Photovoltaik im Smart Home nutzen

Strom kommt das ganze Jahr über kostenfrei zu uns. Das einzige, was wir ­bezahlen müssen, ist die Photovoltaik-Anlage mit Stromspeicher. Wie Sie ­möglichst viel Sonnenstrom aus den Modulen holen und diesen effizient ­verbrauchen, erfahren Sie hier.

Aufmacherbild: sonnen

Die Sonne, also den Sender der Solarenergie, können wir nicht beeinflussen. Sie ist am Himmel und schickt ihre Strahlen auf die Erde. Dabei interessiert sie sich kein bisschen dafür, was wir mit unseren Häusern machen. Beim Empfänger wiederum, der Photovoltaik-Anlage, können wir schon ein paar Dinge machen, um möglichst viel Strom zu erzeugen und diesen besonders effizient zu nutzen. Zwei Punkte sind von entscheidender Bedeutung: Wie viel Energie bei den Modulen ankommt und wie viel davon sie in elektrischen Strom umwandeln können.

Sonnenstrom, kalt serviert

Rund 1.000 kWh/m² treffen in Deutschland pro Jahr auf die Erde. Dabei ist die Strahlung nicht gleichmäßig verteilt. In den Frühlings- und Sommermonaten schaffen die Photovoltaik-Module deshalb durchschnittlich 75 Prozent ihrer Jahresleistung. Den Rest des Sonnenstromes bekommen Bauherren im Herbst und Winter. Leider landet nicht die ganze Energie in den heimischen Verbrauchern. So liegt der Wirkungsgrad einer gängigen Solarzelle je nach Außentemperatur und Modell bei zwischen 15 und 22 Prozent. Außerdem geht Strom verloren, wenn er durch den Wechselrichter und die Kabel ins Hausnetz fließt. Schnee reduziert den Ertrag der Module ebenfalls. Allerdings nur geringfügig, da ein Großteil der Sonnenstrahlen es auch durch die Schneedecke schafft. Dennoch schadet es nicht, den Schnee im Winter vom Dach abzuräumen. So wird er nicht zur Gefahr für Spaziergänger:innen. Die Temperaturen im Winter wirken sich positiv auf den Ertrag aus. Durch die wetterbedingte Kühlung der ­Anlage steigt der Wirkungsgrad. Aus diesem Grund kann manch ein sonniger Wintertag ertragreicher sein als ein Augusttag. Theoretisch steigert das neu ausrichten der Module im Winter ebenfalls die Stromausbeute. Die Sonnenstrahlen treffen zu dieser Zeit nämlich in einem anderen Winkel auf die Erde. Allerdings ist diese Vorgehensweise mit viel Arbeit verbunden, deren Durchführung sich in den seltensten Fällen wirtschaftlich lohnt. Aus Sicherheitsgründen kann es aber durchaus Sinn machen im Winter auf das Dach zu steigen und ab und an nach dem Rechten zu sehen. Auch ein Stromspeicher muss im Winter anders als im Sommer arbeiten. An wolkenlosen Juli-Tagen scheint oft bis 22 Uhr noch die Sonne, weswegen Hausbesitzer:innen den PV-Strom bis spätabends direkt nutzen können. Im Winter wird es dagegen gerne mal um 17 Uhr dunkel, weshalb die Bewohner:innen zu späterer Stunde auf den gesammelten Strom im Speicher zurückgreifen müssen. Daher gilt es bei der Planung einer Solaranlage, genau den eigenen Stromverbrauch zu kennen und Anlage und Speicher danach auszusuchen. Schließlich wird in einer wirtschaftlich optimalen Photovoltaik-Anlage der komplette Sonnenstrom im Haus verbraucht.

Direkt Einsatzbereit
Zwei Schrauben reichen schon, um den Wechselrichter „Sunny Boy” an der Wand zu befestigen. Nutzer können dann die Daten ihrer Anlage über das Webinterface einsehen und alle notwendigen Einstellungen vornehmen. SMA

Clever Wirtschaften

Rein ökonomisch gesehen macht eine Photovoltaik-Anlage Sinn. Das liegt daran, dass Sie für eine Kilowattstunde vom Dach je nach geografischer Lage zwischen sechs und elf Cent zahlen. Eine Kilowattstunde aus dem Netz kostet etwas mehr als 30 Cent. Bei dieser Differenz kommt über die Jahre eine ordentliche Ersparnis zusammen. Wenn Hausbewohner:innen den Strom nicht verbrauchen können, wird er in das öffentliche Netz eingespeist. Hierfür bekommen Anlagenbesitzer:innen etwas mehr als sieben Cent. Kein Wunder also, dass sie nach Wegen suchen, um den Eigenverbrauch zu erhöhen. Die Anlage alleine kann, unter optimalen Bedingungen, 20 bis 30 Prozent des Strombedarfs eines Einfamilienhauses decken. Ein Stromspeicher wiederum erhöht den Eigenverbrauch auf bis zu 60 Prozent. Mit dem Speicher sind auch Investitionskosten verbunden. Deshalb ist es für Photovoltaik-Interessenten sinnvoll, genau zu berechnen, ab wann sich der Speicher amortisiert und welches Gerät am besten zur Photovoltaik-Anlage passt. Auch für Besitzer:innen älterer Anlagen kann es sinnvoll sein, einen Stromspeicher in das System zu integrieren. Sie hatten von der damals hohen Einspeisevergütung profitiert und den kompletten Sonnenstrom ins Netz geschickt. Jetzt bekommen sie für ihren Strom keine Vergütung mehr und müssen auf Eigenverbrauch umsteigen. Damit der möglichst hoch ist, ist die beste Lösung für alle Anlagenbesitzer:innen eine Kombination aus Anlage, Stromspeicher, Smart-Home-System, Wärmepumpe und Elektroauto. So schaffen es Hausbesitzer:innen, einen Eigenverbrauch von teilweise über 80 Prozent zu erreichen.

Optimale Strategie
Wann soll der Strom am besten in den Speicher? Wann verbrauche ich ihn lieber? Wie erreiche ich den höchsten Eigenverbrauch? Damit Sie sich solche Fragen nicht selbst beantworten müssen, gibt es Energiemanagement-Systeme. E3/DC

Kreativität ist gefragt

Nicht jeder kann und will die anfangs hohe Investition für eine Photovoltaik-Anlage mit Speicher stemmen. Deshalb bieten Firmen an, PV-Anlagen zu pachten. Der Hersteller installiert die Anlage auf dem Dach und den Speicher im Keller. Alles was die Hausbesitzer:innen tun müssen, ist die Mietkosten für die Anlage zu bezahlen. Leider ist eine Photovoltaik-Anlage nicht auf jedem Dach rentabel. Vielleicht steht direkt daneben ein großes Haus oder ein hoher Baum und das Dach liegt komplett im Schatten. Das ist allerdings nicht das Ende des Traumes vom grünen, umweltfreundlichen, selbst produzierten Strom. Sogenannte Dünnschichtmodule können an der Fassade angebracht werden und Energie erzeugen. Balkonkraftwerke liefern bis zu zehn Prozent des eigenen Strombedarfs direkt ins Haus. Dabei handelt es sich um Mini-Solaranlagen, die Hausbesitzer:innen beispielsweise am Geländer befestigen können. Über eine einfache Steckdose können die Geräte Strom zu den Verbrauchern im Eigenheim liefern.

Aufeinander ­abgestimmt
Das Energiemanagement-System „flow” besteht aus einem Stromspeicher, einem Energiemanager und optional einer Ladesäule für das E-Auto. Alle Komponenten sind aufeinander abgestimmt und ermöglichen eine gute Nutzung des Solarstroms. Hager

Wächter der Energieflüsse

Dem Sonnenstrom selbst ist es egal, wohin er fließt. Einmal erzeugt, kann er jede Gerätschaft antreiben. Hier kommt das Smart-Home-System ins Spiel. Mit der entsprechenden Ausstattung ist es in der Lage, die Energieflüsse ökonomisch sinnvoll zu lenken. Wie das funktioniert? Indem Prioritäten vergeben werden. Priorität eins liegt bei den Verbrauchern im Haushalt. Geräte, die mehr Strom benötigen wie Waschmaschine oder Geschirrspüler, dürfen um die Mittagszeit laufen, wenn die Anlage den meisten Strom bereitstellt. Das funktioniert, wenn die Geräte mit entsprechender smarter Technik ausgestattet sind, über Zeitschaltuhren verfügen oder via intelligenter Steckdose in Betrieb genommen werden. Wenn Energie übrig ist, wird die für die Prio-2-Haustechnik benutzt. Das könnte beispielsweise die Wärmepumpe sein. Die schafft es mit Hilfe eines Pufferspeichers, schon mittags Warmwasser für die Dusche nach der Arbeit und Heizenergie für den gemütlichen Abend bereitzustellen. Mit dem Rest Sonnenstrom wird der Batteriespeicher befüllt. Der sorgt dafür, dass die Sonnenenergie vom Tag den Fernseher am Abend betreibt. Welches Gerät wie viel verbraucht und wann es mit Sonnenenergie versorgt wird, sehen Nutzer auf dem Smartphone. Anhand von Wetterprognosen können sie außerdem voraussagen, wie viel Sonnenenergie in den kommenden Tagen zur Verfügung steht. So schaffen es derartige Systeme beispielsweise energieintensive Ladeprozesse von Elektrofahrzeugen zu steuern und dafür zu sorgen, dass möglichst viel Solarenergie im Akku des Elektroautos landet. Denn nur wenn das Elektroauto mit Strom aus Erneuerbaren Energien betankt wird, ist es wirklich nachhaltig. Ganz nebenbei funktioniert das Elektroauto sozusagen als zweiter Stromspeicher und steigert die Eigenverbrauchsquote und damit die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage.

Geschrieben von Redaktion am 17.03.2022