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Umfangreiche Planung einer Strom-Insel

Umfangreiche Planung einer Strom-Insel

(8. November 2017)

„Ich war vor einigen Wochen zu einem Verwandtenbesuch in den USA und habe dort zum ersten Mal einen „Strom-Black-Out“ erlebt. Diese Erfahrung ist Anlass, mich noch einmal näher mit meiner Stromversorgung zu beschäftigen.

Dabei bin ich auf den Artikel in der Energiedepesche 2/2017 zum Thema Prosumer und die dort angebotene Hilfestellung durch den Bund der Energieverbraucher gestoßen.

Ich denke daran, meine PV-Anlage zu erweitern (Kapazität heute 1,2 kWp) und zusätzlich in einen Batteriespeicher zu investieren. Ziel ist es, mich mit meiner Grundversorgung (Licht, Heizungspumpen, usw.) für eine bestimmte Zeit vom Stromnetz unabhängig zu machen.

Dazu habe ich folgende Fragen:

  • Nach welchen Regeln wählt man heute die Größe der PV-Anlage und die Größe des Speichers?
  • Mit welchen Erfahrungswerten arbeitet man, um das unterschiedliche Risiko in Sommer- und Wintermonaten zu erfassen?
  • Wie groß sollte in meinem Fall die „optimale PV-Anlage“ und wie groß der „optimale Speicher“ sein?
  • Was für eine Anlage bräuchte es, um einen Basisbedarf von 400 W über das ganze Jahr und Lastspitzen von bis zu 2 kW (Spülmaschine, Fön) autark zu decken? Ich denke an eine Konstruktion, die völlig unabhängig vom Netz arbeitet.
  • Kann man etwas zur Lebensdauer des Speichers sagen?
  • Mit welchen Ausgaben müsste ich rechnen?

Es wäre schön, wenn ich dazu Informationen hätte, bevor ich mit meinem Installateur spreche!“

Knut Kübler

Knut Kübler arbeitete im Bundesministerium für Wirtschaft, zuletzt als Referatsleiter für den Bereich „Grundsatzfragen der Energieforschung“; Knut Kübler ist seit 26 Jahren Mitglied im Bund der Energieverbraucher e.V. und Autor zahlreicher Fachartikel.

Antwort: Die Frage, nach welchen Regeln und mit welchen Prämissen man die Größe der PV-Anlage und die Größe des Speichers auswählt, lässt sich nicht pauschal oder in einer Formel beantworten. Im Einzelfall sind meist individuelle Präferenzen ausschlaggebend.

Maßgeblich sind neben Größe, Ausrichtung und Neigung der Dachfläche der gewünschte Autarkiegrad, die Eigenverbrauchsmöglichkeiten, das zur Verfügung stehende Kapital, gegebenenfalls Renditeerwartungen oder im umgekehrten Fall Fremdkapitalkosten sowie die konkreten Installationskosten. Kleine Anlagen sind überproportional teuer, da die grundlegenden Installationsarbeiten unabhängig von der Anlagengröße anfallen.

Bei den Stromspeichern gibt es aktuell die erstaunliche Situation, dass mit Tesla ein einzelner Hersteller Speicher sehr günstig liefert. So ist ein 13,5 kWh „Powerwall 2.0“ Speicher zum Festpreis von 6.770 Euro (inklusive Umsatzsteuer, zuzüglich Installation) günstiger, als viele andere Produkte auch mit nur einem Viertel dieser Kapazität.

Eine große Herausforderung ist die von Ihnen geforderte Autarkie vom Stromnetz, also die Schaffung einer „Strom-Insel“. Denn die meisten Batteriespeicher sind im Falle eines Stromausfalls nicht inselfähig. Diese Funktion erfordert neben einem allpoligen Trennschalter zwischen Hausnetz (Kundenanlage) und dem öffentlichen Stromnetz (Verteilnetz) auch besondere Fähigkeiten des Batteriespeichers. Oftmals ist die Herstellung einer solchen Inselnetzfähigkeit über ein Set in der Aufpreisliste des Anbieters beziehbar. Der genannte Tesla-Speicher ist hingegen bereits ab Werk inselfähig, benötigt aber natürlich bauseits den genannten Trennschalter. Der Powerwall 2.0 leistet laut Datenblatt bis zu 7 kW Spitzenleistung und 5 kW Dauerleistung. Die geforderten 2 kW können damit also bereitgestellt werden.

Die PV-Erträge verteilen sich sehr ungleich über das Jahr. Ihre Insel will auch in den dunklen Wintermonaten versorgt sein. Eine gute Darstellung der PV-Jahresertragsverteilung bietet die Internetseite www.pv-ertraege.de. Selbst in den dunklen Wintermonaten werden je 1 kWp Anlagenleistung rund 0,5 bis 0,7 kWh pro Tag erzeugt.

Wenn keine absolute Autarkie gefragt ist, was in mehr als 95 Prozent unserer Beratungsfälle so ist, kann im Mittel auch mit 1 bis 2 kWh pro kWp eine sehr hohe Deckung über die Wintermonate erreicht werden. Die Speicherkapazität von 13,5 kWh reicht zudem im Notfall für einige Tage netzunabhängiger Stromversorgung, wenn der Verbrauch entsprechend gedrosselt wird.

Wenn Sie allerdings eine absolute Autarkie erreichen wollen, wären dies bei „400 Watt Basisbedarf“ rund 9,6 kWh am Tag. Bei den 0,5 bis 0,7 kWh durchschnittlichem Ertrag pro Tag und kWp in den dunklen Monaten bräuchte es eine 13 bis 15 kWp Anlage. Und diese Betrachtung ist nur statistisch – wenn es mehrere Tage in Folge bedeckt ist, wird der Speicher bei weitem nicht ausreichen. Im Sommer hätten Sie dann allerdings einen extremen Stromüberschuss. Kurzum: Es erscheint mir nicht sinnvoll, eine Strominsel nur mit einer PV-Anlage zu realisieren. Aus diesem Grund wird in der Regel für derartige Projekte, beispielsweise bei alpinen Hütten, auf eine Kombination aus einem BHKW und einer PV-Anlage zurückgegriffen.

Bedenken sollten Sie auch, dass Batteriespeicher einen Wirkungsgrad von unter 90 Prozent haben, also auch Wandlungsverluste entstehen. Darüber hinaus arbeitet der Powerwall nur einphasig. Sie haben im Inselbetrieb daher keinen Drehstrom, sondern nur Wechselstrom. Bezüglich Ihrer Frage zur Lebensdauer garantiert Tesla, soweit wir informiert sind, 80 Prozent nutzbare Kapazität über zehn Jahre.