Powerwall, PV und Passivhaus

Es ist kalt und wolkig in diesem November. Zum ersten Mal müssen wir häufiger auf das Stromnetz zurückgreifen. Ein Tag mit 100prozentiger Eigenversorgung (Autarkie) gelingt jetzt nicht mehr. Aber: Im November 2019 wird unsere Stromrechnung um ein Drittel niedriger sein als im November 2018.

Vor einigen Monaten haben wir eine Solaranlage mit einer Nennleistung von 9,9 kWp auf dem Dach unseres Passivhauses installiert, ergänzt durch eine Tesla Powerwall 2 mit einer Speicherkapazität von 13,5 kWh. Diese Powerwall 2 kam noch aus Nevada. Tesla-Energiespeicher dürften aber zukünftig auch in Grünheide bei Berlin produziert werden. Wir wollen unsere Erfahrungen weitergeben und zudem in die Zukunft blicken.
 

Passivhaus mit Wärmepumpe

Unser Haus steht inmitten eines denkmalgeschützten Ensembles. Die denkmalschutz-rechtliche Genehmigung für die Errichtung unserer PV-Anlage erhielten wir erst nach intensiver Überzeugungstätigkeit. Das Haus (Neubau, 2006) ist hochgedämmt und mit einer Dreifachverglasung versehen. Heizung und Warmwasser werden durch eine Luft-Wärmepumpe abgedeckt.

Ein Wärmepumpensystem arbeitet im Sommer energiesparend, oft laufen nur die Ventilatoren der Lüftungsanlage. Die Randzeiten (März, April, Oktober) bleiben ein gutes Einsatzfeld für eine Wärmepumpe. Der Verbrauch der Pumpe ist relativ gering (0,45 kWh). Zwischen März und Oktober bleiben die Stromkosten überschaubar.
 

Unschöner Winter

Die unschöne Phase stellt der Winter dar. Im November, Dezember, Januar und Februar springt das „direkt-elektrische Element“ an. Das ist eine Art Heizstab, der die Wohnungsluft zusätzlich erwärmt. Die drei Komponenten des Wärmepumpensystems (Ventilatoren, die Pumpe selbst sowie der Heizstab) bringen es gemeinsam auf 1,35 kWh. Etwa 75% unseres Heiz-/Warmwasser-Stromverbrauchs fällt in die Monate November, Dezember, Januar und Februar.

Erste Überlegungen

Wir zögerten. Der Hauptteil der Energiekosten entsteht im Winter, und da wollten wir ran. Kann PV da überhaupt helfen? Wir machten erste Skizzen. Die Fortschritte in der Entwicklung von Stromspeichern schaffte Raum für neue Überlegungen. Selbst an kurzen Wintertagen kann ein Speicher bei Sonne Energie aufnehmen und die Eigenversorgung in den Abend hinein verlängern.

Unter dem Gesichtspunkt der Amortisation fanden wir eine Dachbelegung mit 9,9 kWp (30 Module a 330 Watt) in Ordnung. Im Sommer ist die Anlage überdimensioniert, schon eine halb so große PV-Anlage würde ausreichen. Für das Frühjahr und den Herbst sind die 9,9 kWp ideal. Im Winter ist die Anlage zu klein, dann brauchst Du fünf Hausdächer (150 Module oder 50 kWp) für die volle Autarkie.

Wir arbeiteten mit konkreten Verbrauchszahlen, aber angenommenen Produktionszahlen. Wie erwartet steht einem satten Solarüberschuss im Sommer ein Verbrauchsüberschuss im Winter gegenüber. Wir zeigen nachfolgend die errechneten monatlichen Autarkiegrade.

Immerhin würden wir im Dezember und Januar etwa 20, im November 30 und im Februar 40 Prozent unseres Stroms in Eigenregie herstellen können. Von März bis Oktober wäre die Autarkie durchgängig gesichert.

Über das Jahr gesehen produziert die PV-Anlage mehr Strom als wir benötigen. Aber im Winter kaufen wir Strom hinzu. Aufgrund der Winterzukäufe kalkulierten wir mit einem Gesamtjahres-Autarkiegrad von 67 Prozent.
 

Drei weitere Gründe begünstigten unsere Investitionsentscheidung:

1. Der hohe Strompreis in Deutschland.

2. Das Haus hängt nicht nur mit Kühlschrank und Waschmaschine, sondern auch mit Heizung und Warmwasser am Stromnetz.

3. Die Vorsteuer lässt sich zurückholen, auch sind die Abschreibungsmöglichkeiten in Ordnung.

Learning by Doing

Der Bau einer 9,9 KWP-Anlage plus eines Tesla-Stromspeichers inklusive Wechselrichter, Wanddurchbrüchen, der Verlegung von Kabeln und eines Komplettumbaus des Zählerschrankes ist ein nicht ganz preiswertes Projekt. Es braucht viel Fachwissen seitens des Anlagebauers, aber auch Zeit. Der Prozess gestaltete sich aufwändiger als in diversen Internetforen dargestellt.

Nur ein Beispiel: Wenn man auf Fotos sieht, wie Tauben sich unter einer Solaranlage einnisten und die Anlagenbetreiber die Sache nicht mehr in den Griff bekommen, dann war für uns klar, dass wir einen Taubenschutz benötigen. Das war „Learing by Doing“, aber schon rutschte der Gesamtpreis 10 Prozent nach oben.
 

E-Auto-Überlegungen

Ein weiterer Vorteil: 172 Euro "Spritkosten" pro Jahr bei einer Jahreskilometerleistung von 15.000 km. Voraussetzung ist die Betankung ausschließlich an der eigenen Wallbox.

172 Euro Betankungskosten pro Jahr klingen unglaubwürdig. Die Rechnung wird erst dann verständlich, wenn man sich bewusst macht, dass die Betankung mit Hilfe der eigenen Wallbox zwischen April und September kostenlos erfolgt. Die PV-Anlage produziert auch in den Restmonaten gedämpft weiter vor sich hin, sodass zu keinem Zeitpunkt Marktpreise bezahlt werden müssen. Der für die Betankung benötigte Strom erhöht in den Wintermonaten die Stromrechnung um den genannten Betrag.

Selbst wenn man weitere 100 Euro als Sicherheitsreserve für zu frühes Entleeren der Batterien drauflegen würde, wäre der Vorteil nicht hinfällig. 600 Euro pro Jahr wären zu bezahlen, wenn die Betankung durchgängig mit 28 Cent pro Kilowattstunde erfolgen würde. 1.680 Euro würden für einen Benziner anfallen (Verbrauch, 8 l pro 100 km, Super E10 1,40 Euro). Gerechnet wurde eine Jahreskilometerleistung von jeweils 15.000 km.
 

Insel ohne Stromnetz

100-Prozent-Eigenversorgung, warum nicht? Dafür fehlt lediglich der saisonale Speicher als Komponente. Dieser kann die Überschüsse des Sommers aufnehmen und im Winter abgeben. Da unsere PV-Anlage im Sommer mehr Energie produziert als das Haus im Winter benötigt, können Wandlungsverluste in dieser Größenordnung getragen werden.

Ein Wasserstoffspeicher dürfte das Mittel der Wahl sein. Ab dem Frühjahr ist reichlich Überschussstrom vorhanden. Anstatt die Elektrizität für einen geringen Betrag in das Stromnetz einzuspeisen, wird sie vor Ort in Wasserstoff umgewandelt (Elektrolyse). Das „grüne Gas“ füllt in einem monatelangen Prozess den Wasserstofftank.

Ab Oktober/November beginnt der Rückwandlungsprozess von Wasserstoff in Strom mit Hilfe einer Brennstoffzelle. Auch dieser Vorgang dauert einige Monate. Die entstehenden Wandlungsverluste könnte teilweise durch Nutzung der Abwärme für die Beheizung des Hauses abgefedert werden, moderate Wandlungsverluste wären tragbar.

Noch ist das Angebot überschaubar und teuer (z.B. das Picea-System für 54.000 Euro), aber die Entwicklung geht in die richtige Richtung. Andere Firmen werden sich diesen Markt ebenfalls erschließen wollen, die Konkurrenz sorgt für Kostenreduktionen.
https://www.deutsche-handwerks-zeitung.de/wasserstoffhaus-als-insel-ohne-anschluss-ans-stromnetz/150/3095/389599
 

Überwindung der Saisonalität

Es gibt Lösungen, die der Markt geradezu herbeisehnt. Eine lokale Überwindung der Saisonalität eröffnet ganz neue Möglichkeiten zur Deckung des Energiebedarfs. Wasserstoffbasierte, saisonale Speicher sollten eine der Technologien sein, die in den 2020er-Jahren ihren Markt finden werden.

Würden sich Privathäuser, Industrieunternehmen und Gewerbe weitgehend autark oder regional versorgen können, interessierten Dunkelflauten genauso wenig wie die Strompreisentwicklung. Der teure Ausbau des Stromleitungsnetzes könnte entfallen. Auch könnte – hier lehne ich mich aus dem Fenster – der Ausbau der Windkraft an Land überflüssig werden. Dies aber nur unter der Voraussetzung, dass die Photovoltaik (Häuser und Freiflächen) massiv ausgebaut wird.

Schon häufig haben technologische Entwicklungen die Menschen überholt und die Blickrichtung verändert. Energieautarkie auf Basis von selbsterzeugter Solarenergie ist kein Hexenwerk. Die Technologie existiert bereits, die Wirtschaftlichkeit wird folgen.

Die PV-Anlage und das Stromnetz als Versorger, das Haus als Verbraucher und die Powerwall als Speicher: Es macht einfach Spaß, deren Zusammenspiel per App zu verfolgen. Heute schien die Sonne ausgiebig. Am Nachmittag ist der Speicher halbgefüllt, dieser übernimmt jetzt die Versorgung für den Abend. In der Nacht wird sich das Stromnetz zurückmelden und es wird für kurze Zeit wie früher sein. Aber eben nur für kurze Zeit.

Robert Rethfeld
Wellenreiter-Invest
 

Informationen zur Anlage: PV-Module 30 x LG Neon 2 Black a 330 Wp, Gesamt 9,9 kWp, Speicher Tesla Powerwall 2 13,5 kWh, Wechselrichter Fronius Symo, Planung und Installation Yoursolar GmbH, Eschborn