Die ersten Ü-20 PV Anlagen sind bereits aus der EEG-Förderung herausgefallen, produzieren aber weiterhin CO2-neutral Strom zum Nulltarif. Da die PV-Anlagen in den meisten Fällen noch sehr gut arbeiten, haben wir nach Lösungen gesucht, um diese überschüssige Energie profitabel zu verwerten.
Als Ergebnis können wir nun ein Energiemanagement-System anbieten.
Es besteht aus einem intelligenten Grundgerät, das die vorhandenen Energiemengen erfasst und den aktuellen Überschuss ermittelt.
Der Strom-Überschuss wird dazu verwendet, um z.B. in einem Haushalt mit Hilfe eines Heizstabes das Brauchwasser zu erwärmen oder die Heizung zu unterstützen.
Wenn eine Wallbox zur Ladung eines E-Autos vorhanden ist, kann diese ebenfalls integriert werden. Falls das E-Auto angeschlossen ist und genügend Solarstrom vorhanden ist, wird der überschüssige Strom automatisch zum Laden des Elektroautos verwendet.
Unser EMS System arbeitet ohne Stromspeicher und wird an die jeweiligen Voraussetzungen und vorhandenen Schnittstellen angepasst. Bei alten Anlagen müssen ggf. Stromzähler mit Bus-Anschluss nachgerüstet werden, um die eingespeiste und verbrauchte Energie kontinuierlich erfassen zu können.
Das EMS wird in ihr LAN/WLAN integriert. Am Smartphone oder am PC haben Sie jederzeit den vollen Überblick über ihre Energieströme und können selber entscheiden, ob zusätzliche Verbraucher angeschaltet werden können, ohne dass Ihre Stromrechnung steigt.
Bitte sprechen sie uns bei Interesse an, um die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit in ihrem Fall abzuklären. Im Impressum finden sie unsere Kontaktdaten.
In diesem Beispiel sehen sie die Daten eines Einfamilienhauses mit einer 3,6 kWp Photovoltaikanlage. Die Anlage wird seit Anfang 1.1.2021 nicht mehr durch das EEG Einspeisegesetz gefördert. Der anfallende PV Strom wird eigen verbraucht. Ziel bei dieser Anwendung ist es, den überschüssigen Strom sofort mit Hilfe eines regelbaren Elekroheizstabes zur Brauchwassererwärmung zu verwenden. Der Heizstab kann mittels eines Thyristorschalters auch mit kleinen Leistungen betrieben werden, wodurch schon bei geringer Sonneneinstrahlung der Überschuss verwertet werden kann. Aus Sicht des Betreibers geht kein Strom verloren.
Dieses Bild zeigt die Übersichtsseite unseres EMS auf einem Smartphone. Auf einen Blick ist zu erkennen, ob gerade überschüssiger Strom vorhanden ist oder ob gerade Strom zugekauft werden muss. Anhand dieser Informationen entscheidet die Logik im Hintergrund, ob genügend Stromüberschuss vorhanden ist, um eine elektrische Zusatzheizung einzuschalten oder falls das Elektroauto an der Wallbox angeschlossen ist, die Energie zum Laden der Batterie zu verwenden.
Im folgenden Bild sehen Sie, wie sich das Heizen mit PV-Überschuss-Strom mit einer 3,6kWp PV-Anlage und einem 300l Warmwasser-Speicher an einem trüben Tag in Zahlen darstellt.
Im oberen Diagramm wird der Verlauf der Wassertemperatur der letzten 24 Stunden dargestellt. Es ist wichtig zu wissen, dass die Temperatur in einem Pufferspeicher aufgrund von Verlusten ständig abnimmt. Der hier zugrunde liegende Speicher verliert pro Stunde ca. 0,5 Grad. Der Speicher wurde am Vortag um 18:00 auf 60 Grad aufgeheizt und hat sich bis zum folgenden Tag 10:00 Uhr um ca. 5 Grad abgekühlt, ohne dass Warmwasser verbraucht.
Ab ca. 11:00 Uhr hat die PV-Anlage genügend überschüssigen PV-Strom produziert, damit das EMS die Heizung des Speichers aktivieren konnte.
Der WW-Speicher wurde an diesem Tag fast wieder auf eine Temperatur von 60 Grad aufgeheizt. Die PV-Anlage hat an diesem Tag 4,5 kWh Strom erzeugt, der fast vollständig zur Erwärmung des Wassers verwendet worden ist.
Jede Kilowattstunde Strom die selbst verbraucht wird, hat einen Wert von ca, 0,25 € (je nach individuellem Bezugspreis), da dieser Strom nicht zugekauft werden muss. Eine alte 3,6 kWp Anlage erzeugt pro Jahr ca. 3000 kWh Strom. Es wird davon ausgegangen, dass ca. 2500 kWh der Eigennutzung zugeführt werden können. Damit ergäbe sich eine jährliche Einsparung von ca. 625 €.
Die Investition in unser Energiemanagementsystem wird sich in ca. 4-5 Jahren bezahlt gemacht haben.
Erfolgsgeschichte: Drei Jahre Betrieb des Energiemanagementsystems (EMS)
Im Jahr 2001 wurde auf einem Einfamilienhaus in Mittelfranken eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 5,5 kWp installiert, um zur nachhaltigen Stromerzeugung beizutragen. Seit 2020, nach dem Auslaufen der EEG-Förderung, steht das System vor der Herausforderung, weiterhin wirtschaftlich betrieben zu werden. In diesem Zusammenhang wurde 2020 ein modernes Energiemanagementsystem (EMS) zur Optimierung des Eigenverbrauchs des erzeugten Stroms integriert.
Die Herausforderung: Optimierung des Eigenverbrauchs
Vor der Installation des EMS wurde der erzeugte Strom der Photovoltaikanlage vollständig ins Netz eingespeist. Nach Auslaufen der EEG-Förderung war es jedoch notwendig, den Stromverbrauch zu optimieren, um von den erneuten Einsparungen zu profitieren. Um diese Herausforderung zu meistern, wurde die Zähleranlage auf Eigenverbrauch umgerüstet und das EMS integriert, das nicht nur die Nutzung des Solarstroms optimiert, sondern auch die gesamte Energieflusstechnik intelligent steuert.
Die Lösung: Steuerung der Energieflüsse durch das EMS
Das eingesetzte Energiemanagementsystem (EMS) steuert und überwacht die Energieflüsse innerhalb des Haushalts. Es sorgt dafür, dass überschüssiger Solarstrom nicht ins Netz eingespeist, sondern direkt für den Eigenbedarf genutzt wird. Der überschüssige Strom wird zur Erwärmung des Brauchwassers durch einen 3 kW Elektroheizstab verwendet. Nur wenn der erzeugte Solarstrom nicht für die Brauchwassererwärmung benötigt wird, steht dieser für das Laden von Elektrofahrzeugen zur Verfügung.
Zusätzlich bietet das EMS eine benutzerfreundliche Webseite, die den Hausbesitzern Echtzeitdaten zu den Energieflüssen liefert und es ihnen ermöglicht, ihre Nutzung noch weiter zu optimieren.
Ergebnisse nach drei Jahren
Die Auswirkungen der Implementierung des EMS auf den Stromverbrauch sind signifikant. Die folgenden Verbrauchsdaten zeigen die Reduzierung des Heizstromverbrauchs der Wärmepumpe seit der Einführung des EMS:
Im Vergleich zum Jahr 2020, in dem der Strom vollständig ins Netz eingespeist wurde, ergibt sich eine jährliche Einsparung von etwa 600 € durch die Nutzung des überschüssigen PV-Stroms. Dies ist eine beachtliche Reduktion des Stromverbrauchs, die sich direkt in den Betriebskosten widerspiegelt.
Langfristige Wirtschaftlichkeit
Die Photovoltaikanlage, obwohl sie bereits über 20 Jahre alt ist, produziert weiterhin etwa 4800 kWh pro Jahr. Durch den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms konnte der Preis für den Strom auf etwa 12,5 Cent pro kWh gesenkt werden, was nahezu dem aktuellen Wert der Einspeisevergütung entspricht. Dies bestätigt, dass auch ausgeförderte PV-Anlagen weiterhin wirtschaftlich betrieben werden können, wenn sie optimal genutzt werden.
Fazit: Eine Investition, die sich auszahlt
Das Beispiel zeigt eindrucksvoll, dass die Investition in ein modernes Energiemanagementsystem die Rentabilität auch von älteren Photovoltaikanlagen steigern kann. Durch die optimierte Nutzung des erzeugten Stroms können nicht nur die Energiekosten gesenkt, sondern auch die Umweltbelastungen weiter verringert werden. Die Ergebnisse der letzten drei Jahre bestätigen die Wirksamkeit des EMS und unterstreichen die langfristige Wirtschaftlichkeit dieser Lösung.
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