Alternative Energie Photovoltaik: eine private Nutzen-Rechnung

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Ein Stück Unabhängigkeit, ein Beitrag zur Energiewende und Spaß an der Technik waren für den Wirtschaftsingenieur Popp Gründe genug, in seine Photovoltaik-Anlage zu investieren.

In den vergangenen zehn Jahren haben sich Photovoltaik, Stromspeicher und Wärmepumpe zur beliebten Energietechnik in Haushalten entwickelt. Rund 200.000 Heimspeicher sind derzeit laut Bundesverband Solarwirtschaft in Deutschland installiert. Energie, Technik und Zahlen sind die Leidenschaft des Wirtschaftsingenieurs Gerhard Popp, der fast vier Jahrzehnte in der Energiebranche arbeitete. Für sein neues Haus war ihm klar, diese Kombination zu nutzen. Seine Energiebilanz hat er dazu im Blick.

Rund 50.000 € investierte Popp in die PV-Anlage mit einem Stromspeicher und einer Ladestation für das Elektroauto (Wallbox) sowie die Wärmepumpe mit Erdsonden und Bohrungen (Kosten inklusive Installation aller Komponenten). Das war ihm sein klimaschonendes Energiesystem wert. Was ihn beeindruckt, sind folgende Zahlen:: 5200 kWh Strom verbraucht die Wärmepumpe im Jahr, das entspricht 520 l Heizöl. Für sein altes, etwas kleineres Haus brauchte er über 5000 l Heizöl. Was ihn freut: Dass er dank des Hauskraftwerks über die Hälfte des Strombedarfs für die Wärmepumpe, den Haushalt und das Elektroauto solar decken kann. Diesen Anteil will er noch weiter ausbauen. Auf bis zu 80% Eigenversorgung, die mit E3/DC-Speichersystemen möglich sind, wird er wegen eines besonderen Stromverbrauchers im Haus und der Kälte der oberfränkischen Wintermonate allerdings nicht kommen.

Das Einfamilienhaus mit KfW-Effizienzhaus-Standard 40 Plus hat rund 300 m² Wohnfläche, drei Personen leben dortund zeitweise sind Kinder und Enkelkinder zu Besuch.

Entscheidung für Sole-Wasser-Wärmepumpe

Für die Heizung und Erwärmung des Dusch- und Trinkwassers fiel die Entscheidung auf eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit vier bis zu 100 m tief reichenden Erdsonden. Die Wärme wird in einem 1000-l-Pufferspeicher zwischengespeichert. Außerdem gibt es eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, die ganzjährig in Betrieb ist.

Die Stromversorgung übernimmt eine Photovoltaik-Anlage mit 9,86 kWp Spitzenleistung. Auf dem Dach wäre Platz für mehr Module gewesen. Allerdings wäre dann bei einer Anlagenleistung über 10 kW eine anteilige EEG-Umlage für den selbst verbrauchten Strom fällig geworden.

Das Dach mit 35 Grad Neigung ist nach Süden ausgerichtet und damit perfekt für die Anforderungen. So ist viel von dem in der Mittagszeit erzeugten Solarstrom nutzbar, zumal er im Stromspeicher-System vorgehalten werden kann. Die Optik war ebenfalls wichtig: Die schwarzen Module passen gut zu den dunklen Dachziegeln und fallen kaum auf.

Das Speichersystem und die Technik

Zur Stromspeicherung kommt das dreiphasige Hauskraftwerk S10 E des Osnabrücker Herstellers E3/DC ins Spiel. Bei der Inbetriebnahme der Photovoltaik-Anlage im August 2018 betrug die Netto-Speicherkapazität der Akkus 10,56 kWh. Schnell bemerkte Popp, dass er von der tagsüber erzeugten überschüssigen Energie nachts noch mehr gebrauchen könnte. Deshalb erweiterte er sein Hauskraftwerk im Juni 2019 mit einem weiteren Batteriemodul auf 15,84 kWh Netto-Kapazität.

Und das hat sich für die Eigenversorgung gelohnt: „Ich kontrolliere die Daten monatlich, aber es gibt auch gute Auswertungen von E3/DC, die direkt auf die App auf dem Handy kommen“, erzählt Popp, „da schaue ich mir auch gern tagsüber mal den Speicherzustand und die aktuellen Verbrauchsdaten an.“

Die Energiebilanz für ein Jahr

Die nun folgenden Zahlen sind die durchschnittlichen Werte für ein Jahr. Popp hat dabei den Stromverbrauch für die wochenlange Trocknung nach einem Wasserschaden im Jahr 2019 herausgerechnet. Rund 13.000 kWh Strom benötigt die Familie pro Jahr. Davon verbraucht der Haushalt inklusive einer Sauna 55%, die Wärmepumpe 40% und das Elektroauto bisher 5%. 53% des Strombedarfs deckt die PV-Anlage ab, die sich zu 32% aus direkter und zu 21% aus indirekter Deckung (Speicherentladung) zusammensetzen. 47% kommen aus dem Stromnetz. Über den betrachteten Zeitraum hinweg erzeugte die Photovoltaik-Anlage mit knapp 10 kWp Spitzen-Leistung rund 11.850 kWh/Jahr, das entspricht 1200 kWh/kWp.

„Der Ernteertrag von der PV-Anlage war sicher begünstigt durch den sonnigen Herbst 2018 und den ertragreichen Sommer 2019“, sagt er zufrieden. 36% des Solarstroms konnte die Familie direkt verbrauchen, 26% gingen in den Speicher. 38% speiste Popp zum EEG-Tarif in das Stromnetz ein. Sein Einspeisetarif beträgt 12,2 Cent/kWh, für Strom vom Energieversorger zahlt Popp 28 Ct/kWh. Seinen Solarstrom erzeugt Popp für 12 Ct/kWh, nach Berechnungen des Fachbetriebs Gemeinhardt AG, der die PV-Planung und Installation durchführte. Das verdeutlicht das Einsparpotenzial.

Durch den E3/DC-Speicher kann deutlich mehr vom günstigen Solarstrom direkt genutzt werden. Der eigenerzeugte Strom wird zunächst im Haushalt direkt verbraucht und im zweiten Schritt in den Speicher geschickt. Der dann noch überschüssige Strom geht ins Netz.

Mit dem Sonnenstrom auch Auto fahren

Bei der Entscheidung, einen Zweitwagen anzuschaffen, fiel die Wahl fast zwangsläufig auf ein Elektroauto. Seit Anfang 2019 fährt Popp einen kleinen Zweisitzer. Der hat einen 17,5-kWh-Akku und soll natürlich überwiegend mit dem vorhandenen PV-Strom betankt werden. „Ich fahre ihn nunmehr seit genau eineinhalb Jahren, ausschließlich im Kurzstreckenverkehr“, erzählt Popp im Juni 2020. Als Verbrauch hat er 14 kWh/100 km ermittelt.

Der Akku des E-Autos wird ausschließlich zuhause an der E3/DC-Wallbox geladen. Aktuell zeigt der Tacho 7500 km an. Das heißt, er fährt etwa 5000 km im Jahr. „2019 und 2020 habe ich für die 7500 km insgesamt rund 1050 kWh geladen, davon rund 705 kWh direkt von der PV-Anlage, das sind 67%“, berichtet Popp (Stand: Juni 2020). Nur wenn es nicht anders geht, zum Beispiel im Winter, wenn die Sonne nicht scheint, fährt er mit Strom aus dem Netz. Mit diesem Mix aus Eigen- und Netzstrom kosten ihn 100 km rund 2,40 €. „Dafür bekomme ich an der Tankstelle gerade mal zwei Liter.“

Wie seine Auswertung zeigt, konnte er die Eigenversorgung mit Solarstrom schon von 53% (1.8. bis 31.12.18) auf 58% im Jahr 2019 auf 64% in der ersten Jahreshälfte 2020 steigern. „Und das ist noch nicht das Endstadium“, sagt Popp, „es ist ein Lernprozess. Man lernt, wie man noch mehr Solarstrom verbrauchen kann. Wir lassen uns aber auch nicht von dem Energiesystem terrorisieren“. Das energieintensive Hobby Sauna wird im Winter einmal die Woche abends genutzt. Dann scheint keine Sonne und der Speicher ist leer, deshalb wird dann zu 100% Netzstrom verbraucht. „Die Sauna verhagelt uns die Energiebilanz“, gibt Popp zu. Dafür nutzt er mit seinem Dreier-Team aus Photovoltaik, PV-Akku und Wärmepumpe tagsüber umso mehr ressourcenschonende Energie aus der Natur.

Technische Daten im Überblick:

• Einfamilienhaus mit KfW-Effizienzhaus-Standard 40 Plus,

• Bauweise Ziegel 49 cm,

• Bruttogrundfläche: 172,47 m²,

• Wohn-/Nutzfläche 428,9 m², davon 302 m² Wohnfläche,

• Anzahl der Bewohner: 3 (plus zeitweiser Besuch von Kindern und Enkeln),

• Heizung/Warmwasser durch Sole-Wasser-Wärmepumpe mit vier Erdsonden à 100 m,

• 1000 l Pufferspeicher,

• Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (Luftwechsel 0,4 h-1; ganzjähriger Betrieb),

• Photovoltaik-Anlage mit 34 Module und insgesamt 9,86 kWp; Dachneigung 35°; Südausrichtung,

• PV-Speichersystem bestehend aus E3/DC-Hauskraftwerk S10 E Blackline (3ph) mit 15,84 kWh Speicherkapazität.

* Ina Röpcke ... ist Freie Journalistin in München.

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