Betriebsergebnisse unserer PV Anlage 2023

Hinweis: Alle hier gemachten Angaben sind als Erfahrungsbericht zu sehen, ohne Gewähr und beschreiben lediglich meine subjektive Meinung und Vorgehensweise.

Das 1. volle Betriebsjahr 2023 im Rückblick:               

Das erste volle Betriebsjahr ist nun vorüber und wir wollten überprüfen, was die Anlage bisher geleistet hat. Sind die Abschätzungen im Vergleich zur Realität hinsichtlich Stromerzeugung und Wirtschaftlichkeit richtig?

Anfang Mai 2022 wurde die Anlage in Betrieb genommen, der 12 KWh Batteriespeicher wurde später, Ende Juli, angeschlossen. Fehler sind nicht aufgetreten, die Anlage funktioniert bisher einwandfrei. Die Grafik unten zeigt die monatlichen Werte für PV Energie, Netzbezug und Autarkie. Im Zeitraum Oktober bis März geht die PV-Energieerzeugung drastisch zurück, hier darf man von der PV-Anlage nicht viel Unterstützung erwarten und muss Strom vom Versorger einkaufen (d.h. zukünftige zus. Verbraucher, wie z.B. Heizungswärmepumpe oder Wallbox (E-Fahrzeug) werden im Winter vorwiegend über Netzstrom versorgt).

PV-Energieerzeugung, Netzbezug und Autarkie

Zu Beginn des Projektes wurde uns vom Elektroinstallateur eine Berechnung/Abschätzung der Erzeugungsdaten, bei gegebenen Anlagen-Daten, mit Berücksichtigung des Batteriespeichers, vorgelegt. Zusätzlich hatten wir, von einer bestehenden Referenzanlage, die monatl. Erzeugungswerte genutzt, um eine Rendite Kalkulation zu erstellen. Der Vergleich der Elektriker-Abschätzung und die Werte aus der Renditekalkulation korrelieren mit den realen Werten sehr gut. Unsere Erwartungen wurden sogar, mit einer etwas höheren Erzeugung (wetterbedingt), übertroffen. Die Eigenverbrauchsquote wurde nicht erreicht, dies lag an der, im Sommer, täglich hohen PV-Stromerzeugung und ggf. auch an unserem nicht angepassten Verbrauchsverhalten.

Jahresertrag: 7532 kWh / 8549 kWh (blau = realer Wert 2023)

mögliche Eigenverbrauchsquote: 61% / 68% (diese hängt u. A. stark vom persönlichen Verbrauchsverhalten ab)

Einspeisemenge: 2960 kWh / 4272 kWh

Stromeinsparung: 4572 kWh / 4316 kWh 

Vergleich Annahme und in 2023 gemessene Erzeugung

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 

Nun wollen wir noch die Rentabilität überprüfen. Der Wert für die 20 jährige Einspeisevergütung ist festgeschrieben und beträgt ohne Umsatzsteuer 0,0653 €/kWh (bei unserer PV Anlage müssen wir 19% Umsatzsteuer an das Finanzamt abführen). Ein Kostenvergleich der Annahme im 1. Jahr und den real aufgetretenen Kosten ist im nachfolgenden Diagramm dargestellt. Hierzu muss erwähnt werden, dass in 2023 der Versorgerstrompreis um ca. 20% erhöht wurde. Dieser Kostensprung wurde in der Kalkulation erst nach sechs Jahren erwartet. Dadurch steigt der Vorteil durch Eigenversorgung, auch die Kosten für Zukauf von Versorgerstrom erhöhen sich, jedoch nicht der Verkaufspreis des PV-Stroms. Durch Eigenverbrauch und Verkauf der überschüssigen PV Energie konnten wir die Stromkosten um ca. 90% senken. Hierbei ist auch der, im August 2023 installierte Heizstab, im Wasserspeicher der Heizung, berücksichtigt (siehe weiter unten). Das eingesparte Heizöl wurde entsprechend dem Strompreis verrechnet. Mit dem, erheblich gestiegenen Strompreis, wird auch eine deutlich bessere Jahresrendite (6%) erzielt. Die Autarkie (Selbstversorgung über PV-Strom) betrug 76%. 

Vergleich der Kosten zwischen Annahme und 2023 ermittelt (elektr. Heizung seit 20. August in Betrieb)

Steigerung des Eigenverbrauchs

Wie bereits erläutert, ist die Vergütung für eingespeisten Strom, mit 0,0653 €/kWh, sehr gering. Um den Eigenverbrauch zu erhöhen, wird in der Regel eine Luft-Wasser Wärmepumpe (LWWP) angeboten (siehe auch „Unsere PV Anlage„). Dies wäre für unser Haus aber zu kostenintensiv. Wir haben weder eine Fußbodenheizung, noch eine dafür ausreichende Wärmedämmung. Außerdem ist in der Heizperiode (Oktober bis März) von der PV Anlage keine ausreichende Stromernte zu erwarten. Also wird die LWWP im Winter mit Versorgerstrom betrieben. Die angepriesenen Jahresarbeitszahlen (JAZ/COP) von bis zu 4 (1kWh Strom bringt 4kWh Wärme) werden in der Praxis, im Winter, bei LWWP nicht erreicht (es muss ja im Winter und nicht im Sommer geheizt werden). Im Netz findet sich wenig über „echte JAZ“ Werte aus der Praxis. Einen Artikel dazu habe ich im Netz (hier) gefunden. Geht man im Winter von einer JAZ ~2, aus, dann ist eine moderne Brennwert Öl/Gasheizung, vom CO2 Ausstoß her, schon gleichauf, denn der deutsche Strommix liegt derzeit im Schnitt bei ~0,5 kg CO2/kWh. Eine Alternative bietet ein elektrischer Heizstab der in den Warmwasserspeicher eingebaut wird, um einen Teil des Stromüberschusses für das Aufheizen des Speichers zu nutzen, und damit die Heizkosten, im Zeitraum April bis September, zu senken. Zusätzlich erlaubt dieses Konzept eine Notstromversorgung der Heizung mit einem Verbrenner-Stromaggregat. Mit einer PV gekoppelten Wärmepumpe ist eine Notstromversorgung per Generator wesentlich aufwändiger.

Solarwatt bietet einen Heizstab an, der direkt über die PV Anlage gesteuert wird. Der Stab hat eine Leistung von 3,5 kW und kann in 500 Watt-Stufen geregelt werden. Diesen Heizstab haben wir in unserem 300l Warmwasserspeicher eingebaut und mit der PV-Anlage verbunden. Der Solarwatt Energiemanager erkennt den Heizstab und regelt diesen entsprechend der jeweiligen Erzeugungssituation. Zusätzlich kann auch ein Zeitplan hinterlegt werden, indem der Heizstab zu frei wählbaren Zeiten ein- und ausgeschaltet werden kann. Vorrang hat dann der Zeitplan, zusätzlich würde die automatische Regelung greifen, wenn PV-Überschuss vorhanden ist.

Nachtrag 07/2024:

Erste Überprüfung nach einem Jahr Betrieb mit Heizstab (08/2023 – 07/2024):

Der durchschnittliche Heizölverbrauch (alte Heizung) lag bisher bei 2.500l/Jahr. Mit der Erneuerung auf Brennwertheizung und PV Heizstab erfolgte ein „Volltanken“ des Öltanks. Nach nun einem Jahr wurde wieder „Vollgetankt“. Es konnten lediglich 2.000l Heizöl nachgetankt werden. Dies entspricht einer Reduktion von 500l oder 20%. Über das erste Jahr verbrauchte der Heizstab 2.000kWh. Dies entspricht 200l Heizölverbrauchseinsparung (8%), die restlichen 300l Einsparung (12%) werden der Brennwertheizung mit hydr. Abgleich zugeschrieben. Durch den PV Heizstab konnte die PV-Eigenverbrauchsrate für das volle Betriebsjahr von 65% auf 81% angehoben werden. Weiterhin muss berücksichtigt werden, dass die 2.000 kWh Heizstabenergie, bei einem Betrieb „ohne Heizstab“, ins Netz eingespeist und mit 0,065€ vergütet würde. Der monetäre Vorteil von 260,-€ reduziert sich somit um die 130,-€ Einspeisevergütung. Es bleiben damit aber immer noch 130,-€/Jahr Mehrertrag durch den Heizstab.

Durch die Modernisierung der Heizung und den Einsatz des PV betriebenen Heizstabes wurden die o.g. 500l Heizöl eingespart. Dies entspricht: 500lx2,68kg/l CO2=1.340kg CO2 Einsparung zusätzlich.

Energieflüsse im Haus inkl. Notstromversorgung

Zusammenfassung

Die Erwartungen aus den Abschätzungen, hinsichtlich PV Ertrag und Wirtschaftlichkeit wurden im ersten Jahr voll erfüllt, teilweise sogar übertroffen.  Die Stromjahreskosten wurden um 90% reduziert. Die Rendite lag bei etwa 6% (20% Strompreiserhöhung in 2023). Mit dem, nachträglich im Warmwasserspeicher installiertem Heizstab, der über die PV Anlage geregelt wird, konnte die Eigenverbrauchsrate von 65% auf 81% angehoben werden. Der jährliche Heizölverbrauch wurde um 20% gesenkt davon werden 8% durch den Heizstab und 12% durch die moderne Brennwertheizung erzielt. 

Zusätzlich konnte eine Notstromversorgung (Black-/Brownout) über ein Verbrenner Notstromaggregat, zur Versorgung von Heizung und Kühl-Gefriergeräten, kostengünstig realisiert werden.

Betrachtet man die Strompreisentwicklung der letzten Jahre, so gibt es nur eine Richtung – nach oben. Die Versprechen der Politiker „Wind und Sonne schicken keine Rechnung“, um zu suggerieren, es gäbe in Zukunft Strom nahezu umsonst, sind Unsinn. Deutschland ist aus der Atomkraft ausgestiegen und umso mehr von fossilen Kraftwerken (Gas und Kohle) und dem Stromimport aus dem EU-Ausland abhängig. Hierbei ist zu beachten, dass ein Ausbau von Wind- und PV-Kraftwerken bei Dunkelflauten, die auch schon mal mehrere Wochen dauern können, nichts hilft. Fossile oder atomare Backupkraftwerke sind zwingend vorzuhalten, da es keine Stromspeicher in den erforderlichen Größenordnungen gibt. Zusätzlich werden die CO2 Abgaben für fossile Brennstoffe steigen (EU Vorgabe / CO2 Bepreisung). Dies wird zukünftig auch in D, wegen der weiter laufenden Kohle- und Gas-Kraftwerke, zu weiter steigenden Strompreisen oder anderen steuerlichen Belastungen führen.

Bei diesen Aussichten war die Investition richtig und alles in allem, sind wir auch mit unserem Gesamtkonzept (PV mit Brennwertheizung und Heizstab) sehr zufrieden.