, dass das kommen wird. Vom Home Assistant bin ich begeistert. Perfekt programmiert, stürzt nie ab und liefert alle Werte, die man sehen möchte. Inzwischen gäbe es sogar eine App für die Ladesteuerung. Ich bleibe allerdings bei dem, was mir mein Michael programmiert hat, das ist nämlich genau auf meine Geräte und den Zoe zugeschnitten und damit noch besser.

Bis heute 10:00 Uhr 0,8 kWh gekauft, 1,2 kWh verkauft, von erzeugten 4,9 kWh 4,5 kWh selbst verbraucht, perfekt!
Aus dem Wetterbericht wird im Home Assistant sogar eine Solarprognose für den Tag erstellt.
So schaut es um 18:00 Uhr aus. 53 kWh erzeugt, leider 45 kWh davon eingespeist. Die Leistung geht aber an meine Nachbarn rundherum, das ist auch gut.

Videos …

… die sich lohnen anzuschauen! Es hilft ja nichts, will man heute Dinge verstehen, muss man bereit sein, sich auch mal komplexere Zusammenhänge anzueignen. Erneuerbare Energien und Elektroautos werden uns das nächste Jahrzehnt beschäftigen, deshalb lohnt es sich da tiefer einzusteigen.