PV Anlagen – die Sache mit dem Eigenverbrauch

Geht es nach der Politik, so sollen auf alle Dächer Photovoltaikanlagen montiert werden. Hier in Baden Württemberg ist ein Gesetz dafür in der Vorbereitung und auch auf Bundesebene denken inzwischen selbst konservative Parteien darüber nach.

Klar, aus logischer Sicht ist das sinnvoll. Die Dachfläche ist versiegelter Boden, wird in der Regel, außer bei manchen Flachdächern nicht genutzt und steht zur Verfügung. Eine andere Frage ist, ob es wirtschaftlich ist und da liegt der Hase im Pfeffer. Die Einspeisevergütung sinkt ja nach EEG laufend ab, um sich dem gesunkenen Preis der Anlagen anzupassen. Doch das ist nur ein Aspekt. Der Preis für die Wechselrichter ist gleich geblieben, die Handwerkerkosten für die Montage sogar gestiegen. Ich habe seit Juli auch meine zweite Dachhälfte mit einer PV-Anlage versehen. In den zwei Jahren zwischen beiden Anlagen ist der Preis pro Kwh installierter Leistung um 12,5 % gesunken, die Einspeisevergütung aber um 28 %. Meiner Ansicht nach ist es, wenn der größte Teil des Stroms eingespeist wird, heute gerade noch rentabel bei reinen Südlagen, in einigen Jahren wohl auch dort nicht mehr.

Da der Mensch im Allgemeinen nicht gemeinnützig ist, weshalb alle Parteien bei der Diskussion um Maßnahmen zur Reduktion der Kohlendioxidemission einen Riesen-Bogen um die Kosten machen, Laschet sich sogar herablässt auf neue Technologien zu hoffen, die dann einfach das Problem lösen, wird, wenn es eine solche Pflicht gibt und es keine gesetzlichen Vorgaben gibt, wie groß eine Anlage sein muss, der Eigenverbrauch in den Vordergrund rücken.

Dazu mal eine Erläuterung wie das prinzipiell bei einer PV-Anlage funktioniert. Man hat auf dem Dach die Solarmodule, die zusammengeschaltet werden. Dann wird ein Kabelstrang heruntergezogen zum Platz des Wechselrichters, das ist im Prinzip ein Trafo, er wandelt den Gleichstrom der Solarmodule in den Wechselstrom des Netzes mit 220 V und 50 Hz um. Der Wechselrichter steht üblicherweise an einem kühlen Platz, z.B. im Keller, wo er nicht stört – er kann, wenn er an die Leistungsgrenze kommt, ein surrendes Geräusch machen. Der Strom geht nun ins Hausnetz und man bekommt einen neuen Stromzähler der erfasst, was man ins Netz einspeist und bezieht.

Zuerst werden von dem Strom also alle Verbraucher im eigenen Netz bedient. Das ist in der meisten Zeit die Grundlast durch Kühlschrank, Heizungspumpe, Geräte im Standby aber auch Geräte, die lange laufen wie Radio, Fernseher, Computer. Dazwischen gibt es Verbrauchsspitzen, z.B. wenn man kocht, bäckt, die Spül- oder Waschmaschine anschmeißt. Reicht der Solarstrom nicht aus, wird er vom Netzstrom ergänzt, und das ist nachts immer der Fall.

Der Eigenverbrauch des erzeugten Stroms lohnt sich, weil man für den bezogenen Strom derzeit rund 31 ct/kWh zahlt, für den eingespeisten aber nur 8 ct/kWh bekommt. Das heißt, es ist wirtschaftlich sinnvoll, den Eigenverbrauch zu decken, auch wenn es nicht mehr wirtschaftlich sinnvoll ist, den Überschuss einzuspeisen.

Die grundsätzliche Problematik der ganzen Sache ist die Variabilität der Parameter. Die Sonnenscheindauer variiert übers Jahr von 16 Stunden, Ende Juni bis 8 Stunden Ende Dezember. Genauso variiert die Bewölkung. Vor einigen Jahren hatten wir im Januar/Februar 6 Wochen lang Tage mit Dauerbewölkung. Besonders im Winter wirkt sich das enorm auf den Ertrag aus. Bei der Anlage in meinem Ferienhaus, wo ich eine monatliche Übersicht abrufen kann, lag der Ertrag diesen Januar bei nur 56 kWh (wahrscheinlich, da das Ferienhaus im Allgäu ist, auch bedingt durch Schnee, der auf den Modulen lag, vermietet war das Haus wegen Corona ja in dem Zeitraum nicht, das hätte Wärme erzeugt, die zum Abschmelzen geführt hätte) und im Jahr davor waren es 320 kWh im Januar. Insgesamt ist die Erzeugung enorm abhängig von der Jahreszeit. In den zwei Jahren war der Januar 2021 der schlechteste Monat, dagegen hatte ich vier Monate mit über 1.400 kWh Erzeugung, also mehr als das Zwanzigfache des Minimalwerts in den zwei Jahren. Man kann sicher durch sein Verhalten den Eigenstromanteil erhöhen, aber nur bedingt. Das Waschen von Kleidung ist bei den meisten durch genügend Vorrat verschiebbar, das Starten der Spülmaschine eher kurzzeitig in die Mittagsstunden verschiebbar, aber das Kochen – und das ist ein Hauptverbraucher an Strom, ist praktisch nicht verschiebbar.

In dem Zusammenhang gibt es zwei wichtige Begriffe. Das sind der Eigenverbrauchsanteil und der Autarkiegrad. Der Eigenverbrauchsanteil gibt an, wie viel Prozent der Leistung einer Anlage man selbst verbraucht. Es ist klar, da man ja einen konstanten Strombedarf hat, dass der Eigenverbrauchsanteil um so kleiner ist, je kleiner die Anlage ist. Er würde 100 % erreichen, wenn die Anlage so klein ist, dass ihre Spitzenleistung nicht mal die Grundlast deckt. Bei mir beträgt die Grundlast, gemessen durch ein Energiemessgerät etwa 2 kWh/Tag. Meine Anlage mit 7 kW Peakleistung erreicht in der Spitze 40 kWh Leistung pro Tag, das heißt, wenn man nur ein Minimodul mit 350 Watt Leistung installiert, dann würde das zu 100 % den Eigenverbrauch abdecken. Bei mehr Leistung wird ein Anteil ins Netz eingespeist. Alte Drehstromzähler drehen sich dann rückwärts. Neue Zähler (ohne Rückeinspeiszählung) registrieren den Strom nicht wenn man nicht eine echte Anlage installiert hat mit Meldung ans Stammdatenregister und Netzbetreiber der dann einen neuen Zähler installiert. Das heißt je größer die Anlage ist desto mehr des Stroms wird ins Netz eingespeist, weshalb bei großen Anlagen ab einigen kW Leistung man die auch melden sollte, sonst bekommt man für den Strom gar nichts. Solche anlagen müssen auch installiert werden und können nicht einfach auf dem Balkon aufgestellt und an die Steckdose angeschlossen werden. Das Zweite ist der Autarkiegrad, also wie viel Prozent des eigenen Strombedarfs wird durch die Anlage gedeckt. Der Autarkiegrad steigt natürlich mit der Anlagengröße, weil sie so bei bewölktem Himmel ohne Sonne, oder niedrigem Sonnenstand durch ihre schiere Überkapazität trotzdem noch genügend Strom für den Eigenbedarf liefert. Finanziell ist das aber wegen der geringen Einspeisevergütung eher schlechter.

Als Faustregel soll das finanzielle Optimum nur für die Kompensation des Eigenverbrauchs bei ¹/₁₀₀₀ bis ¹/₂₀₀₀ des Jahresenergiebedarfs liegen, also bei einem 4 Personenhaushalt mit 4000 kWh Jahresverbrauch bei einer 2 bis 4 kWh Peakanlage, das ist eine eher kleine Anlage die im Preisbereich von 3000 bis 6000 € liegt.

Dann kommt man auf einen Autarkiegrad von 30 %, der nur wenig bei einer größeren Anlage steigerbar ist. Das heißt zwar auch das man 70 % des Stroms ins Netz einspeist, doch der Preisunterschied zwischen bezogenem und eingespeistem Strom ist so groß, das schon eine geringe Steigerung des Autarkiegrades diese geringe Vergütung kompensiert. Zudem hat man mehr Reserven für größere Verbraucher.

Glaubt man dem Fachhandel, so gibt es eine einfache Lösung zur Steigerung des Autarkiegrades: Batteriespeicher. Dafür wird eine Batterie zusammen mit dem Wechselrichter installiert. Die Überschussleistung der Anlage wird dann zuerst in die Batterie eingespeist, dann erst ins Netz. Umgekehrt wird bei Strombedarf zuerst die Batterie entleert dann Strom aus dem Netz bezogen. Klingt auf den ersten Blick sehr gut, hat aber auch die Tücken. Wie bei der PV-Anlage hat man das Problem von Jahreszeiten und variabler Sonnenscheindauer. Eine Batterie wird nie im Winter mehrere Tage ohne direkte Sonne überbrücken können, außer sowohl Anlage wie Batterie wären sehr groß. Wer einen Solarrechner konsultiert und mit den Zahlen spielt, sieht dies deutlich. Hier mal ein Beispiel für einen 4 Personen Haushalt:

Batterie	1 kwp	2 kwp	3 kwp	4 kwp	5 kwp	6 kwp	7 kwp	8 kwp
0 kwh	65 / 17	46 / 24	36 / 28	30 / 30	25 / 32	22 / 34	19 / 35	17 / 36
1 kwh	90 / 22	64 / 32	49 / 36	39 / 39	33 / 41	28 / 42	25 / 43	22 / 44
2 kwh	98 / 24	76 / 36	58 / 42	47 / 45	39 / 47	33 / 49	29 / 50	26 / 51
3 kwh	100 / 24	84 / 40	66 / 47	53 / 50	44 / 53	38 / 53	34 / 56	30 / 57
4 kwh	100 / 24	90 / 42	72 / 51	59 / 55	49 / 58	43 / 60	37 / 62	33 / 63
5 kwh	100 / 24	94 / 44	78 / 55	64 / 60	53 / 63	46 / 65	40 / 67	36 / 68
6 kwh	100 / 24	97 / 45	81 / 57	67 / 63	57 / 66	49 / 68	43 / 70	38 / 72
70 kwh	100 / 24	98 / 46	84 / 58	69 / 65	59 / 69	51 / 71	45 / 73	40 / 74

Die Zahlen geben jeweils den Autarkiegrad und den Prozentsatz des Eigenanteils an. Beide stiegen natürlich mit zunehmender Größe der Speicherbatterie an. Aber der Zuwachs wird immer kleiner. Bei der 1 kwp Anlage wird mit 3 kWh installierter Batterie praktisch der gesamte Strom genutzt, mehr geht nicht.

Was diese Zahlen aber nicht zeigen, ist die Kostenseite. Batteriespeicher für Solaranlagen sind sehr teuer. 1 kWh Speicherkapazität kostet um die 1.000 Euro, wenn man langlebige Batterien auf Basis von Lithium nimmt, die Bleisulfatbatterien sind billiger, vertragen aber viel weniger Ladezyklen und die Gesamtkapazität nimmt stärker ab. Zur Demonstration ein Rechenbeispiel:

Unsere Familie mit 4.000 kwh Jahresverbrauch hat sich für eine 3 kWP Anlage entschieden, betrachtet nun aber zwei Optionen:

Erweiterung um 1 kWh Batterie (Kosten 1.000 Euro)

Erweiterung der Anlage auf 4 kWP (Kosten 1.500 Euro)

Vorher sieht die Rechnung so aus:

28 % des Jahresverbrauchs von 4.000 kWh werden gedeckt: 1120 kWh

Die Produktion beträgt 3.000 kWh, davon geht der Eigenverbrauch ab..

Bei 32 ct für den selbst bezogenen Strom und 8 ct für den eingespeisten sieht die Rechnung so aus:

Ersparnis: 1120 kWh * 32 ct = 358,40 €

Vergütung: (3000-1120 kWh) * 8 ct = 150,40 €

Summe: 508,8 €

Das zeigt schon die Krux mit der niedrigen Einspeisevergütung – obwohl man fast ²/₃ des Stroms einspeist, ist die Summe weniger als halb so große wie bei der Ersparnis.

Die Batterie soll 5.000 Ladezyklen (einer pro Tag) haben. Gemäß Tabelle sieht die Rechnung nun so aus:

36 % des Jahresverbrauchs von 4.000 kWh werden gedeckt: 1.440 kWh

Ersparnis: 1440 kWh * 32 ct = 460,8 €

Vergütung: (3000-1440 kWh) * 8 ct = 124,8 €

Summe: 585,6 €

Man gewinnt pro Jahr also 76,8 €.

Nun kann man die Batterie bei 5.000 Ladevorgängen 13,5 Jahre lang nutzen, wird also 1036 Euro einsparen, das ist ziemlich genau das was die Batterie gekostet hat. Mehr noch: wie man an der Tabelle sieht, ist bei Verdopplung der Batteriekapazität auf 2 kWh der Gewinn kleiner – nur noch 6 % mehr Eigennutzung gegenüber 8 % bei den ersten 1 kwh. Nicht berücksichtigt sind in der Rechnung aber die Verluste beim Einspeisen und die abnehmende Kapazität der Batterie und die kann auch vorzeitig ausfallen. Batterien lohnen sich also finanziell bei den heutigen Preisen nicht.

Wie sieht es bei der Investition von 1500 € für 1 kwp /4 kwp) mehr aus?

Gemäß Tabelle sieht die Rechnung nun so aus:

30 % des Jahresverbrauchs von 4.000 kWh werden gedeckt: 1.200 kWh

Ersparnis: 1200 kWh * 32 ct = 384 €

Vergütung: (4000-1200 kWh) * 8 ct = 224 €

Summe: 608 €

Man gewinnt pro Jahr also 91,2 €.

Eine Solaranlage wird 20 Jahre lang vergütet. Das heißt, man bekommt 20 x 91,32 € mehr, das sind 1.824 Euro und damit mehr als die 1500 Euro Mehrkosten. So sieht auf den ersten Blick die Erweiterung lukrativer aus. Aber nur auf den ersten Blick. In den 20 Jahren sinkt die Leistung der Module auf 80 % ab. Im Mittel liefern sie also 90 % der Leistung, die man, da Überschussstrom eingespeist wird, komplett mit der Einspeisevergütung verrechnen können. Das sind dann 100 kWh pro Jahr weniger oder 8 Euro pro Jahr weniger. Gravierender ist, dass ein Wechselrichter eine typische Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren hat, also mindestens einmal während der Lebensdauer der Anlage ausgetauscht wereden muss. Ein 3 kWP Wechselrichter kostet rund 100 Euro mehr als einer für 3 kw Maximalleistung, das sind dann weitere 100 Euro Mehrkosten. Von den 324 Euro Gewinn bleiben noch 144 übrig. Aber immerhin ein kleiner Gewinn. Er kann größer werden, wenn der Strompreis für bezogenen Strom im Laufe der Jahre weiter steigt, ebenso würde das natürlich die Batterie attraktiver machen.

Deutlich wird bei den Rechenbeispielen aber eines: Die Differenz zwischen eingespeistem und bezogenen Strom ist inzwischen so groß, dass eine richtig große Anlage, die viel Strom einspeist, sich selten finanziell lohnt. Hat man keine reine Südausrichtung des Daches bezahlt man heute schon drauf.

Geht es nur um den Eigenbedarf, so lohnen sich heute am ehesten Plug-in Anlagen. Das sind Anlagen, die man direkt an die Steckdose anschließen kann. Da die Installation durch einen Elektriker wegfällt, sind diese relativ preiswert, sofern man nicht ganz kleine Module nimmt. Im sinnvollen Bereich von 1-3 kwP liegen die Preise bei rund 1000 €/kWP, während man selbst bei größeren Anlagen bei der Installation mit 1500 €/kwP zahlt. Es gibt aber auch Nachteile: Man braucht den Platz. So ein 300-Watt-Modul hat Abmessungen von 1,6 x 1 m. Das nimmt, wenn man es auf dem Balkon installiert, schon viel Platz weg. Dann muss die Montage auch sturmischer sein – kein Problem bei der Dachmontage, wo man die Module direkt mit dem Gebälk verbindet, doch bei frei aufgestellten Modulen? Die wenigsten können eine Dachmontage selbst durchführen. Und zuletzt bekommt man für den eingespeisten Strom dann gar kein Geld. Wie man der Tabelle entnimmt, ist bei 4000 kwh Jahresverbrauch das schon bei 2 kWh Leistung das bei 54 % des Stroms der Fall.

Ich komme zum Schluss noch mal zurück auf den Startpunkt. Wie könnte der Staat dafür sorgen, dass PV-Anlagen attraktiv sind, ohne Vorschriften über Zwangsinstallationen zu machen? Nun indem er die physikalisch und logisch unsinnige Trennung der Energien Strom und Wärmeerzeugung aufzuheben. Wer eine Heizung auswechselt, muss heute schon Energie einsparen. Bei uns in BW inzwischen 20 % der Leistung der alten Heizung, das wird sicher noch mehr werden. Eine neue Heizung ist, aber, nicht um 20 % effizienter, was dann andere Maßnahmen nötig macht wie Dämmung, Fensteraustausch oder Heizen mit Heizöl mit Zumischung aus regenerativen Quellen. Wenn man nun den erzeugten Strom, der ja auch eine Energieform ist, dagegen rechnen könnte, wäre dies attraktiv. Auch hier ein Rechenbeispiel. Ich nehme an die Familie wohnt in einer Doppelhaushälfte, nicht gerade neues Haus, und verbraucht im Jahr 2.000 l Heizöl. Wenn sie nun 20 % davon einsparen soll, dann sind dies 400 l, die einer Energie von 3920 kWh entsprechen. Die Familie hätte, wenn man die beiden Energieformen nicht getrennt betrachtet, die Möglichkeit entweder durch Energieeinsparungen diese 20 % zu erreichen oder durch Energieproduktion, in dem Fall durch Solarenergie. Dafür würde je nach Lage eine 4 – 5 kwp Anlage reichen, die zwischen 6.000 und 7.500 € kostet. So billig wäre eine Wärmesanierung (Dämmen, Fensteraustausch) niemals.

Eine zweite Alternative, da es um Wärme geht, wären Solarkollektoren, die direkt warmes Wasser produzieren und das benötigt man auch im Sommer, wenn nicht geheizt wird. Für die Wärmeerzeugung von Wasser geht je nach Gewohnheit ein Viertel bis ein Drittel des Energieverbrauchs der Heizung drauf.

Direkt fördern könnte der Staat PV-Anlagen, indem er die erhobene Kohlendioxidsteuer mit der EEG-Umlage verrechnet und damit zumindest das Absinken der Einspeisevergütung abstellt.