Autarkiegrad der PV-Anlage steigern – so geht’s
Die Anschaffung einer Photovoltaikanlage lohnt sich aus unterschiedlichen Gründen. Der selbst erzeugte Strom verringert nicht nur die Energiekosten, sondern bringt auch Unabhängigkeit vom Energieversorger mit sich. Allerdings liegt der Autarkiegrad meist nur bei rund 30 Prozent, sodass weiterhin der Zukauf von Strom nötig ist. Dabei gibt es einfache Methoden, wie Sie den Autarkiegrad Ihrer PV-Anlage steigern können.
Autarkie bei Photovoltaikanlagen
Autarkie bezeichnet im Zusammenhang mit einer PV-Anlage die (wirtschaftliche) Unabhängigkeit vom Energieversorger. Eine vollständige Autarkie erreichen Sie, wenn sie ausschließlich Solarstrom nutzen und keinen Strom aus externen Quellen beziehen. Durchschnittliche PV-Anlagen im Wohnungsbau erreichen einen Autarkiegrad von 39 Prozent. Mit entsprechend größeren Speichern lässt sich dieser deutlich erhöhen.
Unterschied zwischen Eigenverbrauchsquote und Autarkiequote
Beide Kenngrößen beziehen sich auf den Strom, den Sie selbst verbrauchen. Allerdings bezieht sich die Eigenverbrauchsquote auf den produzierten Strom. Mit einem geringen Stromverbrauch kann bei einer groß dimensionierten Anlage eine hohe Eigenverbrauchsquote erzielt werden. Berechnen lässt sich dies wie folgt:
Eigenverbrauch = verbrauchter Strom / produzierter Strom
Eigenverbrauchsquote: {Eigenverbrauch ÷ Gesamtstromproduktion der PV-Anlage} × 100
Bei der Autarkie ist der gekaufte Strom von Bedeutung. Je größer hier der Anteil des selbst erzeugten Stroms am gesamten Stromverbrauch ist, desto größer ist auch die Unabhängigkeit vom Energieversorger. Die Berechnung hierfür sieht wie folgt aus:
Autarkie = 1 - zugekaufter Strom / verbrauchter Strom
Damit hat der Autarkiegrad einer PV-Anlage keinen Einfluss auf die Rendite Ihrer Anlage, die Eigenverbrauchsquote hingegen schon – zumindest dann, wenn Sie den überschüssigen Strom in das öffentliche Netz einspeisen und eine Vergütung hierfür erhalten.
Der Autarkiegrad ist dabei die Differenz zwischen dem Eigenverbrauch und dem produzierten Strom und wird in der Regel in Prozent angegeben. Die Berechnung ist wie folgt möglich:
Autarkiegrad = {Eigenverbrauch ÷ Gesamtverbrauch des Haushaltes} × 100
Faktoren für den Autarkiegrad einer PV-Anlage
Der Autarkiegrad einer PV-Anlage hängt von verschiedenen Faktoren ab. Je geringer der Stromverbrauch und je größer die Anlage beziehungsweise der Speicher, desto höher ist auch der Autarkiegrad. Die wichtigsten Faktoren, die Einfluss auf die Unabhängigkeit einer Anlage haben, sind:
- Stromverbrauch
- Zeitpunkt des Verbrauchs
- Stromproduktion: Anlagenleistung, Jahreszeit
- Speicherkapazität
Ist beispielsweise kein Speicher vorhanden, besteht in den Abend- und Nachtstunden keine Möglichkeit, selbst erzeugten Strom zu nutzen. Die Folge: Der Eigenanteil sinkt. Gleiches gilt für die Stromerzeugung im Winter. Häufig ist der Bedarf in der kalten Jahreszeit höher, die PV-Anlage erzeugt allerdings gerade dann deutlich weniger als im Sommer.
Stromerzeugung und Stromverbrauch
Eine PV-Anlage erzeugt den Strom tagsüber, wenn die Sonne scheint. Vor allem im Wohnungsbau kommt es dabei zu einer zeitlichen Verschiebung von Strombedarf und Stromerzeugung, denn mehrheitlich benötigen Haushalte Strom in den Abendstunden.
Um auch dann vom Solarstrom zu profitieren, ist ein Speicher notwendig.
Bei der gewerblichen Nutzung des erzeugten Stroms stellt sich diese Herausforderung gegebenenfalls auch, wenn etwa die Beleuchtung mit dem Solarstrom betrieben werden soll. Auch hier sind dann Speicher erforderlich.
Autarkiegrad einer PV-Anlage mit Speicher
Um den Autarkiegrad einer PV-Anlage mit Speicher zu berechnen, sind weitere Faktoren wie die
- Kapazität des Speichers in kWh
- maximale Entladetiefe
- Wirkungsgrad
von Bedeutung. Die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin hat einen Unabhängigkeitsrechner entwickelt, mit dem Sie Ihren Autarkiegrad in Abhängigkeit zur Größe der PV-Anlage und dem Stromspeicher einfach ermitteln können.
Vollständige Autarkie mit einer PV-Anlage?
Technisch ist die vollständige Autarkie mit einer PV-Anlage durchaus möglich. Allerdings lohnt sich die Anschaffung eines ausreichend dimensionierten Speichers im privaten Bereich bislang kaum. Immer häufiger sind allerdings auch Stromclouds im Einsatz, mithilfe derer Sie überschüssigen Strom auch über einen längeren Zeitraum hinweg speichern können. So lässt sich prinzipiell eine Autarkie von 100 Prozent erreichen. Deutlich realistischer sind allerdings Werte um die 80 Prozent.
Autarkiegrad einer PV-Anlage steigern
Da der selbst produzierte Strom günstiger ist als der externe Zukauf, sollte der Autarkiegrad einer Anlage möglichst hoch sein. Um diesen zu steigern, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten.
- Steigerung des Eigenverbrauchs
- Senkung des Gesamtverbrauchs
- Einsatz eines Energiespeichers
- Steigerung der Größe der PV-Anlage
Steigerung des Eigenverbrauchs
Der Eigenverbrauch lässt sich steigern, indem Sie die Stromverbraucher bei der Nutzung des Solarstroms (z. B. über ein Energie-Management-System) priorisieren. Erst wenn der aktuelle Strombedarf über den Solarstrom gedeckt ist, wird der überschüssige Strom an eine Wärmepumpe oder einen Speicher abgegeben. Das optimiert die Wirtschaftlichkeit der Anlage und passt den Verbrauch optimal an die Stromerzeugung an.
Auch das Verschieben des Stromverbrauchs in Zeiten, in denen die PV-Anlage den meisten Strom erzeugt, kann dazu beitragen, den Eigenanteil zu steigern. Hier bieten sich ebenfalls technische Hilfsmittel wie Zeitschaltuhren oder Smart Meter zur Steuerung an.
Senkung des Gesamtverbrauchs
Sinkt der Gesamtstromverbrauch, steigt der Autarkiegrad einer PV-Anlage an. Maßnahmen, um beispielsweise den Heizwärmebedarf zu reduzieren, sind beispielsweise die energetische Modernisierung der Gebäudehülle. Für das Stromsparen bieten sich hingegen effiziente Beleuchtungsmittel oder energiesparende Geräte an. Allerdings lässt sich dieser Punkt nicht immer durchsetzen, sodass diese Lösung nur mit Einschränkungen zur Steigerung des Autarkiegrades geeignet ist. Nicht zuletzt deshalb, da auch der Eigenverbrauchsanteil sinkt und die Einspeisung ansteigt. Mögliche
Einsatz eines Energiespeichers
Stromspeicher speichern die Energie, die nicht sofort verbraucht wird, in einem Speicher zwischen. Dadurch ist die Nutzung zu einem späteren Zeitpunkt möglich, der Strom wird nicht ins öffentliche Netz eingespeist und braucht dann nicht später für teures Geld hinzugekauft werden.
Wichtig bei der Anschaffung ist eine bedarfsgerechte Dimensionierung des Speichers. Andernfalls verschlechtert sich die Wirtschaftlichkeit, die Batterie altert überdurchschnittlich schnell und Ressourcen gehen verloren. Zudem sollte die Entladeleistung nicht deutlich unter der benötigten Ladeleistung liegen, um nicht zusätzlichen Strom aus dem öffentlichen Netz beziehen zu müssen.
Die Größe sollte ausreichen, um den erzeugten Strom des Tages für die Abend- und Nachtstunden zu speichern, nicht jedoch über mehrere Tage oder sogar Wochen hinweg.
Größe der PV-Anlage
Planen Sie die Größe der PV-Anlage nicht anhand Ihres Bedarfs, sondern dimensionieren diese einfach nach der maximal zur Verfügung stehenden Fläche, steigt die Gesamtleistung der Anlage an. Dadurch steigt auch der Autarkiegrad. Allerdings hat die Methode ihre Grenzen, der Zuwachs ist irgendwann nicht mehr signifikant.
Kopplung von PV-Anlage, Wärmepumpe und Speicher
In vielen Neubauten werden inzwischen Wärmepumpen installiert. Diese benötigen allerdings Strom für ihren Betrieb. Daher bietet es sich an, zeitgleich eine PV-Anlage zu montieren und diese mit der Wärmepumpe zu koppeln. Der hohe Eigenverbrauch verbessert dann ganz nebenbei die Wirtschaftlichkeit der Investition. In Kombination mit einem Speicher sind im Wohnungsbau so Autarkiegrade von bis zu 80 Prozent möglich. Die Steuerung lässt sich unkompliziert über einen Wechselrichter, Smart Meter, Energie-Management-Systeme oder auch steuerbare Wärmepumpen herstellen.
Besonders gut für die Kopplung mit der PV-Anlage eignen sich Wärmepumpen für das Brauchwasser. Anders als bei Heizwärmepumpen ist der Energiebedarf hier vergleichsweise konstant und lässt sich daher besser an der Solarstromerzeugung ausrichten. Auch Wärmepumpen, die neben dem Heizen als Klimaanlagen fungieren, wirken sich positiv auf den Eigenverbrauch aus.
Expert:innenwissen zur Optimierung von Heizungs- und Lüftungsanlagen
Wir von Etapart verfügen über eine jahrzehntelange Expertise im Bereich nachhaltiger Gebäudetechnik. Nutzen Sie unser Expert:innenwissen, um den Autarkiegrad Ihrer PV-Anlage zu optimieren und mit Heizungs- oder Lüftungsanlagen, Wärmepumpen oder Speichern zu koppeln. Steigern Sie Ihren Eigenverbrauch und damit auch die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage, um Ihre Unabhängigkeit von Energieversorgern in Zukunft weiter zu verbessern.
