Warum 20 Kilowatt pro Haus das neue Paradigma wird

Teilen

Eigenen Solarstrom für die Elektromobilität zu nutzen, gilt schon lange als probates Mittel zur Optimierung des Eigenverbrauchs. Doch was heißt das konkret? Eine gängige Konstellation in der bisherigen Praxis bei den Kunden von E3/DC sieht so aus: Knapp zehn Kilowatt Photovoltaikleistung auf dem Dach und ein Hauskraftwerk mit drei Kilowatt Ladeleistung, das im Wesentlichen für den Haushaltsbedarf speichert und über sein Energiemanagement die Wallbox ansteuert, wenn das Fahrzeug tagsüber im Carport steht. Schon damit lassen sich gute Ergebnisse erreichen. Für eine kürzlich von EuPD Research veröffentlichte Studie haben wir ermittelt, dass die Kunden mit einer Wallbox und einem Hauskraftwerk über das Jahr 2018 im Schnitt gut 41 Prozent ihres Mobilitätsstroms solar geladen haben.

Webinar mit E3/DC-Geschäftsführer Andreas Piepenbrink zum Nachsehen

Am 16. Oktober stellten E3/DC-Geschäftsführer Andreas Piepenbrink und Ralf Ossenbrink, dort für Presse zuständig, das Konzept in einem pv magazine Webinar vor.

-> Hier können Sie es Nachsehen

Die so daheim erzeugten Reichweiten sind erheblich: Über das Jahr 2018 wurden mit den E3/DC-Wallboxen im Schnitt 2.092 Kilowattstunden geladen. Bei einem Verbrauch von 15 Kilowattstunden pro 100 Kilometer entspricht dies einer Fahrleistung von 13.950 Kilometern. Der Anteil des Solarstroms lag im Schnitt bei 867,4 Kilowattstunden. Das entspricht einer solaren Fahrleistung von rund 5.800 Kilometern im Jahr. Noch deutlich höhere Anteile werden erreicht, wenn das Nutzungsprofil des Autos die direkte Ladung an sonnigen Tagen regelmäßig zulässt oder die Kunden sich zu Hause auf das solare Laden am Wochenende beschränken und werktags beim Arbeitgeber oder an öffentlichen Säulen ihre Akkus füllen.

Verbrauchsanteile der verschiedenen Sektoren für ein Beispielhaus. Die 20-Kilowatt-Solaranlage deckt rund 80 Prozent des Bedarfs, inklusive der Energie für das Elektroauto.

Grafik: pv magazine/Harald Schütt

Der durchschnittliche Solaranteil am Ladestrom von über 41 Prozent bezieht sich auf Bestandsanlagen mit einer Durchschnittsleistung von knapp neun Kilowatt und Hauskraftwerke, welche die Sektorenkopplung über die direkte Solarstromnutzung in der Wärmepumpe und der Wallbox unterstützen, ihren Batteriespeicher aber vorrangig für die Autarkie im Bereich des Haushaltsstroms einsetzen.

Mehr Leistung bringt den Schub

Doch es sind noch viel bessere Ergebnisse möglich. Mit der Einführung der „PRO-Serie“, des neuen Hauskraftwerks mit Speicherkapazitäten bis 39 Kilowattstunden und – besonders wichtig – einer dauerhaften Lade- und Entladeleistung bis neun Kilowatt, wollen wir vor allem im Bereich der E-Mobilität einen Paradigmenwechsel einleiten. Es geht im Kern darum, die Nutzung des Elektroautos praktisch vollständig mit eigenem Solarstrom möglich zu machen. In der folgenden Kalkulation soll dargelegt werden, mit welcher Konfiguration die rein solare Mobilität mit einer Fahrleistung von 15.000 Kilometern möglich ist, ohne die bereits sehr hohen Autarkiewerte mancher Kunden zwischen 70 und 80 Prozent zu senken.

Das Ergebnis in Kürze: Mehr Leistung an zwei Stellen und mehr Kapazität bringen das Elektroauto kontinuierlich in Fahrt: An die 20 Kilowatt sollte die installierte Leistung auf dem Dach betragen. Das stellt sicher, dass auch in den Monaten November bis Februar genug Solarstrom verfügbar ist. Die Nennkapazität des Hauskraftwerks sollte bei 19,5 Kilowattstunden liegen, bei weiteren gewünschten Anwendungen auch mehr. Das sichert die regelmäßige (beinah tägliche) Verfügbarkeit von Strommengen, die Fahrleistungen von 80 Kilometern und mehr ermöglichen.

Und schließlich kommt es auf die Lade- und Entladeleistung an. Erreicht sie wie beim Hauskraftwerk S10 E PRO im Dauerbetrieb neun Kilowattstunden, so verkürzt sich nicht nur die Ladezeit aus dem Speicher für 100 Kilometer (Annahme 18 Kilowattstunden) auf zwei Stunden. Wenn die große PV-Anlage in den relativ kurzen Sonnenphasen wechselhafter Tage viel Energie erzeugt, geht diese nicht mangels Ladeleistung am Speicher vorbei ins Netz. Durch die effektive Ladung aus der Batterie ist das Fahrzeug theoretisch unabhängig von Tageszeit und Wetter. Die private „Solartankstelle“ ist rund um die Uhr und täglich geöffnet wie eine 24/7-Tanke in der Stadt. Man muss nur nicht extra hinfahren und jedes Mal bezahlen.

Kosten- und Ertragsübersicht für 20-Kilowatt-Konzept.

Tabelle: pv magazine

Knapp 80 Prozent Autarkie insgesamt

Um einen Jahresverlauf exemplarisch zu rechnen, sind eine Reihe von Annahmen zu machen. Zur beschriebenen Anlagenkonstellation wird ein voll elektrischer Neubau eines 230-Quadratmeter-Einfamilienhauses mit einem Gesamtverbrauch von gut 10.000 Kilowattstunden angenommen: 4.000 Kilowattstunden im Haushalt, 3.300 Kilowattstunden für die Wärmepumpe und 2.700 Kilowattstunden für das Elektroauto. Der Solarertrag soll 1.000 Kilowattstunden pro Kilowattpeak betragen, damit liegt der Standort eher in der südlichen Mitte Deutschlands. Die (solare) Fahrzeugnutzung ist gleichmäßig über das Jahr verteilt, es sind also vereinzelte Langstrecken- oder Urlaubsfahrten in den 15.000 Kilometern nicht mit eingerechnet: Der Solarstrombedarf für das E-Auto liegt pro Monat bei 225 Kilowattstunden, die das Hauskraftwerk in dieser Konstellation vorrangig bedient und auch immer bedienen kann.

In der Jahresverteilung des Ertrags sind die Monate Januar und Dezember mit 400 bis 420 Kilowattstunden Ertrag am schwächsten, der Bezug aus dem Netz hingegen mit circa 730 und 550 Kilowattstunden am größten. Von November bis Januar findet praktisch keine Einspeisung statt, in der übrigen Zeit des Jahres kann der Eigenbedarf voll gedeckt werden und die Photovoltaikanlage liefert größere Überschüsse ins Netz, im gesamten Jahr über 12.000 Kilowattstunden im Vergleich zu einem Netzbezug von in Summe 2.200 Kilowattstunden. Echte Autarkie erreicht der Haushalt von März bis Oktober, in der Jahresbetrachtung wird ein Autarkiewert von 78,4 Prozent erreicht. Der wäre natürlich bei einer anderen Priorisierung der Solarstromnutzung ähnlich, aber es geht darum zu zeigen, dass bei passender Auslegung ein Elektroauto problemlos ganzjährig mit solarem Eigenstrom betrieben werden kann. Für manchen Eigenheimbesitzer, der begeisterter E-Autofahrer ist, dürfte das eine zusätzliche Motivation zur Installation solch einer Anlage sein.

Ein Blick auf die finanzielle Bilanz

Alte Gewohnheiten sind auf Dauer teuer, wirksamer Klimaschutz nur am Anfang: Natürlich bedeutet die Kombination von 20 Kilowattpeak, Hauskraftwerk S10 E PRO, Wärmepumpe und Elektroauto eine deutlich höhere Investition als ein ganz konventionelles Eigenheim mit fossiler Verbrennung oder eine Zwischenlösung mit solarem Haushaltsstrom. Die Refinanzierung besteht zum größeren Teil aus Einsparungen für Strom, Heizenergie und Kraftstoffe, zum kleineren Teil aus der Vergütung der eingespeisten Überschüsse mit derzeit 10,3 Cent pro Kilowattstunde.

Das größte Einsparpotenzial bei den Betriebskosten bietet der Wechsel zum Elektroauto. Weil dieses auch mit Netzstrom geladen werden kann, wird die Einsparung durch Eigenstrom hier nur gegen die Strombezugskosten gerechnet, das Potenzial im Vergleich zu Kraftstoffen ist natürlich größer.

Ausgehend von rund 38.000 Euro Investitionskosten für Photovoltaikanlage, Speicher und Wallbox ergibt die Kosten- und Ertragsrechnung für die Eigenversorgung unter dem Strich einen Plusbetrag von über 20.000 Euro nach 20 Jahren. Die durch Eigenstromnutzung in allen drei Sektoren eingesparten Bezugskosten werden in Erwartung steigender Strompreise mit 35 Cent pro Kilowattstunde veranschlagt, wovon die EEG-Umlage abgezogen wird: 7.800 Kilowattstunden auf 20 Jahre ergeben eine Summe von über 50.000 Euro. Hinzu kommt die Einspeisung der Überschüsse (nach Abzug von Wandlungsverlusten) mit Gesamteinnahmen von über 23.000 Euro. Vom rechnerischen Überschuss (rund 36.000 Euro) sind die Strombezugskosten in Höhe von gut 15.000 Euro abzuziehen – am Ende bleibt das genannte Plus von über 20.000 Euro ohne Betrachtung steuerlicher Belastungen (siehe Tabelle Seite 79).

Interessant ist dabei, dass der Bilanzüberschuss nicht wesentlich kleiner ist als die Summe der Vergütungen. Fiele die Vergütung weg, so wäre selbst dann die Autarkielösung mitsamt fast CO2-neutraler Mobilität zu sehr überschaubaren Kosten zu haben. Und es erscheint durchaus realistisch, dass die hohen Überschüsse dieser Anlagenkonstellation in der Energiewelt von morgen sinnvoll genutzt werden können – und damit auch einen zählbaren Wert haben.

 


Auswertung der E3/DC-Portaldaten zur E-Mobilität

E3/DC hat derzeit rund 19.500 Speichersysteme im Feld, darunter knapp 1.100 mit der E3/DC-Wallbox. Die Kunden können mit der Wallbox priorisiert Solarstrom in ihr Elektroauto laden und damit sowohl den Eigenverbrauch als auch die Energieau­tarkie erhöhen. In die Gesamtbetrachtung hat E3/DC rund 840 Systeme mit Wallbox einbezogen, die über das gesamte Jahr 2018 in Betrieb waren. Um genauer zu bestimmen, wie hoch in der Praxis der Anteil des selbst erzeugten Solarstroms am Ladestrom des Elektroautos ist, wurden rund 200 Anlagen über das Betriebsjahr 2018 anonymisiert ausgewertet und aus den Ladedaten Durchschnittswerte gebildet.

Der durch ein Elektroauto erhöhte Strombedarf legt nahe, die PV-Leistung größer auszulegen und auch mehr Speicherkapazität zu installieren. Die durchschnittliche Dimensionierung der betrachteten E3/DC-Anlagen bestätigt dies:

Wenn die Entladeleistung des Speichers neun Kilowatt beträgt, kann bei vielen Autos auch nachts Solarstrom für 100 Kilometer innerhalb von zwei Stunden geladen werden.

Foto: E3/DC

Die vor dem 1. Januar 2018 in Betrieb genommenen PV-Anlagen der E3/DC-Kunden ohne Wallbox haben im Schnitt eine installierte Leistung von 7,8 Kilowatt. Die Photovoltaikanlagen der Wallbox-Kundengruppe liegen durchschnittlich um 1,05 Kilowatt darüber, bei 8,85 Kilowatt. Bemerkenswert: Auch bei E3/DC-Kunden gibt es zwar viele Anlagen, die bewusst mit einer Leistung knapp unter zehn Kilowatt installiert wurden. Doch unter den 840 betrachteten Systemen mit Wallbox sind 183 Anlagen größer ausgelegt. Die durchschnittliche Leistung liegt in dieser Gruppe bei 13,37 Kilowatt.

Bei der Speicherkapazität ist die Differenz noch etwas größer: Verfügen die Hauskraftwerkbesitzer ohne Wallbox im Schnitt über eine Nennkapazität von 8,59 Kilowattstunden, so sind es bei der Wallbox-Kundengruppe fast drei Kilowattstunden mehr. Die durchschnittliche Nennkapazität liegt hier bei 11,32 Kilowattstunden. Zu den genannten Photovoltaikanlagen über zehn Kilowattstunden wurde durchschnittlich eine Nennkapazität von 13,18 Kilowattstunden installiert.

Wie hoch ist der in der Praxis erreichbare Anteil des Solarstroms? Die E3/DC-Kunden mit Wallbox erreichen bei ihrem solaren Ladeanteil sehr unterschiedliche Werte, denn neben dem Nutzungsprofil des Fahrzeugs spielen die Anlagenkonfiguration und die Solarstrahlung am Standort eine wichtige Rolle. Für die Ermittlung von Durchschnittswerten wurden über 200 Kundenanlagen mit Wallbox repräsentativ ausgewählt.

Die Ergebnisse:

  • Über das Jahr 2018 wurden mit den E3/DC-Wallboxen im Schnitt 2.092 Kilowattstunden geladen. Bei einem Verbrauch von 15 Kilowattstunden pro 100 Kilometer entspricht dies einer Fahrleistung von 13.950 Kilometern.
  • Im Schnitt nutzten die Anwender 867,4 Kilowattstunden ihres Solarstroms für das Laden des Elektroautos, das entspricht einer solaren Fahrleistung von rund 5.800 Kilometern. Diese Strecke schlägt bei einem Benziner (8 l/100 km, 1,47 €/Liter) mit rund 680 Euro zu Buche.
  • Für die Summe der über alle betrachteten Wallboxen geladenen Strommenge ergibt sich ein Solaranteil von 41,89 Prozent. Aus den Einzelwerten der „Mobilitätsautarkie“ von über 200 Nutzern ergibt sich ein arithmetischer Mittelwert von 46,42 Prozent. Ein unterstellter Durchschnittsanwender kann also erwarten, dass fast die Hälfte des zu Hause geladenen Stroms von der PV-Anlage geliefert wird.
  • Die Betrachtung der einzelnen Monate zeigt, dass die durchschnittliche Gesamtlademenge relativ konstant ist und nur gering vom Mittelwert (174 Kilowattstunden) abweicht. Beim solaren Ladeanteil zeigen sich deutliche Unterschiede: So sind der Januar (10,53 Prozent) und der Dezember 2018 (17,88 Prozent) die Schlusslichter im Vergleich. Von April (59 Prozent) bis September (52,97 Prozent) ergeben sich überdurchschnittliche solare Anteilswerte, die Spitze erreicht der Juli 2018 mit 66,47 Prozent. Der Oktober kommt mit 42,53 Prozent dem Durchschnittswert für 2018 am nächsten.

Autarkie wächst trotz neuem Verbraucher

Noch ein Blick auf die Gesamtautarkie der E3/DC-Kunden über das gesamte Jahr 2018. Bei den im Mittel etwas kleineren Anlagen ohne Wallbox ergibt sich für 2018 ein durchschnittlicher Autarkiewert von 55 Prozent. Die Kunden mit Wallbox liegen im Vergleich etwas besser und erreichen durchschnittlich 56,38 Prozent, obwohl der solare Ladeanteil (46,42 Prozent) unterhalb des sonstigen Au­tarkieniveaus liegt. Dies deutet darauf hin, dass die im Schnitt größeren Anlagen sich bei diesen Kunden so positiv auf die Eigenversorgung auswirken, dass die Autarkie durch das hinzugekommene Elektroauto insgesamt nicht leidet.

— Der Autor Ralf Ossenbrink verantwortet bei E3/DC PR und Kommunikation. Das Unternehmen stellt unter dem Label „Hauskraftwerk“ Speichersysteme her, die für sektorengekoppelte Anwendungen im Eigenheim und Gewerbe geeignet sind. Er war zuvor stellvertretender Chefredakteur der Fachzeitschrift Sonne Wind & Wärme. —

 

Die Blogbeiträge und Kommentare auf www.pv-magazine.de geben nicht zwangsläufig die Meinung und Haltung der Redaktion und der pv magazine group wieder. Unsere Webseite ist eine offene Plattform für den Austausch der Industrie und Politik. Wenn Sie auch in eigenen Beiträgen Kommentare einreichen wollen, schreiben Sie bitte an redaktion(at)pv-magazine.com