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23.03.2022 – Technik
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Volle Ladung
Was tun, wenn die Photovoltaikanlage mehr Strom produziert als gerade benötigt wird? Den Eigenverbrauch optimieren und den Strom speichern, aber wie? Welche Möglichkeiten hat der private Haushalt, was ist noch Zukunftsmusik?
Die zunehmende Elektrifizierung, steigende Strompreise und attraktive Förderungen lassen die Nachfrage nach Photovoltaik sprunghaft steigen. Auf die Frage nach der idealen Dimensionierung der Anlage lautet die Antwort oft: „So viele Module wie nur möglich aufs Hausdach packen!“ Mehr Unabhängigkeit bei der Energieversorgung ist erstrebenswert, doch was tun mit so viel Strom-Überschuss bei Sonnenschein und -Defizit bei Schlechtwetter?
Eigenverbrauch optimieren
Ziel einer PV-Anlage ist es, so viel Strom wie möglich selbst zu verbrauchen und wenig Strom vom Netzbetreiber einzukaufen. Um Spitzen beim Verbrauch abzuflachen, sollten Großgeräte wie Geschirrspüler, Wäschetrockner oder Waschmaschine über den Tag verteilt eingesetzt oder vorweg so programmiert werden. „Damit wird der Eigenverbrauch gezielt optimiert und dafür ist kein aufwändiges Bus-System nötig“, weiß Christoph Mair, Bereichsleiter von eww MEA Solar.
Vorhandene Speicher nutzen
Jeder Haushalt verfügt über einen Warmwasserspeicher. Viele Wärmepumpen sind darauf ausgerichtet, Wasser dann zu heizen, wenn die PV-Anlage ausreichend Strom produziert. Das passiert vollautomatisch über gut abgestimmte Wärmepumpe und Wechselrichter.
Das E-Auto ist im hauseigenen Energiesystem eine Art mobiler Speicher. Über die intelligente Wallbox findet ebenfalls ein Austausch mit dem Wechselrichter der PV-Anlage statt. Das Auto wird nur dann geladen, wenn ausreichend Strom zur Verfügung steht. „In den Monaten von Frühling bis Herbst ist man mit einer ausreichend dimensionierten PV-Anlage nahezu 90 Prozent autark unterwegs“, weiß Christoph Mair aus Erfahrung.
Strom stationär speichern
Ein stationärer Speicher ist der nächste Optimierungsschritt. Dieser ist mit einer Batterie vergleichbar. Ist der Eigenbedarf abgedeckt, wird der Speicher mit überschüssigem PV-Strom geladen. Erst dann, wenn dieser voll ist, wird Strom ins Netz gespeist. „Mit einer PV-Anlage werden im Jahresschnitt 30 bis maximal 40 Prozent des erzeugten Stroms im eigenen Haushalt genutzt.
Der Tag-Nacht-Ausgleich eines stationäre Speichers, also einer Batterie, erhöht diese Quote auf 60 bis 70 Prozent“, informiert Kurt Leeb, Geschäftsführer der eww Anlagentechnik. „In den privaten Haushalten werden auch in Zukunft größtenteils kompakte, langlebige und sichere Lithium-Ionenspeicher in unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung zum Einsatz kommen“, vermutet er. Die Fragen nach Kosten, Effizienz und Wirtschaftlichkeit hängen allerdings von vielen Faktoren ab und können nur individuell beantwortet werden.
Das E-Auto anzapfen
Was haben der Mitsubishi i-MiEV, Mitsubishi Outlander, Nissan Leaf und Nissan e-NV200 gemeinsam? Diese Fahrzeugmodelle bieten bereits „bidirektionales Laden“ an. Auch Volkswagen hat diese neue Funktion für alle ID-Modelle angekündigt. Damit kann das Auto nicht nur geladen, sondern auch als Stromquelle angezapft werden. Etwa, um einen Strombedarf im Haushalt abzudecken. „Diese Technologie wirft aber noch viele Fragen auf, von der Anwendung bis hin zu den Ladezyklen und die Auswirkung auf den Lebenszyklus der Batterie“, kommentieren Kurt Leeb und Christoph Mair zurückhaltend. „Ob es mehr ist als ein Zusatzfeature für bessere Verkaufszahlen oder ob das Eigenheim zum Beispiel bei einem Stromausfall tatsächlich mit ausreichend Energie versorgt werden kann, wird sich noch zeigen müssen.“
Neue Technologie „bidirektionales Laden“: Dabei können aus einer E-Autobatterie Verbraucher wie ein Haus mit Strom versorgt werden. Eines der ersten E-Autos dafür ist der Nissan e-NV200.
Photovoltaik-Stromüberschüsse optimal nutzen
Es gibt mehrere Systeme und Möglichkeiten, um mehr Ökostrom vom Dach selbst zu verbrauchen und nicht gleich ins Netz einspeisen zu müssen.
Wallbox
Die Batterien des E-Autos sind im hauseigenen Energiesystem eine Art mobiler Speicher, der entweder mit Strom aus der Photovoltaikanlage oder dem öffentlichen Netz geladen wird. Intelligente Wallboxen steuern und überwachen das Laden und können so den PV-Eigenverbrauch erhöhen. Beim bidirektionalen Laden der Zukunft sind E-Autos sowohl Speicher als auch Energiequelle.
Warmwasser
Die Produktion von Warmwasser ist eine kostengünstige Methode, um Überschuss aus der Sonnenkraft im Haus zu speichern. Moderne Wärmepumpen kommunizieren automatisch mit dem Wechselrichter der PV-Anlage. Auch bei älteren Systemen, einer Gasheizung oder Fernwärme kann der Überschuss über Heizstab und Regler als Warmwasser gespeichert werden. Das bringt kaum Aufwand mit sich.
Stromspeicher
Stationäre Speicher für den Tag-Nacht-Ausgleich ähneln in der Funktionsweise einer Batterie. Die Systeme sind klein genug, um untertags gefüllt zu werden und groß genug, um den Strombedarf über Nacht abzudecken. Diese Speicher sorgen für mehr Unabhängigkei und stabilere Energiekosten. Sie sind interessant, wenn alte Förderverträge für die PV-Anlage ausgelaufen sind.
Aufs große Ganze blicken
Für die fortschreitende Elektrifizierung braucht es entsprechende Großspeichersysteme. So wie heute viele Nationen Öl und Gas exportieren, werden es sonnenreiche Länder künftig mit Wasserstoff tun. „Damit es im europäischen Verbund gelingt, überschüssigen Strom vom Sommer in den Winter zu bringen, wird es den Wasserstoff oder andere Trägermedien brauchen“, ist Kurt Leeb überzeugt.