Stromeigennutzung
Stand: August 2023
Die Nutzung des eigenen Stroms beispielsweise vom Dach gewinnt an Bedeutung. Insbesondere in Verbindung mit einer Wärmepumpe lässt sich der Eigenverbrauch einer PV-Anlage und somit die Wirtschaftlichkeit erhöhen. Die laufenden Kosten für den Betrieb einer Wärmepumpe können durch den Eigenverbrauch des selbst erzeugten Solarstroms verringert werden. Vorteilhaft ist dabei der Betrieb einer PV-Anlage in Kombination mit einem Batteriespeicher und einem Energie-Management-System. Dadurch wird der Autarkiegrad erhöht, denn eine hohe Eigenverbrauchsquote des Solarstroms kann sich unter Umständen mehr als die Stromeinspeisung in das öffentliche Netz lohnen.
Wie viel des Solarstroms für Wärmeerzeugung durch eine Wärmepumpe genutzt werden kann, hängt u.a. von der Größe und der Ertragsleistung der PV-Anlage, dem Wärmebedarf des Gebäudes, der Größe eines Pufferspeichers sowie einem eventuell vorhandenen Stromspeicher ab. Weitere Komponenten sind Haushaltsgeräte, die nach Möglichkeit den Solarstrom nutzen, wenn er anfällt.
Individuelle Planung
Abgestimmt auf das individuelle Konzept können über eine sogenannte „SG Ready“-Schnittstelle (Smart Grid) der Wärmepumpe unterschiedliche Szenarien der PV-Überschussteuerung geschaltet werden.
- Szenario 1: Sobald die Photovoltaik-Anlage eine bestimmte Leistung erreicht, bekommt die Wärmepumpe ein Signal zum Einsatz. So kann die Wärmepumpe den eigenproduzierten Solarstrom etwa durch Aufheizen des Pufferspeichers nutzen und dadurch die Wärme speichern. Dieser Schwellenwert kann in Abstimmung mit anderen Abnehmern im Haushalt bestimmt werden.
- Szenario 2: Smart Meter messen den Stromüberschuss und schalten die Wärmepumpe ein. Somit wird nur der tatsächliche Stromüberschuss für die Wärmepumpe bereitgestellt.
- Szenario 3: Der Einsatz von Energie-Management-Systemen (EMS) ermöglicht die zentrale Steuerung der Energieerzeugung, der -Speicherung sowie des -Verbrauchs. So kann das System, sogar unter Berücksichtigung aktueller Wetterdaten, zentral ermitteln, welche Verbraucher zu welchem Zeitpunkt mit dem selbsterzeugten Strom optimal versorgt werden können. Dies gilt auch für das Laden von Elektrofahrzeugen, die ebenfalls als Speicher eingebunden werden können.
Die Hierarchie der Nutzung des Eigenstroms sieht prinzipiell folgende Schritte vor.
- Bei ausreichendem Solarstrom werden Verbraucher wie Haushaltsgeräte, Wärmepumpe und Elektrofahrzeug eingeschaltet und mit dem Eigenstrom versorgt.
- Überschüssiger Strom kann in einem Stromspeicher gespeichert werden.
- Bei geladenem Stromspeicher wird der überschüssige Solarstrom als thermische Energie über die Wärmepumpe in einem Pufferspeicher gespeichert.
- Der dann überschüssige Solarstrom kann in das öffentliche Versorgungsnetz eingespeist werden.
Kaskadenschaltung mit steuerbarer Verbrauchseinrichtung
Besitzer einer Wärmepumpe können unabhängig von einer PV-Anlage einen eigenen Wärmepumpen-Zähler verwenden. Wärmepumpen, aber auch z.B. Elektrofahrzeuge, sind steuerbare Verbrauchseinrichtungen entsprechend §14a des Energiewirtschaftsgesetz – EnWG (EnWG), für die über einen separaten Zählpunkt nur ein reduziertes Netzentgelt berechnet werden darf. So kann Strom, der für die Wärmepumpe verwendet wird, mit einem speziellen Wärmepumpentarif günstiger bezogen werden.
Mit einem besonderen Messkonzept, der sogenannten Kaskadenschaltung, ist es möglich, den Eigenstrom aus einer PV-Anlage optimiert und zusätzlich auch einen günstigen Wärmepumpentarif zu nutzen. Dafür sind drei verschiedene Zähler erforderlich:
- Ein Zweirichtungszähler misst eingespeisten und bezogenen Strom.
- Ein zweiter Zähler ermittelt, welche Leistung von den anderen Verbrauchern bezogen wird. So wird der Bezug der Wärmepumpe nicht direkt gemessen, sondern mit den zusätzlichen Daten berechnet. Diese Verbrauchsstelle kann auch vom Netzbetreiber gesteuert werden.
- Ein Erzeugungszähler misst darüber hinaus die erzeugte Leistung der PV-Anlage um zu ermitteln, ob eine Umlage nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG -Umlage) auf den Eigenverbrauch zu zahlen ist.
Derzeit sind noch nicht alle Netzbetreiber in der Lage, die steuerbaren Verbraucher in Verbindung mit Eigenstrom über eine PV-Anlage zu schalten. Informationen dazu sind beim regionalen Netzbetreiber erhältlich.
Beispielrechnung
Wie groß soll eine PV-Anlage für ein Einfamilienhaus bemessen werden, damit es zu einer sinnvollen Nutzung des selbsterzeugten Stroms zur Versorgung einer Wärmepumpe kommt?
Auch wenn eine Wärmepumpe vor allem den meisten Strom in der kalten Jahreszeit verbraucht und der Ertrag einer PV-Anlage in dieser Zeit am geringsten ist, so lässt sich mit einer Wärmepumpe der Eigenverbrauchsanteil des PV-Stroms erhöhen; dies führt zu einer größeren Rentabilität einer PV-Anlage, da unter Umständen selbst erzeugter Strom günstiger erzeugt wird als der Strom aus dem Netzbezug.
Neben dem Speichern von Stromüberschüssen in einem Stromspeicher kann der überschüssige Strom in einem Wärmespeicher wie z.B. Pufferspeicher gespeichert werden, der bei den meisten Heizungsanlagen vorhanden ist. Der gesteuerte Betrieb von technischen Geräten wie Waschmaschine und Wärmepumpe kann die Eigenverbrauchsquote erhöhen.
Eine überschlägige, beispielhafte Ermittlung für ein typisches Einfamilienhaus mit geneigten Dachflächen zeigt die Rahmenbedingungen für eine Solaranlage auf. Unterstützung bei der Ermittlung können Online-Tools bieten.
Neben ökologischen Faktoren sind für den Betrieb vor allem die ökonomischen Rahmenbedingungen abhängig von:
- Ertragsmöglichkeiten;
- Strom-Verbrauchsgrößen;
- Stromspeicher;
- Investitionskosten;
- Betriebskosten;
- Strompreisentwicklung.
Weiterführende Informationen
- EWEnetz: Messkonzepte
- Energie- und Klimaschutzagentur Niedersachsen: Photovoltaik für Wohngebäude
- Energieagentur Regio Freiburg: Betriebskonzepte für Photovoltaik auf Mehrfamilienhäusern
- C.A.R.M.E.N. e.V.: Photovoltaikanlagen – Technik, Eigenverbrauch und Speicherung (PDF / 8 MB)
- ComMetering: Diskussionspapier Kaskadenmessung (PDF / 523 KB)
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