Hausbesitzer*innen machen sich mit einer Solaranlage unabhängig von steigenden Strompreisen und können gleichzeitig auch etwas für die Umwelt tun. Nachdem die Einspeisevergütung mehrfach gesenkt wurde, liegt der Fokus verstärkt auf dem Eigenverbrauch.
Wer Solarstrom selbst produziert, senkt seine Stromkosten deutlich, wobei durch den Einsatz von modernen Solarspeichern und einem intelligenten Energiemanagement hohe Eigenverbrauchsquoten erzielt werden können.
Die Energiepreise erreichen derzeit historische Höchstwerte und viele Verbraucher*innen sind verunsichert. In der Abbildung ist der Verlauf der Strompreise dargestellt. Es wird deutlich, dass die Preise in den letzten Jahren ausschließlich gestiegen sind. Aktuell liegen die Strompreise bei ca. 45,3 ct/kWh (brutto) für ein Einfamilienhaus.
Bei den Gaspreisen sieht es aktuell nicht anders aus. Wie sich die Preise in der Zukunft entwickeln, ist derzeit noch nicht genau zu prognostizieren. Eine Solaranlage schafft eine Unabhängigkeit von diesen Entwicklungen und den Energieversorgungsunternehmen.
Wie hoch ist mein Stromverbrauch im Vergleich zu anderen Haushalten? Diese Frage bewegt viele Verbraucher. In der Die Tabelle zeigt die Vergleichswerte für Deutschland aus dem Jahr 2021, die aus den Verbrauchsdaten von etwas mehr als 290.000 Haushalten ermittelt wurden.
Vor allem durch die eigene Nutzung des Solarstroms lassen sich die Stromkosten langfristig senken.
Je größer die Differenz zwischen der Einspeisevergütung und dem Strompreis für Privatpersonen wird, desto rentabler wird der Eigenverbrauch im Einfamilienhaus. Das und die Entwicklung von kostengünstigeren Stromspeichern führt dazu, dass Investitionen in Speichertechnologien zur Steigerung des Eigenverbrauchs zunehmend rentabel werden.
Eigenverbrauch
Wie zuvor beschreiben ist das Betreibermodell der Photovoltaikanlage als Eigenversorgungsanlage sehr lukrativ. Bei der Eigenversorgungsanlage ist das Ziel, den erzeugten Strom aus der Photovoltaikanlage selbst im Gebäude zu verbrauchen. In den Zeitintervallen, in denen der erzeugte Strom nicht direkt verbraucht (inkl. Batteriespeicher) wird, wird dieser in das öffentliche Netz eingespeist. In diesem Fall spricht man von einer Überschusseinspeisung.
Eine Eigenversorgung liegt nur vor, wenn der/die Betreiber*in der Erzeugungsanlage und der/die Nutzer*in des verbrauchten Stroms ein und dieselbe Person sind (Personenidentität) und der Strom nicht durch ein Netz durchgeleitet wird. Die Höhe der Vergütungssätze und eine Bespielberechnung zur Wirtschaftlichkeit wird finden Sie im weiteren Verlauf vorgestellt.
Volleinspeisung
Bei der Volleinspeisung wird der gesamte Strom aus der Photovoltaikanlage in das öffentliche Netz eingespeist. Je nach Anlagengröße gibt es für jede eingespeiste Kilowattstunde eine Einspeisevergütung.
Einspeisevergütung
Als effektivster Fördermechanismus zum Ausbau erneuerbarer Energien galt die Einspeisevergütung. Zahlreiche Studien belegen, dass Staaten, welche auf die Auszahlung einer Einspeisevergütung setzen, niedrigere Förderkosten sowie einen starken Zubau erneuerbarer Energien verzeichnen konnten.
Seit dem 30. Juli 2022 gelten die neuen Vergütungssätze des reformierten Erneuerbaren-Energien-Gesetztes (EEG).
Der Ertrag einer Photovoltaikanlage hängt von mehreren Faktoren ab: 1. geografische Lage, 2. Ausrichtung und Neigung der Module, 3. Verschattung der Module.
Geografische Lage:
Die Sonneneinstrahlung und folge dessen der Ertrag einer Photovoltaikanlage hängt von dem Standort ab. In der Abbildung sind mögliche Einstrahlungswerte [kWh/(m²a)] für Standorte in Deutschland dargestellt. Als Beispiel sind in Münster Einstrahlungswerte in Höhe von ca. 950 kWh/(m²a) möglich.
Ausrichtung und Neigung des Daches:
Die Ausrichtung und Neigung des Daches hat einen entscheidenden Einfluss auf den Ertrag der Photovoltaikanlage. Generell sind Sattel-, Flach, Garagen-, Terrassendächer oder auch Fassaden und Carports geeignet. In der Vergangenheit bestand oft die Meinung, dass nur nach Süden ausgerichtete Module mit einer Neigung von 30 ° wirtschaftliche Erträge liefern. Die Praxis hat gezeigt, dass dies nicht so ist und dass Ost- oder West- und sogar Norddächer hohe Erträge liefern. In der Tabelle sind die möglichen Prozentsätze zu sehen, die angegeben, wie viel Prozent der geografischen Einstrahlungswerte potenziell nutzbar sind. Je weiter das Modul aus der Südausrichtung gedreht ist, desto flacher sollte dieses montiert sein. Eine Photovoltaikanlage auf einem Ostdach mit einer Neigung von 20 ° liefert z.B. noch 90 % gegenüber einer vergleichbaren Südanlage.
Verschattungen
Bei der Planung der Photovoltaikanlage ist darauf zu achten, dass die Module möglichst unverschattet installiert werden. Angrenzende Bäume, Gebäude oder sogar auf dem Dach vorhandene Antennen, Kamine oder Gauben können zeitweise einzelne Module verschatten und damit die Leistung aller Module beeinträchtigen, die an einem Leitungsstrang (String) hängen. Grund dafür ist die Reihenschaltung. Das Modul mit der geringsten Leistung bestimmt die Gesamtleistung des jeweiligen Strings.
Jahresertragsverteilung
Der Großteil des Stroms wird in den Monaten März bis Oktober produziert, weniger in den Wintermonaten – auf Grund der geringen Sonnenstunden, des niedrigeren Sonnenstandes und des schlechteren Wetters.
lächenbedarf
Je nach Dachtyp und Unterkonstruktion kann man unterschiedlich viele Module und damit unterschiedlich viel Leistung auf dem Dach installieren. Photovoltaikmodule werden auf Satteldächern in der Regel parallel zum Dach und auf Flachdächern aufgeständert installiert. Die Aufständerung kann nach Süden oder Ost-West ausgerichtet sein.
Statik
Ist das Dach geeignet, die zusätzliche Last der Module zu tragen? Die Bauvorschriften erfordern je nach Lage bei jedem Dach sogenannte Lastreserven, z.B. für Schnee. In der Regel sind die Dächer so gebaut, dass sie ausreichende Lastreserven besitzen, um das Gewicht einer Photovoltaikanlage zusätzlich zu tragen.
In den meisten Fällen wird in den Angeboten der Solar-Installateur*innen festgehalten, dass die Statik bauseits zu prüfen ist. Es wird empfohlen einen geprüften und berechtigten Tragwerksplaner*in zur Prüfung der Statik zu beauftragen.
Randabstand zu Gebäuden
Photovoltaikanalgen, die auf Reihen- oder Doppelhäusern errichtet werden, müssen einen nach den Landesbauvorschriften bestimmten Randabstand zum Nachbargebäude einhalten, damit der Brandschutz auch nach der Installation einer Solaranlage gewährleistet ist.
In der Regel beachtet ein Fachbetrieb aber bereits während der Planung, wie groß die Abstände sein müssen.
Baugenehmigung
Ob eine Genehmigung nötig ist, hängt vor allem davon ab, wo und wie die Photovoltaikanlage errichtet werden soll. Laut Baugesetzbuch (BauGB) ist der Bau der üblichen kleineren Photovoltaik-Aufdachanlagen von Privatleuten grundsätzlich genehmigungsfrei. Das gilt vor allem bei Photovoltaikanlagen, wo die Photovoltaikmodule parallel zum Dach oder der Fassade angebracht werden. Allerdings gibt es Einschränkungen, die je nach Landesbauordnung unterschiedlich ausfallen und die gerade bei Solaranlagen greifen, bei denen die Kollektoren auf Ständern montiert werden.
Mit einem Speichersystem für zu Hause kann tagsüber einen Teil des selbst erzeugten Sonnenstroms zwischengespeichert werden, um ihn abends und in der Nacht bis zum nächsten Morgen zu verbrauchen. Erzeugt die Photovoltaikanlage mehr Strom als aktuell verbraucht wird, wird der Speicher geladen, anstatt den Strom in das öffentliche Netz einzuspeisen. Besteht mehr Strombedarf als die Photovoltaikanlage liefern kann – wie nachts oder in der Dämmerung – kann durch das Entladen des Speichers zeitversetzt der auf dem Dach erzeugte Strom genutzt werden.
Speicherkapazität
Die nutzbare Speicherkapazität gibt an, welche Kapazität für die Lebensdauer der Batterie zur Verfügung steht. Hat eine Batterie beispielsweise eine Gesamtkapazität von 6 kWh und eine Entladetiefe von 90 %, dann liegt die nutzbare Kapazität bei 5,4 kWh. Bei Blei-Batterien liegt die
Entladetiefe bei ca. 50 % und bei Lithium-Ionen-Akkus zwischen 80 % bis 99 %.
Lebensdauer
Batteriespeicher haben eine erwartete Lebensdauer von ca. 10 bis 15 Jahren.
Die Alterung führt im Lauf der Zeit zu einer sinkenden Speicherkapazität, die über lange Zeit nur langsam abnimmt, sich zum Ende der Lebensdauer aber beschleunigt. Eine Batterie altert am Anfang also langsam, später aber schneller.
Lithiumbatterien in Heimspeichern sind für die Nutzung mit einer Photovoltaikanlage ausgelegt. Ungünstig sind bei diesem Batterietyp hohe oder sehr niedrige Umgebungstemperaturen und ein lang anhaltender, hoher Ladezustand. Deshalb sind die Batterien in einem trockenen Kellerraum am besten aufgehoben und sollten nur kurze Zeit vollgeladen sein. Ideal ist, wenn die Batterie an einem sonnigen Tag bis zum Nachmittag volllädt, damit anschließend die Entladung durch den Stromverbrauch des Abends beginnt. Bis zum folgenden Morgen sollte die Batterie wieder größtenteils entladen sein.
Dimensionierung / Auslegung
Als Faustregel lässt sich vorab festhalten, dass ein Photovoltaik-Speicher im Hausgebrauch etwa eine Kilowattstunde Speicherkapazität pro Kilowatt-Peak Photovoltaik-Leistung besitzen sollte. Da jedes Haus einzigartig ist, muss auch die jeweilige Größe des Photovoltaik-Speichers individuell von einem Profi berechnet werden.
In unserem Musterbeispiel beträgt der Jahresstrombedarf eines Haushaltes rund 4.000 Kilowattstunden (4 Megawattstunden). Hier wird nun eine Photovoltaikanlage mit 4 Kilowatt-Peak (also 1 Kilowatt-Peak pro Megawattstunde Jahresstrombedarf) installiert. Bei diesem Aufbau betragen Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad jeweils 30 Prozent.
Wird ein Batteriespeicher mit einer nutzbaren Kapazität von 1 Kilowattstunde pro Megawattstunde Jahresstrombedarf (also ein 4 kWh Photovoltaik-Speicher) installiert, so lässt sich der Eigenverbrauchsanteil auf bis zu 60 Prozent steigern, während der Autarkiegrad auf 55 Prozent anwächst. Größere Photovoltaik-Speicher sind nicht zwingend effizienter, da diese am Abend und in der Nacht nicht vollständig entladen werden können.
Auslegung der Kapazität des Batteriespeichers
Vor der Anschaffung ist es sinnvoll, festzulegen, wie der Speicher genutzt werden soll. Wird der Speicher nur mit einer Photovoltaikanlage (ohne weitere Technik) betrieben, so kann die Größe nach einer Daumenregel bestimmt werden: Rund eine Kilowattstunde Speicherkapazität sollte in diesem Fall pro 1.000 Kilowattstunden Jahresstromverbrauch installiert werden. Ist absehbar, dass der Stromverbrauch in Zukunft steigt und weitere Technik eingesetzt werden soll (z.B. durch eine geplante Anschaffung einer elektrischen Wärmepumpe) sollte der Speicher größer ausgelegt werden. Eine höhere Batteriekapazität ist auch sinnvoll, wenn der Batteriespeicher zusätzliche Funktionen wie Not- oder Ersatzstrom bieten soll.
Das Elektroauto wird zum Stromspeicher (Bidirektionales Laden)
Was wäre, wenn das Elektroauto als mobiler Speicher genutzt werden könnte? Die leistungsstarken und kapazitätsreichen Elektroautobatterien wären doch optimal dafür geeignet und könnten statt des stationären Heimspeichers die Solarenergie speichern.
Eine Fahrzeugbatterie mit rund 100 kWh speichert die Energie, die ein Durchschnittshaushalt in einer Woche benötigt. Das bedeutet, dass in den Elektrofahrzeugen eine gewaltige dezentrale Speicherkapazität verfügbar ist, die man für eine nachhaltige Energiewende nutzen kann. Die meisten Elektroautos stehen mit ihren Akkus die längste Zeit am Tag ungenutzt und werden nicht gefahren. Während dieser Zeit könnten die Batterien der E-Autos als Stromspeicher dienen.
Bidirektionales Laden ist das Stichwort
Das bedeutet, dass das E-Auto intelligent in das Stromnetz eingebunden wird und die Energie bidirektional, also in beide Richtungen fließt. Das Elektroauto entnimmt und liefert Energie aus bzw. in das Stromnetz.
Damit wird das Elektroauto ein Teil des intelligenten Stromnetzes und zum elementaren Faktor für die Energiewende. Darüber hinaus benötigt die Wallbox jedoch einen AC/DC Wandler in beide Richtungen. Dies ist bei den gängigen Ladestationen noch nicht der Fall.
Die Kombination von Photovoltaikanalgen mit Batteriespeichern ermöglicht es, einen höheren Anteil des erzeugten Stroms vor Ort zu nutzen. Dadurch können Haushalte den Strombezug aus dem Netz und die damit verbundenen Ausgaben reduzieren. Ist die Errichtung eines PV-Speichersystems geplant, müssen Aussagen zur Systemauslegung getroffen werden. Wichtige Bewertungsgrößen hierzu sind der Eigenverbrauchsanteil und der Autarkiegrad. Der Eigenverbrauchsanteil gibt den Anteil der erzeugten PV-Energie an, der zeitgleich vor Ort verbraucht wird. Die PV-Leistung kann entweder zeitgleich durch die Last direkt verbraucht oder zur Batterieladung genutzt werden. Der sogenannte Autarkiegrad (Deckungsgrad) beschreibt den Anteil des Strombedarfs, der durch das PV-Speichersystem zeitgleich versorgt wird. Beide Bewertungsgrößen werden von der Batteriespeicher- und PV-Systemgröße beeinflusst. Auch der Strombedarf des Haushalts bestimmt die Höhe des Eigenverbrauchsanteils und Autarkiegrades. In den Abbildungen sind die Eigenverbrauchsquoten und Autarkiegrades eines typischen Einfamilienhauses mit einem Stromverbrauch von 4.000 kWh/a dargestellt.
Die Bundesregierung hat mit dem EEG 2023 eine Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes auf den Weg gebracht. Es enthält – die Prüfung der EU vorausgesetzt – höhere Einspeisevergütungen für Solarstrom. Trotzdem: Eigenverbrauch ist attraktiv wie nie zuvor, weil die Strompreise hoch sind – und Überschüsse, die ins Netz eingespeist werden, höher vergütet werden.
Früher diente Solarstrom vor allem der Rendite, die es für die Einspeisung des Stroms ins öffentliche Netz gab. Mit steigenden Strompreisen hat sich das gewandelt. Heute steht im Mittelpunkt, möglichst viel elektrische Energie selbst zu verbrauchen. Ganz egal, ob für Kühlschrank, Herd, Wärmepumpe, Beleuchtung, Fernseher oder Spielekonsole: Am effizientesten ist es, den selbst erzeugten Strom auch selbst zu verbrauchen.
Der Teil des Solarstroms, der nicht selbst verbraucht werden kann, wird von dem/der Anlageneigentümer*in über eine Vergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Ohne Stromspeicher sind das 40 Prozent der Solarenergie. Hat der/die Eigentümer*in gleich einen Batteriespeicher in sein Heim integriert, sinkt der Anteil zumeist auf 20 Prozent. Abhängig ist das aber von der Anzahl der Großverbraucher, insbesondere von E-Autos und Wärmepumpen.
Mit der Einspeisevergütung erhalten Inhaber*innen von Photovoltaikanlagen 20 Jahre lang eine gleich bleibende Vergütung für jede eingespeiste Kilowattstunde. Der Vergütungssatz für Hausdachanlagen unter zehn Kilowatt installierter Leistung beträgt 8,2 Cent pro Kilowattstunde. Größere Anlagen bis 40 Kilowatt erhalten für den über zehn Kilowatt hinausgehenden Anlagenteil 7,1 Cent.
Das EEG 2023 legt auch fest, dass die monatliche Verringerung der Vergütung für Neuanlagen, die sogenannte Degression, bis 2024 ausgesetzt wird. Anschließend geht die Degression langsam weiter: Mit einem Prozent pro Halbjahr. Das ist auch wichtig, um diejenigen zu schonen, die eine Anlage bestellen, die aber erst in einigen Monaten in Betrieb genommen werden kann. Durch die Neuregelung können Hausbesitzer*innen mit einer klaren Einspeisevergütung rechnen.
Das Solarkataster Rhein-Erft-Kreis gibt innerhalb weniger Minuten an, ob die Lage und Ausrichtung des Hauses bzw. Daches ausreicht, um genügend Solarenergie zu generieren. Auf der Karte werden unterschiedlich eingefärbte Häuser angezeigt, die Aufschluss darüber geben, wie hoch oder wie niedrig der Ertrag ist. So können interessierte Personen vorab prüfen, ob eine Installation in Frage kommt und ob Kosten nachhaltig eingespart werden können.
Je dunkler eine Region oder ein Haus auf der Karte eingefärbt ist, desto besser ist es für eine Photovoltaikanlage geeignet. Wird das Haus auf der Karte weiß oder gelb eingefärbt, ist die Einstrahlung voraussichtlich weniger hoch. Um genaue Angaben zu erhalten, können im nächsten Schritt nicht nur die Anzahl der Personen eingetragen, sondern auch weitere nützliche Infos angegeben werden, die die Berechnung der Wirtschaftlichkeit leichter gestalten.
Berechnungstool Verbraucherzentrale
Mit dem Solarrechner der Verbraucherzentrale können Verbraucher abschätzen, wie viel Strom aus der Solaranlage im Haushalt und mit E-Auto genutzt werden können – mit oder ohne Speicher.
Berechnungstool DGS Franken
Das Berechnungstool pv@now easy bewertet den Zusammenhang von Wirtschaftlichkeit und Solarer Deckung, PV-Anlage, Speicherkapazität und Elektro-Fahrzeug Ihrer privaten PV-Eigenversorgungsanlage.
