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Dimensionierung und Optimierung eines Photovoltaik-Projekts für den Eigenverbrauch

Technische Infos

20 Februar 2025

Was ist Eigenverbrauch?

Eigenverbrauch bedeutet, die gesamte oder einen Teil der produzierten Energie direkt zu nutzen. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen:

  • Vollständiger Eigenverbrauch – ein Standort, der an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist und seine gesamte erzeugte Energie verbraucht, aber auch aus dem öffentlichen Netz beziehen kann. 
  • Eigenverbrauch + Überschussverkauf – ein Standort, der an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist und einen Teil seiner produzierten Energie verbraucht und den Rest verkauft. Dabei kann auch aus dem Netz konsumiert werden. 

 

Weitere mögliche Anwendungsfälle:

  • Der autonome Standort – ein Standort, der nicht an das Stromnetz angeschlossen ist und zu 100 % mit eigener Energieproduktion betrieben wird.  
  • Der kollektive Eigenverbrauch – auch „Energiegemeinschaft“ oder “Mieterstrom” genannt – die Produktion wird aus finanziellen und/oder sozialen Gründen mit verschiedenen Standorten in unmittelbarer Nähe geteilt. Diese Methode befindet sich noch in der Entwicklung und hängt von länderspezifischen Vorschriften ab. 

Unter welchen Voraussetzungen ist ein Eigenverbrauchsprojekt interessant?

Im Jahr 2010 konnte in Frankreich der von einer PV-Anlage erzeugte Strom zu besonders attraktiven Preisen von bis zu 58 Cent/kWh verkauft werden. Es war also günstiger, die gesamte erzeugte Energie zu verkaufen, als sie selbst zu verbrauchen, da der Strom in der Anschaffung preiswerter war, etwa 12c€/kWh. 

Heute ist der Kauf des erzeugten Stroms viel geringer vergütet, etwa 10c€/kWh. Da dieser Preis günstiger ist als Strom aus dem öffentlichen Netz (~20c€/kWh im Jahr 2024), hat der Eigentümer ein größeres Interesse am direkten Eigenverbrauch, da die Einsparungen höher zu bewerten sind als der Wiederverkaufspreis. 

Die technische und wirtschaftliche Untersuchung einer PV-Anlage für den Eigenverbrauch ist jedoch etwas komplexer, da sie einen ständigen Vergleich der Stromflüsse, die an einem Tag und im Laufe des Jahres stark schwanken können, sowie der damit verbundenen Wertsteigerungen erfordert. Aus diesem Grund wird dringend empfohlen, die Installation mit Fachsoftware zu planen, die nicht nur die Berechnung des erzeugbaren Stroms, einschließlich des Einflusses von Nah- und Fernverschattungen und sämtlicher Systemverluste, sondern auch alle Aspekte des Verbrauchs, der Speicherung und des Verkaufs des Überschusses verwalten kann. Ohne die Berücksichtigung all dieser Elemente ist es unmöglich, zu wissen, ob ein Projekt rentabel ist und den Energiebedarf deckt.

archelios PRO - Comparison of the regulatory purchase price and surplus sales price
Abbildung 1: Vergleich des regulatorischen Kaufpreises (Base 6kVA) und des Überschussverkaufspreises (Quelle: CRE)

Berechnung eines Verbraucherprofils  

Auch wenn der Eigenverbrauch mittlerweile ein starker Faktor ist, um die eigene Produktion zu valorisieren und eine attraktivere Investitionsrendite zu erzielen, muss die Photovoltaikstudie auf das Verbrauchsprofil des Standorts ausgerichtet werden, um die damit verbundenen Vorteile nutzen zu können. 

Die Lastkurve (des Verbraucherprofils) kann typischerweise in digitaler Form beim Stromversorger bezogen werden und der Verbraucher kann diese in seinem Kundenbereich herunterladen.

Für den Fall, dass die tatsächliche Lastkurve nicht verfügbar oder nicht vollständig ist, bietet archelios PRO folgende Lösungen:

  • Aus Teiljahresdaten kann eine ganzjährige Lastkurve erstellt werden
  • Musterprofile der BDEW (Deutschland) können ein erster Schritt zur Erstellung eines relevanten Profils sein.
  • Schließlich hat der Nutzer die Möglichkeit, die Geräte und deren Nutzung genau zu definieren; ebenso für Elektrofahrzeuge.
A consumption profile imported into archelios PRO
Abbildung 2: Ein in archelios PRO importiertes Verbrauchsprofil

Dimensionierung einer PV-Anlage für den Eigenverbrauch

Im Allgemeinen erzielt eine nach Süden ausgerichtete Photovoltaikanlage jährlich mehr Einstrahlung und kann durch ihre entsprechende Neigung und Ausrichtung mehr Strom pro Modul produzieren. Für den Eigenverbrauch sollten auch andere Konfigurationen genau geprüft werden, wie z. B. die „Ost-West“-Anlagen, da beide Ausrichtungen zu Beginn und am Ende des Tages eine höhere Produktion ermöglichen, allerdings auf Kosten einer geringeren Produktion, wenn die Sonne ihren Höchststand erreicht.  

archelios PRO - Exemple d’une installation en double-orientation, dite ’est-ouest’, optimisée pour une production en début et en fin de journée.
Abbildung 3a: Beispiel einer Anlage mit doppelter Ausrichtung, die als "Ost-West" bezeichnet wird und für die Produktion zu Beginn und am Ende des Tages optimiert ist.
archelios PRO - Exemple d’une installation orientée au sud pour atteindre une puissance maximale en milieu de journée.
Abbildung 3b: Beispiel einer nach Süden ausgerichteten Anlage, um in der Mitte des Tages die maximale Leistung zu erzielen.
Production comparison of two 278 kWp installations, one facing south (with a tilt of 38°) and the other in a dual-orientation “East-West” setup
Abbildung 4: Produktionsvergleich von zwei 278 kWp-Anlagen, eine nach Süden ausgerichtet (mit einer Neigung von 38°) und die andere in einer "Ost-West"-Anordnung mit doppelter Ausrichtung (Ausrichtung von 90°/-90° und Neigung von 15°). Zu den angegebenen Zeitpunkten produziert die nach Süden ausgerichtete Anlage (orange) in der Mittagszeit deutlich mehr, aber ihre tägliche Produktionskurve ist schmaler, was auf eine geringere Produktion zu Beginn und am Ende des Tages hinweist.

Die Studie soll die technische und wirtschaftliche Leistung eines Projekts aufzeigen, was mit Hilfe von archelios PRO möglich ist.  Auf der technischen Ebene erfolgt eine Berechnung der Solarproduktion und der vor Ort verbrauchten Energie für jeden Zeitpunkt. Aus wirtschaftlicher Sicht ermöglicht die Berücksichtigung der Stundentarife für den An- und Verkauf von Strom eine genaue Berechnung der erzielten Gewinne. Diese technische und wirtschaftliche Präzision macht die Studie zu 100 % bankfähig und erleichtert die Finanzierung eines Projekts.

Ein leistungsstarkes Feature der Software erlaubt es außerdem, die Größe der Anlage entsprechend dem gewünschten Eigenverbrauch und der Eigenerzeugungsraten zu optimieren und so eine Überdimensionierung der Installation zu vermeiden. Basierend auf einer technischen und wirtschaftlichen Analyse kann archelios PRO verschiedene Szenarien durchführen, um die attraktivste Variante zu ermitteln. 

The peak-power optimisation in archelios PRO.
Abbildung 5: Die Spitzenleistungsoptimierung in archelios PRO. Basierend auf dem Verbrauchsprofil und den gewünschten Eigenerzeugungs- und Eigenverbrauchsquoten hilft die Software dem Anwender, die zu installierende Spitzenleistung zu optimieren.

Wie kann ich die Eigenverbrauchsquote für meinen Kunden optimieren?

Eine einfache Möglichkeit, die Eigenverbrauchsquote zu erhöhen, besteht darin, Ihren Verbrauch auf den Produktionszeitraum zu verlagern, um die erzeugte Energie besser zu nutzen und Geld zu sparen. Einige steuerbare Geräte wie die Wärmepumpe und der Warmwasserspeicher können verwendet werden, um Energie in Form von Wärme für den späteren Verbrauch zu „speichern“.

In einigen Fällen stimmen die Verbrauchszeiten nur wenig oder gar nicht mit den Produktionszeiten überein, was die Eigenverbrauchsrate und damit die Einsparungen verringert. Die Speicherung in Batterien kann dieser Problematik entgegenwirken, erfordert jedoch die Anschaffung zusätzlicher Geräte zu einem hohen Preis. Dennoch ist die Speicherung eine wertvolle Hilfe, um verschiedene Geräte außerhalb der Solarproduktionszeit mit Strom zu versorgen: das Aufladen eines Elektrofahrzeugs über Nacht, der Küchenbetrieb, die Beleuchtung am Abend…  

archelios PRO bietet seinen Nutzern die Möglichkeit, ein Speichersystem zu simulieren und dessen Kapazität zu optimieren, um die gewünschte Akkulaufzeit zu erreichen. Zudem lässt sich der Ladezustand der Batterie zu jedem beliebigen Zeitpunkt im Jahr verfolgen, um die korrekte Anwendung der Lade-/Entladestrategie zu überprüfen. 

The assisted battery sizing in archelios PRO
Abbildung 6a: Die unterstützte Batteriedimensionierung in archelios PRO.
The battery state monitoring in archelios PRO
Abbildung 6b: Die Batteriezustandsüberwachung in archelios PRO, die eine korrekte Anwendung einer Ladestrategie belegt; die Produktionsperiode (orange) lädt die Batterien (blau), die den Eigenverbrauch (grün) am frühen Abend ermöglichen.

Um mehr über archelios PRO und PV-Studien zum Eigenverbrauch zu erfahren

Trace Software stellt zahlreiche Infomaterialien zur Verfügung, um mehr über die Realisierung einer Photovoltaik-Studie über archelios PRO zu erfahren:

Online-Tutorials

Regelmäßige Webinare

Schulungen

Suppportplattform für technische Unterstützung