+min(PV-Leistung(t) + Speicher-Entnahmeleistung(t), Haushaltslast(t)) +
+ +wobei PV-Leistung(t) die im Zeitpunkt t vom Wechselrichter abgegebene Leistung +ist, Speicher-Entnahmeleistung(t) die einem ggf. vorhandenen Speicher entnommene +Leistung (gemessen ebenfalls am Ausgang des jeweiligen Wechselrichters) und +Haushaltslast(t) die im Zeitpunkt t insgesamt vom Haushalt benötigte Leistung.\ +Meist kann man die Haushaltslast nicht direkt messen, weil Wechselrichter +üblicherweise hinter dem Messpunkt für die [Gesamt-Strommessung](SV.md#Gesamtstrom) +einspeisen. Weil erzeugte oder einem Speicher entnommene Leistung dann +mit umgekehrten Vorzeichen in den Leistungssaldo am Unterverteiler eingeht, +errechnet sich die Last +* ohne Speicher und bei DC-gekoppeltem Speicher +als Summe aus dem Gesamt-Leistungssaldo am Unterverteiler + und der Ausgangsleistung des Wechselrichters, bzw. +* bei AC-gekoppeltem Speicher + als Summe aus Gesamt-Leistungssaldo, Ausgangsleistung des PV-Wechselrichters + und Ausgangsleistung des Batterie-Wechselrichters, + abzüglich Eingangsleistung des Ladegeräts. + +Wenn die Daten eines [Zweirichtungszählers](SV.md#Stromzähler) vorliegen, lässt sich +der Eigenverbrauch einfach durch die Differenz aus PV-Nettoertrag (+ ggf. einem +Speicher entnommene Energie) und extern eingespeister Energie berechnen. + +Der direkte (nicht ggf. über einen Speicher erhöhte) PV-Eigenverbrauch ergibt +sich, wenn in der Berechnung die Speicher-Entnahme durch 0 ersetzt wird. + +Der nicht selbst genutzte Anteil, also die — stets nicht-negative — +Differenz aus PV-Leistung (+ Speicher-Entnahmeleistung) und +davon selbst verwendeter Leistung, wird meist ins externe Netz eingespeist. +Bei Steckersolargeräten geschieht dies ohne Vergütung, +aber auch wenn man selbst erzeugten Strom als Kleinunternehmer verkauft, +hat man zusätzliche Bürokratie und bekommt ziemlich wenig heraus. + +Ökonomisches Ziel ist also, den Eigenverbrauchsanteil zu maximieren. +Der *Eigenverbrauchsanteil* (*Nutzungsgrad*) ist +der Anteil der Netto-Stromerzeugung, der direkt verbraucht wird +(oder ggf. nach gewissen Verlusten über einen Speicher). +Je höher er ist, desto weniger Energie wird ins externe Stromnetz eingespeist. +Je kleiner die Anlage ist, umso leichter kann man eine hohe Eigenverbrauchsquote +erreichen, allerdings dann bei entsprechend kleinerem Stromvolumen. + +Damit verwandt ist der *Eigendeckungsanteil* (*Selbstversorgungsgrad*), also der +Anteil des Eigenverbrauchs (ggf. mit Batterieentladung abzüglich Ladeverlusten) +am Gesamtverbrauch. +Je höher er ist, desto weniger Energie muss von extern bezogen werden. +Er wird oft auch als +[*Autarkiegrad*](https://klarsolar.de/unterschied-eigenverbrauch-autarkie/) +bezeichnet, was etwas irreführend ist, denn typischerweise arbeitet +der Wechselrichter der PV-Anlage auch dann nicht ohne Verbindung zum Netzstrom, +wenn gerade kein *Netzbezug* (also Stromfluss von außen) stattfindet. +Je größer die Anlage ist, umso höher fällt der Autarkiegrad aus, +allerdings oft zu Lasten des Eigendeckungsanteils. +Eine Quasi-Autarkie (Eigendeckungsanteil 100%) +kann man aber nur mit enormer Stromspeicher-Kapazität erreichen. + +[{:.center}]( +https://klarsolar.de/wp-content/uploads/2022/10/Eigenverbrauchsanteil-bei-einer-7kWp-Anlage-mit-5kW-Speicher.pnghttps://klarsolar.de/unterschied-eigenverbrauch-autarkie/) +Das Bild veranschaulicht den typischen Stromverlauf bei einer Hausdach-PV-Anlage +mit 7kWp Nennleistung und 5kWh Stromspeicher an einem ziemlich sonnigen Tag mit +mittags etwas Wolken. Weitere schöne Erklärungen mit Grafiken gibt es +[hier](https://brodsoft.de/stromverlauf/pages/simulation). + +### Typische Rentabilität kleiner PV-Anlagen {#rentabel} + +Wenn die Einsparung an Stromkosten durch eine PV-Anlage die Kosten eingeholt hat, +hat sich die Anlage *amortisiert*, also die Investition kaufmännisch gelohnt. +Die Investition rentiert sich im Verhältnis der Jahres-Ersparnis zu den Kosten. + +Wie eingangs geschrieben kann man bei optimaler Platzierung von Solarmodulen +pro Jahr etwa 1,1 kWh Strommenge pro Wp installierter Solarleistung gewinnen. +Rechnen wir beispielsweise mit einer Investition für die PV-Anlage von 0,55€/Wp +(inklusive anteiliger Kosten für Wechselrichter, Montage, Reparatur, etc.), +dann ergeben sich einmalige Kosten von 0,5€ pro kWh Jahresertrag.\ +Nehmen wir für die folgenden Beispiele zudem an, dass der sog. *Arbeitspreis*, +also die Kosten für vom Stromanbieter bezogenen Strom, 30 ct/kWh beträgt. +Dann spart man also 0,30€ für jede kWh Strom, die von der PV-Anlage produziert +wird und die man auch selbst verbraucht, statt sie von außen einzukaufen.\ +Anfang 2023 fiel in Deutschland die Mehrwertsteuer für die Komponenten kleiner +privaten PV-Anlagen weg, aber auch die Strompreise sanken im Frühjahr wieder auf +etwa 30 ct/kWh. Außerdem wurden PV-Module und Mikrowechselrichter durch ein +globales Überangebot günstiger, so dass man Steckersolargeräte mit über +800 Wp inzwischen für unter 400€ bekommt. + +Eine Balkonanlage mit 850 Wp Nennleistung kann einen Jahres-Bruttoertrag +von etwa 1080 kWh erreichen, was bei 86% Gesamtsystem-Wirkungsgrad ca. +935 kWh Netto-Ertrag (Einspeisung des Wechselrichters) pro Jahr bedeutet. +Wenn wir mit Kosten von 0,55€/Wp rechnen, ergibt das für diese Anlage 467,50€. + +- Falls man den erzeugten PV-Strom komplett selbst verbraucht, was aber +praktisch kaum der Fall sein wird, ergäbe sich eine Einsparung von 280€ +pro Jahr und somit eine Amortisation der Investition in nur 20 Monaten. +Die Rendite würde in diesem Fall satte 60% betragen. + +- Bei einem durchschnittlichen Haushalts-Nutzungsprofil und Jahresverbrauch von +3000 kWh liegt der selbst genutzte Ertrag bei etwa 620 kWh pro Jahr. +Der Eigenverbrauchsanteil liegt also bei 67% des Nettoertrags +(und der Eigendeckungsanteil bei 21% des Verbrauchs).\ +Damit werden bei 30 ct/kWh Arbeitspreis jährlich 186€ eingespart. +Für die Investition von 467,50€ ergibt sich eine Amortisationszeit +von 2,5 Jahren und eine immer noch ausgezeichnete Rendite von 40%. + +[//]: # + + + +- Bei einem hohen Jahresverbrauch von 6000 kWh können durchschnittlich +sogar 800 kWh im Jahr (also 86% des Nettoertrags) selbst genutzt werden. + +[//]: # + + +- Bei geringem Jahresverbrauch von 1500 kWh können durchschnittlich nur +430 kWh im Jahr (also 46% des Nettoertrags) selbst genutzt werden. + +[//]: # + + +- Wenn bei 3000 kWh Jahresverbrauch montags bis freitags von 8 bis 16 Uhr +nur eine konstante Last von 100 W anfällt, liegt der Eigenverbrauch +entsprechend relativ gering bei 465 kWh im Jahr (also 50% des Nettoertrags) +und die Amortisationszeit für die veranschlagten Kosten bei 3,3 Jahren. + +In den beiden zuletzt genannten Fällen könnte man zwar überlegen, nur 1 PV-Modul +(statt 2) zu installieren, aber dann hätte man auch langfristig weniger Nutzen, +so dass das angesichts der geringen Kosten für PV-Module nicht ratsam wäre. + +[//]: # + + +Für die Amortisation des energetischen Aufwands +zur Herstellung einer Mini-PV-Anlage sollte man nach [Angaben des DKE]( +https://www.dke.de/de/arbeitsfelder/energy/mini-pv-anlage-solar-strom-balkon-nachhaltig-erzeugen) +allerdings noch 2-3 Jahre zusätzlich rechnen. +In die Gesamt-Ökobilanz einer PV-Anlage und ihrer Nutzung gehen natürlich +noch weitere Effekte ein, die sich aber kaum quantifizieren lassen. + +### Online-Berechnung {#online} + +Achtung: Die in diesem Abschnitt genannten Simulatoren +setzen bei Einsatz eines Pufferspeichers eine ideale Speicherstrategie voraus. +Ihre Ergebnisse **gelten nicht bei Verwendung einer primitiven Regelung**, wie +sie für [Steckersolargeräte mit Speicherbatterie](index.md#Batteriepuffer) typisch sind. +Für diese kann aber der [u.g. 'SolBatSim'](EV.md#SolBatSim) verwendet werden. + +#### Stecker-Solar-Simulator und Unabhängigkeitsrechner {#HTW} + +Der Eigendeckungsanteil und Eigenverbrauchsanteil lässt sich sehr einfach +näherungsweise mit dem „[Stecker-Solar-Simulator]( +https://solar.htw-berlin.de/rechner/stecker-solar-simulator/)“ +für Balkonkraftwerke bzw. dem „[Unabhängigkeitsrechner]( +https://solar.htw-berlin.de/rechner/unabhaengigkeitsrechner/)“ +für Hausdach-PV-Anlagen der HTW Berlin berechnen. Hier im Bild die Ausgabe +bei 3000 kWh Jahres-Stromverbrauch, einem Strompreis von 40 ct/kWh und für +PV-Module mit Südausrichtung, 35° Anstellwinkel (Neigung) und ohne Verschattung. +[]( +https://solar.htw-berlin.de/rechner/stecker-solar-simulator/) +Beide Simulationen nutzen intern Daten der Wetterstation Lindenberg bei Berlin +aus dem Jahr 2017, in dem die Sonneneinstrahlung schwächer als normal war --- +für Süddeutschland kann man also gut 15% mehr PV-Leistung ansetzen. Als Eingabe +verwenden sie den >Jahresstromverbrauch (mit einer typischen Lastverteilung) und +die PV-Nennleistung (mit einem spezifischen PV-Jahresertrag von 1024 kWh/kWp). +Man kann auch eine (nutzbare) Speicherkapazität angeben, wobei ein typischer +Wirkungsgrad für LiFePO4-Batterien von 95% und typische Wandlungsverluste +des Ladereglers und des Wechselrichters von jeweils 94% angenommen werden. +Implizit wird eine optimale bedarfsgerechte Lade-/Entladeregelung vorausgesetzt. +[]( +https://solar.htw-berlin.de/rechner/unabhaengigkeitsrechner/) +Der Unabhängigkeitsrechner liefert auch den Anteil der Batterieentladung an der +Stromversorgung, den man zur Ertrags- und [Wirtschaftlichkeitsberechnung von +PV-Speichern](https://www.youtube.com/watch?v=bE5fLy0w3MM&t=674s) +verwenden kann (und zwar durch Multiplikation mit dem Stromverbrauch). +Für Anlagen ohne Stromspeicher sind die Ergebnisse sehr realistisch. + +#### PV*SOL {#PVSOL} + +Von der sehr soliden kommerziellen +[Simulationssoftware PV*SOL](https://valentin-software.com/) +gibt es auch eine kostenlose +[Online-Variante](https://pvsol-online.valentin-software.com/). +Auch diese ist eigentlich für große Haus-PV-Anlagen gedacht, aber wenn man beim +Wechselrichter 'TSUN' auswählt, lässt sie sich für Balkonanlagen u.ä. verwenden, +geht aber von einem für Steckersolargeräte zu hohen System-Wirkungsgrad +(über 92%) aus. + +[]( +https://pvsol-online.valentin-software.com/) + +Der mögliche Eigenverbrauch hängt natürlicherweise stark vom gewählten +Lastprofil ab. Mit der Auswahl '2 Personen mit einem Kind' +bekommt man Ergebnisse, die dem von der HTW Berlin verwendeten Durchschnitt +am nächsten kommen (aber etwas niedriger ausfallen). + + +#### PVTool@AkkuDoktor {#PVTool} + +Eine sehr einfache Möglichkeit, online die Amortisation zu berechnen, bietet +auch das [PVTool von „AkkuDoktor“](https://www.akkudoktor.net/pvtool-rechner/). +Als Besonderheit kann man hier schön sehen, wie sich Eigenverbrauchsquote, +Autarkiegrad und Amortisation in Abhängigkeit von der Anwesenheit und Kapazität +eines Stromspeichers ändern. + +[]( +https://pvtools.sektorsonne.de/) +Inzwischen kann man für die Simulation ein eigenes Lastprofil +(allerdings nur in Stundenauflösung) hochladen und verwenden lassen.\ +Für Speicher wird stillschweigend eine [optimale lastbasierte Lade- und +Entladestrategie](https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/53) angenommen. + +Die Lade- und Entlade-Wirkungsgrade der Speicherbatterie (inkl. Verluste während +der Speicherzeit) werden standardmäßig sehr hoch angenommenen: 99%. +Das mag für [DC-Kopplung](index.md#Ladung) passen, ist aber für AC-Kopplung +viel zu hoch, wobei man das in den erweiterten Einstellungen anpassen kann.\ +Standardmäßig wird die Lade- und Entladeleistung etwas praxisfern nicht begrenzt, +was sich aber ebenfalls in den erweiterten Einstellungen korrigieren lässt. + +Bis Anfang Dezember 2023 waren die Simulationsergebnisse v.A. ohne Speicher +und bei kleineren Speicherkapazitäten deutlich zu optimistisch. +Das lag v.A. daran, dass das [Standard-Haushalts-Lastprofil H0 des VDEW]( +https://www.bdew.de/energie/standardlastprofile-strom/) (inzwischen: BDEW) +von 1996/97 verwendet wurde, und zwar auch nur in Stundenauflösung +(statt in der verfügbaren 15-minütigen Auflösung). +Damit konnten keinerlei Lastspitzen berücksichtigt werden, +wozu mindestens Minutenauflösung (besser: Sekundenauflösung) benötigt wird.\ +Das wurde [deutlich verbessert]( +https://www.akkudoktor.net/2023/12/11/pv-tool-grosses-update/). + +Stand April 2024 gibt es allerdings noch +[Unklarheiten z.B. bei den Wirkungsgraden]( +https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/11#issuecomment-1858879387), +[Merkwürdigkeiten wie kleine nächtliche PV-Erträge und konstante Netzbezüge]( +https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/37) und +[eindeutige Fehler](https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/47). + + +#### brodsoft Stromverlauf {#brodsoft} + +[{:.center}]( +https://brodsoft.de/stromverlauf/profiles/simulation) +Eine ältere Simulation des Eigenverbrauchs für einen gegebenen PV-Nettoertrag +mit Fokus auf Stromspeicher (mit gegebener nutzbarer Kapazität und Effizienz), +gibt es von [brodsoft](https://brodsoft.de/stromverlauf/profiles/simulation). +Diese basiert auf realen Profildaten für PV-Erzeugung und Stromverbrauch, +mit denen die Berechnung auf Stundenbasis erfolgt. +Man kann sich in der Ausgabe auch für jeden Monat Grafiken ausgeben lassen +darauf sehr schön den Verlauf der elektrischen Größen ansehen. +Außerdem gibt es gute Info-Seite mit guten Erklärungen zu Eigenverbrauchsanteil +und Eigendeckungsanteil zu Strategien zu ihrer Optimierung. +Diese Simulation berechnet für die o.g. 600 Wp Beispiel-Anlage je nach Auswahl +des Profils einen Eigenverbrauch von teils 601 kWh (Profil „allgemein 13/14“) +und mehr, aber typischerweise eher 514 kWh (Profil „InGe 16“) pro Jahr. + +#### PV Calculator {#PVCalculator} + +[{:.right width="400"}]( +https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pvstrom.pvcalculator) + +Es gibt auch eine Android-App namens [PV Calculator]( +https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pvstrom.pvcalculator) +von SusEnergy mit sehr schöner Darstellung der Ergebnisse. +Sie verwendet die Daten von PVGIS und rechnet leider nur auf Stundenbasis. + +Für die o.g. Beispiel-Anlage mit 850 Wp kommt sie für die gegebenen +Wirkungsgrade auf einen zu geringen Jahres-Nettoertrag von 764 kWh, +aber auf einen zu hohen Eigenverbrauch von 686 kWh. Das liegt teils an den +angebotenen Profilen (z.B. VDEW-H0-Werktag), die eine sehr geringe zeitliche +Auflösung haben und täglich die gleiche Last annehmen, wobei man +in der Premium-Variante immerhin selbst welche pro Jahreszeit definieren kann. +Aber das Hauptproblem ist, dass die Last nur im stundenweisen Durchschnitt +betrachtet wird, also die typischen Lastspitzen unberücksichtigt bleiben. +Damit ergibt sich bei 3000 kWh Jahres-Strombedarf für die meisten Profile +unrealistischerweise so gut wie keine Netzeinspeisung und selbst für das Profil +„Peak Morgen Abends“ eine viel zu niedrige Netzeinspeisung von 137 kWh. +Außerdem wird etwas verwirrend im Gesamtergebnis nicht der resultierende +Eigenverbrauch (hier 627 kWh) dargestellt, +sondern der Nettoertrag und der Netzbezug. + +Man kann auch Speichernutzung mit simulieren lassen, aber die Ergebnisse können +schon wegen der stundenweisen Berechnung ebenfalls nicht realistisch sein. + +Interessante Funktionen wie die Verwendung eigener Lastprofile +und der Export der Simulationsergebnisse sind inzwischen +der kostenpflichtigen Premium-Variante vorenthalten. + +### Ökonomisch orientierte PV-Rechner {#PV-Rechner} + +Für die rein kaufmännische Berechnung der Rendite einer PV-Anlage +und/oder Stromspeicher gibt es ein einfaches [Online-Tool namens *pvroi*]( +https://r4nt.github.io/pvroi/?inflation=0.02&sell_price=0.082&initial_buy_price=0.35&show_panels=on&show_battery=on&panels_years=25&panels_initial_output_pa=900&panels_self_use=0.25&panels_decay=0.8&panels_select_method=irr_from_price&panels_price=1800&panels_irr=&battery_years=10&battery_contribution=8400&battery_output_per_kwh=0.8&battery_decay=0.8&battery_select_method=irr_from_price&battery_price=13000&battery_irr=0.06) +auf Englisch. Es berücksichtigt Inflation und Degradation, +aber keine darüber hinausgehende Reparaturen bzw. Abschreibung. +Als Ergebnis bekommt man entweder für gegebenen Preis die jährliche Rendite in % +(und kann dann vergleichen, ob die Investition mehr bringt als eine andere) +oder umgekehrt: Für eine Wunsch-Rendite den Maximalpreis für die Komponenten. + + + +Die Offline-Tabellenkalkulation [*PV-Rechner*](PV-Rechner_v6+.xls) +hat als besonderen Schwerpunkt die kaufmännische Betrachtung inklusive Rendite +und Kapitalkosten unter Berücksichtigung von Abschreibung für Reparaturen u.ä. +Er ist für „große“ PV-Anlagen auf Hausdächern konzipiert, und behandelt optional +gesondert das Laden eines E-Fahrzeugs, den Betrieb einer Wärmepumpe und +die Nutzung eines Stromspeichers, funktioniert aber auch für Steckersolargeräte. +Als Eingabe erwartet er u.A. den spezifischen PV-Jahresertrag, die Ausrichtung +der Module und den geschätzten Anteil des während der Sonnenscheindauer +im Haushalt nutzbaren Ertrages. +Energieflüsse werden der Einfachheit halber nur grob auf Monatsbasis gerechnet, +so dass wichtige tageszeitliche Effekte und Lastspitzen nicht berücksichtigt +werden. Besonders die Simulation des Stromspeichers ist stark idealisiert. + +[{:.center}](PV-Rechner_v6+.xls) + +Bei der o.g. typischen Balkonanlage für 660€ mit 600 Wp und 660 kWh Jahresertrag +ergibt sich mit dem PV-Rechner für einen Haushalt mit 3000 kWh Jahresverbrauch, +der zu 28% während der Haupt-Sonnenscheinzeiten erfolgt, +ein etwas zu optimistischer Solarstrom-Eigenverbrauch von etwa 530 kWh pro Jahr. +Damit könnte man bei 40 ct/kWh jährlich ca. 205€ Stromkosten einsparen, was eine +Amortisationszeit von 3,2 Jahren und eine satte (Anfangs-)Rendite von 26% ergäbe. + +Hinweis: Der PV-Rechner stammt von [Falko (bonotos)](https://www.bonotos.com/) +Der originale beinhaltet auch seiner letzten Version 22-06 einen groben Fehler +in der Rendite-Formel, der zu (fast) doppelt überhöhten Rendite-Zahlen führt. +Ich habe mich mit Falko zu diesen und anderen Punkten ausgetauscht. +Er möchte an dem Tool nichts mehr machen. +So stelle ich hier eine verbesserte und etwas erweiterte Version zur Verfügung. + +### SolBatSim: Hochauflösende flexible Simulation {#SolBatSim} + +[*SolBatSim*](https://github.com/DDvO/SolBatSim), +ein selbst entwickelter Simulator, basiert auf Lastprofilen +des Stromverbrauchs mit mindestens stündlicher, aber besser minütlicher +(oder noch höherer) Auflösung. Daher und weil er die verschiedenen +Arten von möglichen Verlusten differenziert berücksichtigt +kommt er auf sehr realistische Ergebnisse. +Aufgrund seiner großen Flexibilität deckt er fast alle üblichen Situationen ab. +Aus diesen Gründen ist er auch als Referenz für andere Simulationen verwendbar. + +Für die [o.g. Beispiel-Anlage](EV.md#rentabel) für den Raum München mit 600 Wp +und einem PV-Nettoertrag (nach Wechselrichter-Verlusten) von etwa 662 kWh +ergibt sich mit dieser Simulation unter Verwendung minutengenauer Lastprofile +ohne Speicher je nach Profil ein Eigenverbrauch von ca. 460 kWh. + +Das Ergebnis fällt nicht so günstig wie bei den zuvor genannten Simulationen +aus, v.A. weil hier die in der Praxis relativ häufigen Lastspitzen immerhin im +Minutenbereich berücksichtigt werden, die von einer Mini-Solaranlage praktisch +kaum abgefangen werden können, so dass der Eigenverbrauchsanteil geringer ist +als bei einer über Stunden oder gar ganze Monate gemittelten Betrachtung. + + + +Vergleichsrechnungen auf Grundlage eines Lastprofils mit (annähernd) +sekündlicher Auflösung haben ergeben, dass die Lastspitzen nur teilweise einen +spürbaren Einfluss auf die Nutzbarkeit des PV-Ertrags von kleinen Anlagen haben. +Bei 600 Wp sind die Eigenverbrauchs-Ergebnisse bei Lastdaten auf Stundenbasis +etwa 3 bis 6% zu optimistisch, auf Minutenbasis nur bis etwa 1%. + + + diff --git a/Solar/PV.md b/Solar/PV.md index 087475b0d69c..80f8360d714a 100644 --- a/Solar/PV.md +++ b/Solar/PV.md @@ -207,7 +207,7 @@ Beim PV-Ertrag und entsprechenden Simulationen ist zu beachten, dass dabei üblicherweise **der Jahres-Gesamtertrag** betrachtet und optimiert wird. Dieser **unterliegt der Annahme, dass man den zur jeweiligen Tageszeit (und Jahreszeit) erzeugten Strom auch immer gleichmäßig nutzen kann**, -sei es durch direkten [Eigenverbrauch](index.md#Eigenverbrauch), +sei es durch direkten [Eigenverbrauch](EV.md#Eigenverbrauch), Zwischenspeicherung (was allerdings auch Verluste mit sich bringt) oder vergütete Einspeisung (die aber leider selten attraktiv ist).\ Wenn man --- wie mit den meisten Steckersolargeräten --- den erzeugten Strom @@ -217,7 +217,7 @@ sollte man das Nutzungsprofil berücksichtigen, welches auch auch {:width="500" .right} -Durch [genaue Simulation](index.md#SolBatSim) für durchschnittliche +Durch [genaue Simulation](EV.md#SolBatSim) für durchschnittliche Haushalts-Tages-Nutzungsprofile zeigt sich, dass **eine Abweichung von der optimalen Ausrichtung deutlich weniger Einbußen beim selbst genutzten Jahres-Gesamtertrag bringt**. @@ -422,7 +422,7 @@ wenn man sie (etwa aus baulichen Gründen) trotzdem wählt, besonders wenn man tagsüber im Vergleich zu den Morgen- und Abendstunden eher wenig Verbrauch hat. Die genannten Auswirkungen auf den Eigenverbrauch sind -das Ergebnis einer Reihe [genauer Simulationen](index.md#SolBatSim) +das Ergebnis einer Reihe [genauer Simulationen](EV.md#SolBatSim) für einen Haushalt in Süddeutschland mit 3000 kWh Jahresverbrauch mit einem Steckersolargerät mit 2 × 300 Wp PV-Modulen und Gesamtsystem-Wirkungsgrad 86%.\ Für die Ausrichtungen -/+ 90° (also Ost/West), +/- 60°, +/- 30° und 0° (Süd) @@ -816,7 +816,7 @@ Wobei eine Winkelabweichung von +/- 10° sehr wenig ausmacht. Bei Verwendung von 4 PV-Modulen kann man im Sinne der Eigenverbrauchsoptimierung und gleichmäßigeren Ertragsverteilung über den Tagesverlauf in Betracht ziehen, eines nach Osten, zwei nach Süden und eines nach Westen auszurichten. -Bei 400 Wp Modulen ergibt die [Eigenverbrauchssimulation](index.md#SolBatSim), wieder +Bei 400 Wp Modulen ergibt die [Eigenverbrauchssimulation](EV.md#SolBatSim), wieder für ein typisches Lastprofil und 3000 kWh Jahresverbrauch in Süddeutschland, für alle drei Himmelsrichtungen eine optimale Neigung von um die 30° mit wieder sehr geringer Empfindlichkeit auf Abweichungen davon.\ diff --git a/Solar/SV.md b/Solar/SV.md index ed64a6abc129..fbb9133a1ff3 100644 --- a/Solar/SV.md +++ b/Solar/SV.md @@ -117,7 +117,7 @@ Diese Geräte ermöglichen die detaillierte automatische Erfassung von Spannung, Strom, Wirkleistung etc. in Sekundenauflösung.\ Zusammen mit einer Messung des nach außen ins Netz eingespeisten [Gesamt-Strommenge](#Gesamtstrom) lässt sich der -[Eigenverbrauch](index.md#Eigenverbrauch) bestimmen. +[Eigenverbrauch](EV.md#Eigenverbrauch) bestimmen. Übrigens sollte man einige Shelly Mini-Varianten mit Vorsicht genießen, also besser nur mit einer passenden zusätzlichen Sicherung betreiben, @@ -461,7 +461,7 @@ auslesen, der am Wechselrichter einer kleinen PV-Anlage (Balkonkraftwerk o.ä.) angeschlossen ist, und damit sowohl Verbrauch als auch Erzeugung protokollieren. Der Verbrauch wird als Riemann-Summe über die Last berechnet, welche sich als Summe aus Gesamt-Leistungssaldo und PV-Leistung ergibt. -Der [Eigenverbrauch](index.md#Eigenverbrauch) wird als Riemann-Summe über +Der [Eigenverbrauch](EV.md#Eigenverbrauch) wird als Riemann-Summe über das Minimum aus Last und PV-Leistung berechnet. Das Skript ist auch zur Bestimmung der importierten und exportierten Energie (wie mit einen Zweiwegezähler) und zur Erzeugung von Ertrags- und Lastprofilen geeignet.\ diff --git a/Solar/index.md b/Solar/index.md index 719abc32d87c..c1f0e1577bbd 100644 --- a/Solar/index.md +++ b/Solar/index.md @@ -147,7 +147,7 @@ und PV-Enthusiasten vom [Solar2030](https://solar2030.de/) e.V., bei dem ich sei der Gründung Mitglied bin, kamen einige wertvolle Hinweise.\ Um möglichst verlässliche und detaillierte Werte zum nutzbaren Ertrag von PV-Anlagen auch mit besonderen Eigenschaften ohne oder mit Speicher zu erhalten, -habe ich einen eigenen [Simulator](#SolBatSim) mit vielen Optionen entwickelt, +habe ich einen eigenen [Simulator](EV.md#SolBatSim) mit vielen Optionen entwickelt, dessen Ergebnisse an mehreren Stellen maßgeblich eingeflossen sind. Als Privatperson und auch als naturwissenschaftlich-technisch versierter @@ -195,16 +195,16 @@ Lizenzkürzel: - [Gesamt-Strommessung](SV.md#Gesamtstrom) - [Details zum Shelly 3EM](SV.md#Shelly3EM) - [Stromzähler und Rücklaufsperre](SV.md#Stromzähler) -- [Eigenverbrauch und seine Berechnung](#Eigenverbrauch) - - [Typische Rentabilität kleiner PV-Anlagen](#rentabel) - - [Online-Berechnung](#online) - - [Stecker-Solar-Simulator und Unabhängigkeitsrechner](#HTW) - - [PV*SOL](#PVSOL) - - [PVTool@AkkuDoktor](#PVTool) - - [brodsoft Stromverlauf](#brodsoft) - - [PV Calculator](#PVCalculator) - - [Ökonomisch orientierte PV-Rechner](#PV-Rechner) - - [SolBatSim: Hochauflösende flexible Simulation](#SolBatSim) +- [Eigenverbrauch und seine Berechnung](EV.md#Eigenverbrauch) + - [Typische Rentabilität kleiner PV-Anlagen](EV.md#rentabel) + - [Online-Berechnung](EV.md#online) + - [Stecker-Solar-Simulator und Unabhängigkeitsrechner](EV.md#HTW) + - [PV*SOL](EV.md#PVSOL) + - [PVTool@AkkuDoktor](EV.md#PVTool) + - [brodsoft Stromverlauf](EV.md#brodsoft) + - [PV Calculator](EV.md#PVCalculator) + - [Ökonomisch orientierte PV-Rechner](EV.md#PV-Rechner) + - [SolBatSim: Hochauflösende flexible Simulation](EV.md#SolBatSim) - [Nutzungsvarianten](#Nutzung) - [Direkte Netzeinspeisung (Steckersolargerät SSG, „Balkonkraftwerk“)](#SSG) - [Hintergrund der Beschränkung auf 600 bzw. 800 W](#Bagatellgrenze) @@ -253,493 +253,6 @@ Lizenzkürzel: - [Kombi-Anlage](#Kombianlage) -Eigenverbrauch und seine Berechnung {#Eigenverbrauch} ------------------------------------------------------ - -Wer privat eine PV-Anlage betreibt, möchte möglichst viel von ihrem Ertrag -auch selbst verbrauchen, und zwar am besten direkt. Überschüssigen Strom in -einer Batterie für spätere Nutzung [zwischenzuspeichern](#Batteriepuffer) -ist technisch aufwendig, teuer und mit zusätzlichen Verlusten behaftet. - -Der *Eigenverbrauch* über einen gegebenen Zeitraum bestimmt sich -als Integral (bzw. näherungsweise als Riemann-Summe) über - --min(PV-Leistung(t) + Speicher-Entnahmeleistung(t), Haushaltslast(t)) -
- -wobei PV-Leistung(t) die im Zeitpunkt t vom Wechselrichter abgegebene Leistung -ist, Speicher-Entnahmeleistung(t) die einem ggf. vorhandenen Speicher entnommene -Leistung (gemessen ebenfalls am Ausgang des jeweiligen Wechselrichters) und -Haushaltslast(t) die im Zeitpunkt t insgesamt vom Haushalt benötigte Leistung.\ -Meist kann man die Haushaltslast nicht direkt messen, weil Wechselrichter -üblicherweise hinter dem Messpunkt für die [Gesamt-Strommessung](#Gesamtstrom) -einspeisen. Weil erzeugte oder einem Speicher entnommene Leistung dann -mit umgekehrten Vorzeichen in den Leistungssaldo am Unterverteiler eingeht, -errechnet sich die Last -* ohne Speicher und bei DC-gekoppeltem Speicher -als Summe aus dem Gesamt-Leistungssaldo am Unterverteiler - und der Ausgangsleistung des Wechselrichters, bzw. -* bei AC-gekoppeltem Speicher - als Summe aus Gesamt-Leistungssaldo, Ausgangsleistung des PV-Wechselrichters - und Ausgangsleistung des Batterie-Wechselrichters, - abzüglich Eingangsleistung des Ladegeräts. - -Wenn die Daten eines [Zweirichtungszählers](#Stromzähler) vorliegen, lässt sich -der Eigenverbrauch einfach durch die Differenz aus PV-Nettoertrag (+ ggf. einem -Speicher entnommene Energie) und extern eingespeister Energie berechnen. - -Der direkte (nicht ggf. über einen Speicher erhöhte) PV-Eigenverbrauch ergibt -sich, wenn in der Berechnung die Speicher-Entnahme durch 0 ersetzt wird. - -Der nicht selbst genutzte Anteil, also die — stets nicht-negative — -Differenz aus PV-Leistung (+ Speicher-Entnahmeleistung) und -davon selbst verwendeter Leistung, wird meist ins externe Netz eingespeist. -Bei Steckersolargeräten geschieht dies ohne Vergütung, -aber auch wenn man selbst erzeugten Strom als Kleinunternehmer verkauft, -hat man zusätzliche Bürokratie und bekommt ziemlich wenig heraus. - -Ökonomisches Ziel ist also, den Eigenverbrauchsanteil zu maximieren. -Der *Eigenverbrauchsanteil* (*Nutzungsgrad*) ist -der Anteil der Netto-Stromerzeugung, der direkt verbraucht wird -(oder ggf. nach gewissen Verlusten über einen Speicher). -Je höher er ist, desto weniger Energie wird ins externe Stromnetz eingespeist. -Je kleiner die Anlage ist, umso leichter kann man eine hohe Eigenverbrauchsquote -erreichen, allerdings dann bei entsprechend kleinerem Stromvolumen. - -Damit verwandt ist der *Eigendeckungsanteil* (*Selbstversorgungsgrad*), also der -Anteil des Eigenverbrauchs (ggf. mit Batterieentladung abzüglich Ladeverlusten) -am Gesamtverbrauch. -Je höher er ist, desto weniger Energie muss von extern bezogen werden. -Er wird oft auch als -[*Autarkiegrad*](https://klarsolar.de/unterschied-eigenverbrauch-autarkie/) -bezeichnet, was etwas irreführend ist, denn typischerweise arbeitet -der Wechselrichter der PV-Anlage auch dann nicht ohne Verbindung zum Netzstrom, -wenn gerade kein *Netzbezug* (also Stromfluss von außen) stattfindet. -Je größer die Anlage ist, umso höher fällt der Autarkiegrad aus, -allerdings oft zu Lasten des Eigendeckungsanteils. -Eine Quasi-Autarkie (Eigendeckungsanteil 100%) -kann man aber nur mit enormer Stromspeicher-Kapazität erreichen. - -[{:.center}]( -https://klarsolar.de/wp-content/uploads/2022/10/Eigenverbrauchsanteil-bei-einer-7kWp-Anlage-mit-5kW-Speicher.pnghttps://klarsolar.de/unterschied-eigenverbrauch-autarkie/) -Das Bild veranschaulicht den typischen Stromverlauf bei einer Hausdach-PV-Anlage -mit 7kWp Nennleistung und 5kWh Stromspeicher an einem ziemlich sonnigen Tag mit -mittags etwas Wolken. Weitere schöne Erklärungen mit Grafiken gibt es -[hier](https://brodsoft.de/stromverlauf/pages/simulation). - -### Typische Rentabilität kleiner PV-Anlagen {#rentabel} - -Wenn die Einsparung an Stromkosten durch eine PV-Anlage die Kosten eingeholt hat, -hat sich die Anlage *amortisiert*, also die Investition kaufmännisch gelohnt. -Die Investition rentiert sich im Verhältnis der Jahres-Ersparnis zu den Kosten. - -Wie eingangs geschrieben kann man bei optimaler Platzierung von Solarmodulen -pro Jahr etwa 1,1 kWh Strommenge pro Wp installierter Solarleistung gewinnen. -Rechnen wir beispielsweise mit einer Investition für die PV-Anlage von 0,55€/Wp -(inklusive anteiliger Kosten für Wechselrichter, Montage, Reparatur, etc.), -dann ergeben sich einmalige Kosten von 0,5€ pro kWh Jahresertrag.\ -Nehmen wir für die folgenden Beispiele zudem an, dass der sog. *Arbeitspreis*, -also die Kosten für vom Stromanbieter bezogenen Strom, 30 ct/kWh beträgt. -Dann spart man also 0,30€ für jede kWh Strom, die von der PV-Anlage produziert -wird und die man auch selbst verbraucht, statt sie von außen einzukaufen.\ -Anfang 2023 fiel in Deutschland die Mehrwertsteuer für die Komponenten kleiner -privaten PV-Anlagen weg, aber auch die Strompreise sanken im Frühjahr wieder auf -etwa 30 ct/kWh. Außerdem wurden PV-Module und Mikrowechselrichter durch ein -globales Überangebot günstiger, so dass man Steckersolargeräte mit über -800 Wp inzwischen für unter 400€ bekommt. - -Eine Balkonanlage mit 850 Wp Nennleistung kann einen Jahres-Bruttoertrag -von etwa 1080 kWh erreichen, was bei 86% Gesamtsystem-Wirkungsgrad ca. -935 kWh Netto-Ertrag (Einspeisung des Wechselrichters) pro Jahr bedeutet. -Wenn wir mit Kosten von 0,55€/Wp rechnen, ergibt das für diese Anlage 467,50€. - -- Falls man den erzeugten PV-Strom komplett selbst verbraucht, was aber -praktisch kaum der Fall sein wird, ergäbe sich eine Einsparung von 280€ -pro Jahr und somit eine Amortisation der Investition in nur 20 Monaten. -Die Rendite würde in diesem Fall satte 60% betragen. - -- Bei einem durchschnittlichen Haushalts-Nutzungsprofil und Jahresverbrauch von -3000 kWh liegt der selbst genutzte Ertrag bei etwa 620 kWh pro Jahr. -Der Eigenverbrauchsanteil liegt also bei 67% des Nettoertrags -(und der Eigendeckungsanteil bei 21% des Verbrauchs).\ -Damit werden bei 30 ct/kWh Arbeitspreis jährlich 186€ eingespart. -Für die Investition von 467,50€ ergibt sich eine Amortisationszeit -von 2,5 Jahren und eine immer noch ausgezeichnete Rendite von 40%. - -[//]: # - - - -- Bei einem hohen Jahresverbrauch von 6000 kWh können durchschnittlich -sogar 800 kWh im Jahr (also 86% des Nettoertrags) selbst genutzt werden. - -[//]: # - - -- Bei geringem Jahresverbrauch von 1500 kWh können durchschnittlich nur -430 kWh im Jahr (also 46% des Nettoertrags) selbst genutzt werden. - -[//]: # - - -- Wenn bei 3000 kWh Jahresverbrauch montags bis freitags von 8 bis 16 Uhr -nur eine konstante Last von 100 W anfällt, liegt der Eigenverbrauch -entsprechend relativ gering bei 465 kWh im Jahr (also 50% des Nettoertrags) -und die Amortisationszeit für die veranschlagten Kosten bei 3,3 Jahren. - -In den beiden zuletzt genannten Fällen könnte man zwar überlegen, nur 1 PV-Modul -(statt 2) zu installieren, aber dann hätte man auch langfristig weniger Nutzen, -so dass das angesichts der geringen Kosten für PV-Module nicht ratsam wäre. - -[//]: # - - -Für die Amortisation des energetischen Aufwands -zur Herstellung einer Mini-PV-Anlage sollte man nach [Angaben des DKE]( -https://www.dke.de/de/arbeitsfelder/energy/mini-pv-anlage-solar-strom-balkon-nachhaltig-erzeugen) -allerdings noch 2-3 Jahre zusätzlich rechnen. -In die Gesamt-Ökobilanz einer PV-Anlage und ihrer Nutzung gehen natürlich -noch weitere Effekte ein, die sich aber kaum quantifizieren lassen. - -### Online-Berechnung {#online} - -Achtung: Die in diesem Abschnitt genannten Simulatoren -setzen bei Einsatz eines Pufferspeichers eine ideale Speicherstrategie voraus. -Ihre Ergebnisse **gelten nicht bei Verwendung einer primitiven Regelung**, wie -sie für [Steckersolargeräte mit Speicherbatterie](#Batteriepuffer) typisch sind. -Für diese kann aber der [u.g. 'SolBatSim'](#SolBatSim) verwendet werden. - -#### Stecker-Solar-Simulator und Unabhängigkeitsrechner {#HTW} - -Der Eigendeckungsanteil und Eigenverbrauchsanteil lässt sich sehr einfach -näherungsweise mit dem „[Stecker-Solar-Simulator]( -https://solar.htw-berlin.de/rechner/stecker-solar-simulator/)“ -für Balkonkraftwerke bzw. dem „[Unabhängigkeitsrechner]( -https://solar.htw-berlin.de/rechner/unabhaengigkeitsrechner/)“ -für Hausdach-PV-Anlagen der HTW Berlin berechnen. Hier im Bild die Ausgabe -bei 3000 kWh Jahres-Stromverbrauch, einem Strompreis von 40 ct/kWh und für -PV-Module mit Südausrichtung, 35° Anstellwinkel (Neigung) und ohne Verschattung. -[]( -https://solar.htw-berlin.de/rechner/stecker-solar-simulator/) -Beide Simulationen nutzen intern Daten der Wetterstation Lindenberg bei Berlin -aus dem Jahr 2017, in dem die Sonneneinstrahlung schwächer als normal war --- -für Süddeutschland kann man also gut 15% mehr PV-Leistung ansetzen. Als Eingabe -verwenden sie den >Jahresstromverbrauch (mit einer typischen Lastverteilung) und -die PV-Nennleistung (mit einem spezifischen PV-Jahresertrag von 1024 kWh/kWp). -Man kann auch eine (nutzbare) Speicherkapazität angeben, wobei ein typischer -Wirkungsgrad für LiFePO4-Batterien von 95% und typische Wandlungsverluste -des Ladereglers und des Wechselrichters von jeweils 94% angenommen werden. -Implizit wird eine optimale bedarfsgerechte Lade-/Entladeregelung vorausgesetzt. -[]( -https://solar.htw-berlin.de/rechner/unabhaengigkeitsrechner/) -Der Unabhängigkeitsrechner liefert auch den Anteil der Batterieentladung an der -Stromversorgung, den man zur Ertrags- und [Wirtschaftlichkeitsberechnung von -PV-Speichern](https://www.youtube.com/watch?v=bE5fLy0w3MM&t=674s) -verwenden kann (und zwar durch Multiplikation mit dem Stromverbrauch). -Für Anlagen ohne Stromspeicher sind die Ergebnisse sehr realistisch. - -#### PV*SOL {#PVSOL} - -Von der sehr soliden kommerziellen -[Simulationssoftware PV*SOL](https://valentin-software.com/) -gibt es auch eine kostenlose -[Online-Variante](https://pvsol-online.valentin-software.com/). -Auch diese ist eigentlich für große Haus-PV-Anlagen gedacht, aber wenn man beim -Wechselrichter 'TSUN' auswählt, lässt sie sich für Balkonanlagen u.ä. verwenden, -geht aber von einem für Steckersolargeräte zu hohen System-Wirkungsgrad -(über 92%) aus. - -[]( -https://pvsol-online.valentin-software.com/) - -Der mögliche Eigenverbrauch hängt natürlicherweise stark vom gewählten -Lastprofil ab. Mit der Auswahl '2 Personen mit einem Kind' -bekommt man Ergebnisse, die dem von der HTW Berlin verwendeten Durchschnitt -am nächsten kommen (aber etwas niedriger ausfallen). - - -#### PVTool@AkkuDoktor {#PVTool} - -Eine sehr einfache Möglichkeit, online die Amortisation zu berechnen, bietet -auch das [PVTool von „AkkuDoktor“](https://www.akkudoktor.net/pvtool-rechner/). -Als Besonderheit kann man hier schön sehen, wie sich Eigenverbrauchsquote, -Autarkiegrad und Amortisation in Abhängigkeit von der Anwesenheit und Kapazität -eines Stromspeichers ändern. - -[]( -https://pvtools.sektorsonne.de/) -Inzwischen kann man für die Simulation ein eigenes Lastprofil -(allerdings nur in Stundenauflösung) hochladen und verwenden lassen.\ -Für Speicher wird stillschweigend eine [optimale lastbasierte Lade- und -Entladestrategie](https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/53) angenommen. - -Die Lade- und Entlade-Wirkungsgrade der Speicherbatterie (inkl. Verluste während -der Speicherzeit) werden standardmäßig sehr hoch angenommenen: 99%. -Das mag für [DC-Kopplung](#Ladung) passen, ist aber für AC-Kopplung -viel zu hoch, wobei man das in den erweiterten Einstellungen anpassen kann.\ -Standardmäßig wird die Lade- und Entladeleistung etwas praxisfern nicht begrenzt, -was sich aber ebenfalls in den erweiterten Einstellungen korrigieren lässt. - -Bis Anfang Dezember 2023 waren die Simulationsergebnisse v.A. ohne Speicher -und bei kleineren Speicherkapazitäten deutlich zu optimistisch. -Das lag v.A. daran, dass das [Standard-Haushalts-Lastprofil H0 des VDEW]( -https://www.bdew.de/energie/standardlastprofile-strom/) (inzwischen: BDEW) -von 1996/97 verwendet wurde, und zwar auch nur in Stundenauflösung -(statt in der verfügbaren 15-minütigen Auflösung). -Damit konnten keinerlei Lastspitzen berücksichtigt werden, -wozu mindestens Minutenauflösung (besser: Sekundenauflösung) benötigt wird.\ -Das wurde [deutlich verbessert]( -https://www.akkudoktor.net/2023/12/11/pv-tool-grosses-update/). - -Stand April 2024 gibt es allerdings noch -[Unklarheiten z.B. bei den Wirkungsgraden]( -https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/11#issuecomment-1858879387), -[Merkwürdigkeiten wie kleine nächtliche PV-Erträge und konstante Netzbezüge]( -https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/37) und -[eindeutige Fehler](https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/47). - - -#### brodsoft Stromverlauf {#brodsoft} - -[{:.center}]( -https://brodsoft.de/stromverlauf/profiles/simulation) -Eine ältere Simulation des Eigenverbrauchs für einen gegebenen PV-Nettoertrag -mit Fokus auf Stromspeicher (mit gegebener nutzbarer Kapazität und Effizienz), -gibt es von [brodsoft](https://brodsoft.de/stromverlauf/profiles/simulation). -Diese basiert auf realen Profildaten für PV-Erzeugung und Stromverbrauch, -mit denen die Berechnung auf Stundenbasis erfolgt. -Man kann sich in der Ausgabe auch für jeden Monat Grafiken ausgeben lassen -darauf sehr schön den Verlauf der elektrischen Größen ansehen. -Außerdem gibt es gute Info-Seite mit guten Erklärungen zu Eigenverbrauchsanteil -und Eigendeckungsanteil zu Strategien zu ihrer Optimierung. -Diese Simulation berechnet für die o.g. 600 Wp Beispiel-Anlage je nach Auswahl -des Profils einen Eigenverbrauch von teils 601 kWh (Profil „allgemein 13/14“) -und mehr, aber typischerweise eher 514 kWh (Profil „InGe 16“) pro Jahr. - -#### PV Calculator {#PVCalculator} - -[{:.right width="400"}]( -https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pvstrom.pvcalculator) - -Es gibt auch eine Android-App namens [PV Calculator]( -https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pvstrom.pvcalculator) -von SusEnergy mit sehr schöner Darstellung der Ergebnisse. -Sie verwendet die Daten von PVGIS und rechnet leider nur auf Stundenbasis. - -Für die o.g. Beispiel-Anlage mit 850 Wp kommt sie für die gegebenen -Wirkungsgrade auf einen zu geringen Jahres-Nettoertrag von 764 kWh, -aber auf einen zu hohen Eigenverbrauch von 686 kWh. Das liegt teils an den -angebotenen Profilen (z.B. VDEW-H0-Werktag), die eine sehr geringe zeitliche -Auflösung haben und täglich die gleiche Last annehmen, wobei man -in der Premium-Variante immerhin selbst welche pro Jahreszeit definieren kann. -Aber das Hauptproblem ist, dass die Last nur im stundenweisen Durchschnitt -betrachtet wird, also die typischen Lastspitzen unberücksichtigt bleiben. -Damit ergibt sich bei 3000 kWh Jahres-Strombedarf für die meisten Profile -unrealistischerweise so gut wie keine Netzeinspeisung und selbst für das Profil -„Peak Morgen Abends“ eine viel zu niedrige Netzeinspeisung von 137 kWh. -Außerdem wird etwas verwirrend im Gesamtergebnis nicht der resultierende -Eigenverbrauch (hier 627 kWh) dargestellt, -sondern der Nettoertrag und der Netzbezug. - -Man kann auch Speichernutzung mit simulieren lassen, aber die Ergebnisse können -schon wegen der stundenweisen Berechnung ebenfalls nicht realistisch sein. - -Interessante Funktionen wie die Verwendung eigener Lastprofile -und der Export der Simulationsergebnisse sind inzwischen -der kostenpflichtigen Premium-Variante vorenthalten. - -### Ökonomisch orientierte PV-Rechner {#PV-Rechner} - -Für die rein kaufmännische Berechnung der Rendite einer PV-Anlage -und/oder Stromspeicher gibt es ein einfaches [Online-Tool namens *pvroi*]( -https://r4nt.github.io/pvroi/?inflation=0.02&sell_price=0.082&initial_buy_price=0.35&show_panels=on&show_battery=on&panels_years=25&panels_initial_output_pa=900&panels_self_use=0.25&panels_decay=0.8&panels_select_method=irr_from_price&panels_price=1800&panels_irr=&battery_years=10&battery_contribution=8400&battery_output_per_kwh=0.8&battery_decay=0.8&battery_select_method=irr_from_price&battery_price=13000&battery_irr=0.06) -auf Englisch. Es berücksichtigt Inflation und Degradation, -aber keine darüber hinausgehende Reparaturen bzw. Abschreibung. -Als Ergebnis bekommt man entweder für gegebenen Preis die jährliche Rendite in % -(und kann dann vergleichen, ob die Investition mehr bringt als eine andere) -oder umgekehrt: Für eine Wunsch-Rendite den Maximalpreis für die Komponenten. - - - -Die Offline-Tabellenkalkulation [*PV-Rechner*](PV-Rechner_v6+.xls) -hat als besonderen Schwerpunkt die kaufmännische Betrachtung inklusive Rendite -und Kapitalkosten unter Berücksichtigung von Abschreibung für Reparaturen u.ä. -Er ist für „große“ PV-Anlagen auf Hausdächern konzipiert, und behandelt optional -gesondert das Laden eines E-Fahrzeugs, den Betrieb einer Wärmepumpe und -die Nutzung eines Stromspeichers, funktioniert aber auch für Steckersolargeräte. -Als Eingabe erwartet er u.A. den spezifischen PV-Jahresertrag, die Ausrichtung -der Module und den geschätzten Anteil des während der Sonnenscheindauer -im Haushalt nutzbaren Ertrages. -Energieflüsse werden der Einfachheit halber nur grob auf Monatsbasis gerechnet, -so dass wichtige tageszeitliche Effekte und Lastspitzen nicht berücksichtigt -werden. Besonders die Simulation des Stromspeichers ist stark idealisiert. - -[{:.center}](PV-Rechner_v6+.xls) - -Bei der o.g. typischen Balkonanlage für 660€ mit 600 Wp und 660 kWh Jahresertrag -ergibt sich mit dem PV-Rechner für einen Haushalt mit 3000 kWh Jahresverbrauch, -der zu 28% während der Haupt-Sonnenscheinzeiten erfolgt, -ein etwas zu optimistischer Solarstrom-Eigenverbrauch von etwa 530 kWh pro Jahr. -Damit könnte man bei 40 ct/kWh jährlich ca. 205€ Stromkosten einsparen, was eine -Amortisationszeit von 3,2 Jahren und eine satte (Anfangs-)Rendite von 26% ergäbe. - -Hinweis: Der PV-Rechner stammt von [Falko (bonotos)](https://www.bonotos.com/) -Der originale beinhaltet auch seiner letzten Version 22-06 einen groben Fehler -in der Rendite-Formel, der zu (fast) doppelt überhöhten Rendite-Zahlen führt. -Ich habe mich mit Falko zu diesen und anderen Punkten ausgetauscht. -Er möchte an dem Tool nichts mehr machen. -So stelle ich hier eine verbesserte und etwas erweiterte Version zur Verfügung. - -### SolBatSim: Hochauflösende flexible Simulation {#SolBatSim} - -[*SolBatSim*](https://github.com/DDvO/SolBatSim), -ein selbst entwickelter Simulator, basiert auf Lastprofilen -des Stromverbrauchs mit mindestens stündlicher, aber besser minütlicher -(oder noch höherer) Auflösung. Daher und weil er die verschiedenen -Arten von möglichen Verlusten differenziert berücksichtigt -kommt er auf sehr realistische Ergebnisse. -Aufgrund seiner großen Flexibilität deckt er fast alle üblichen Situationen ab. -Aus diesen Gründen ist er auch als Referenz für andere Simulationen verwendbar. - -Für die [o.g. Beispiel-Anlage](#rentabel) für den Raum München mit 600 Wp -und einem PV-Nettoertrag (nach Wechselrichter-Verlusten) von etwa 662 kWh -ergibt sich mit dieser Simulation unter Verwendung minutengenauer Lastprofile -ohne Speicher je nach Profil ein Eigenverbrauch von ca. 460 kWh. - -Das Ergebnis fällt nicht so günstig wie bei den zuvor genannten Simulationen -aus, v.A. weil hier die in der Praxis relativ häufigen Lastspitzen immerhin im -Minutenbereich berücksichtigt werden, die von einer Mini-Solaranlage praktisch -kaum abgefangen werden können, so dass der Eigenverbrauchsanteil geringer ist -als bei einer über Stunden oder gar ganze Monate gemittelten Betrachtung. - - - -Vergleichsrechnungen auf Grundlage eines Lastprofils mit (annähernd) -sekündlicher Auflösung haben ergeben, dass die Lastspitzen nur teilweise einen -spürbaren Einfluss auf die Nutzbarkeit des PV-Ertrags von kleinen Anlagen haben. -Bei 600 Wp sind die Eigenverbrauchs-Ergebnisse bei Lastdaten auf Stundenbasis -etwa 3 bis 6% zu optimistisch, auf Minutenbasis nur bis etwa 1%. - - Nutzungsvarianten {#Nutzung} ---------------------------- @@ -975,7 +488,7 @@ https://www.photovoltaikforum.com/thread/79306-wechselrichter-unterdimensionieru diskutiert, aber wird auch immer wieder [für kleine Anlagen neu entdeckt]( https://mini-pv-anlage-600-w-oder-800-w.jimdosite.com/).\ Nochmal geringer ist der Unterschied beim Eigenverbrauch für ein Steckersolargerät, -wie die u.g. Ergebnisse [genauer Simulationen](#SolBatSim) zeigen. +wie die u.g. Ergebnisse [genauer Simulationen](EV.md#SolBatSim) zeigen. Man hat durch eine gewisse [Überdimensionierung der PV-Module]( https://energiewende-tipps.de/ueberbelegung-eines-balkonkraftwerkes/) @@ -1474,7 +987,7 @@ Dazu passt sehr gut eine 25,6 V 50 Ah LiFePO4-Batterie, also mit nominell 1,28 kWh Kapazität, denn davon muss man ohnehin mindestens 90% für eine gesunde Entladetiefe abziehen, und nochmal ungefähr 90% für die durchschnittliche Degradation durch Alterungseffekte etc. Die -Eigenverbrauch-Ergebnisse wurden mit dem [o.g. SolBatSim](#SolBatSim) berechnet, +Eigenverbrauch-Ergebnisse wurden mit dem [o.g. SolBatSim](EV.md#SolBatSim) berechnet, unter Annahme einer (effizienteren) [DC-Kopplung](#Ladung) mit Lade-Wirkungsgrad 94% und Speicherungs-Wirkungsgrad 95%. Wie zuvor sind für den Wirkungsgrad des PV-Systems 92% angenommen @@ -1547,8 +1060,8 @@ Eigendeckungsanteil = 27 % des Verbrauchs (Autarkiegrad) Wenn man dieselben PV-Daten verwendet wie der [Stecker-Solar-Simulator der HTW Berlin](https://solar.htw-berlin.de/rechner/stecker-solar-simulator/), kommt man mit gleichen Speicher-Daten und einem ähnlichen Lastprofil -sowohl beim [Stecker-Solar-Simulator](#HTW) -als auch beim [PVTool](#PVTool) auf +sowohl beim [Stecker-Solar-Simulator](EV.md#HTW) +als auch beim [PVTool](EV.md#PVTool) auf [nahezu identische Ergebnisse](https://github.com/nick81nrw/PVTools/issues/58).