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Strom selbst erzeugen

05.04.2016

Dachkraftwerk: Die in den Photovoltaikmodulen<br />
integrierten Solarzellen erzeugen elektrische Energie aus der natürlichen Sonneneinstrahlung. BSW-Solar

Den hohen Stellenwert einer eigenen Stromproduktion bestätigt eine im Januar 2016 veröffentlichte Umfrage von Lichtblick: Für 26 Prozent der Deutschen ist eine Solarstromanlage auf dem Dach oder ein Blockheizkraftwerk im Keller ein wesentliches Entscheidungskriterium beim Kauf oder der Anmietung einer Immobilie. Darüber hinaus würde sogar die Mehrheit der Befragten zusätzlich einen Stromspeicher in das System einbinden. Es lohnt sich, die beiden, gerade auch fürs Eigenheim sehr im Brennpunkt stehenden Möglichkeiten, eine größere Unabhängigkeit von der Preispolitik öffentlicher Stromversorger zu erreichen, vorab etwas genauer unter die Lupe zu nehmen. „Eigenheim-Kraftwerksbetreiber“ dienen der Umwelt und der Energiewende, weil der Kohlendioxid-Ausstoß gesenkt wird.

Attraktive Solarrendite

Beim solaren Dachkraftwerk sorgen die in den Photovoltaikmodulen integrierten Solarzellen dafür, dass aus der natürlichen Sonneneinstrahlung elektrische Energie entsteht. Der dabei erzeugte Gleichstrom wird von einem Wechselrichter in netzüblichen Wechselstrom umgewandelt, der dann im eigenen Haushalt sofort verbraucht, in Batterien gespeichert und ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Neben den bereits genannten Motiven ist für viele Käufer eine attraktive Solarrendite das wichtigste Kaufargument. Und diese ist auch im Jahr 2016 erzielbar, sofern folgende, maßgebliche Faktoren berücksichtigt werden: die Kosten der Anlage, der Solarertrag, die EEG-Vergütung und der Eigenverbrauchsanteil. Der Preis für eine Photovoltaik (PV)-Anlage ist in den letzten Jahren stark gefallen. So kostete Anfang 2016 ein komplett installiertes Aufdachsystem mit einer Spitzenleistung von zehn Kilowattpeak (kWp) durchschnittlich nur noch 15 000 Euro. Bei Bedarf ist zum Beispiel eine zinsgünstige Finanzierung über die KfW-Bank verfügbar (Programm Nr. 274 „Erneuerbare Energien – Standard – Photovoltaik“).

Wirtschaftlichkeitsanalyse

In eine solide Wirtschaftlichkeitsanalyse sollten, neben den Kreditkosten, auch sämtliche Nebenkosten einfließen, zum Beispiel für Versicherungen, eventuelle Reparaturen und Wartung. Außerdem wird ein PV-Anlagenbesitzer in der Regel zum Unternehmer, der auch Steuern an den Fiskus abführen muss. Welchen Ertrag bringt nun eine PV-Anlage? Als Daumenregel für die Praxis gilt: Mit einer 1-kWp-PV-Anlage, was einer Modulfläche von etwa 8 bis 10 Quadratmetern entspricht, lassen sich durchschnittlich etwa 800 bis 1100 kWh Sonnenstrom pro Jahr erzeugen- Tipp: Eine regionale Ertragsübersicht von realen Anlagen gibt es unter www.pv-ertraege.de.

Entscheidenden und dauerhaften Einfluss auf den Ertrag hat insbesondere der Standort. Dieser sollte vor allem verschattungsfrei sein und auch die Neigung und Ausrichtung des Dachs müssen stimmen. Generell wichtig ist deshalb eine sorgfältige Anlagenplanung, die auch eine Simulations- und Wirtschaftlichkeitsberechnung beinhalten sollte. Welchen finanziellen Wert hat der erzeugte Solarstrom? Zum einen garantiert das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) jedem Betreiber eine bestimmte Vergütung, die er für jede ins öffentliche Netz eingespeiste Kilowattstunde seines Solarstroms erhält.

 

Ein hoher Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil von über 60 Prozent ist im Eigenheimbereich nur mit einem intelligenten Energiemanagement und einem Batteriespeicher erreichbar. SMA

Einspeisevergütung

Die Laufzeit dieser EEG-Vergütung beträgt 20 Jahre und umfasst zusätzlich das (angefangene) Jahr der Inbetriebnahme. Entscheidend für die Höhe des Betrags ist der Monat der offiziellen Inbetriebnahme, weil die Vergütungssätze, abhängig von der PV-Zubaurate, quartalsweise abgesenkt werden können. Man spricht hier von der Degression. Diese festen Vergütungssätze werden für neue Hausdachanlagen nach Größen gestaffelt ermittelt. Für eine typische Eigenheimanlage mit einer Leistung bis zu 10 kWp lag die Vergütung im Zeitraum vom 1. Januar bis 31. März 2016 bei 12,31 Cent pro kWh (aktuelle Vergütungssätze gibt es unter www.bundesnetzagentur.de).

Aufgrund der heute relativ niedrigen Einspeisevergütung ist die reine Netzeinspeisung für den Eigenheimbesitzer nicht mehr wirtschaftlich. Zum entscheidenden Faktor für die Solarrendite ist der Anteil des selbst genutzten PV-Stroms geworden. Denn je weniger Netzstrom der Haushalt vom Energieversorger einkaufen muss, desto höher ist die Ersparnis. Als grobe Tendenz für eine 10-kWp-Kleinanlage gilt (Stand: Anfang 2016): Jede Steigerung des Eigenverbrauchsanteils um 10 Prozent bedeutet ein Renditezuwachs um durchschnittlich zirka 1,5 Prozent (bequem zu ermitteln mit dem kostenlosen „Solarstrom Vergleichsrechner“ der Stiftung Warentest). Dieses Renditeplus kann sich während der EEG-Vergütungslaufzeit noch erhöhen, falls die Preise für den Haushaltsnetzstrom weiter steigen. Im Eigenheimbereich üblich sind Eigenverbrauchsanteile von durchschnittlich etwa 20 bis 25 Prozent – abhängig vor allem von der Geräteausstattung und vom Verbrauchsverhalten.

Werte bis etwa 40 Prozent lassen sich nur durch eine bedarfsgerechte Anlagenplanung, aktive Verbrauchsanpassung und ein gutes Lastmanagement mittels spezieller Energiemanager-Systeme erreichen. Auch die intelligente Einbindung von Wärmepumpen (inklusive einer sommerlichen Kühlfunktion) sowie von Wohnungslüftungsanlagen sind von Vorteil. Eigenverbrauchsanteile bis etwa 60 Prozent und darüber hinaus sind nur in Verbindung mit leistungsfähigen Batteriespeichern möglich. Das Kellerkraftwerk ist eine weitere Möglichkeit, um die Stromkosten zu senken und sich unabhängiger vom Energieversorger zu machen. Die sogenannten Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK-Anlagen) benötigen einen fossilen Energieträger, vor allem Erd- und Flüssiggas, zum Betrieb.

Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen

Im Vergleich zu Heizkesseln arbeiten sie jedoch deutlich effizienter, weil der Energieträger doppelt genutzt wird: Zum einen wird ein Generator angetrieben, der Strom erzeugt. Zum anderen entsteht im KWK-Aggregat bei diesem Vorgang gleichzeitig Wärme, die sich über einen Wärmetauscher in einen Heizwasserpufferspeicher auskoppeln und in das Heizsystem im Gebäude übertragen lässt.

Für den Einsatz im Eigenheimbereich besonders interessant sind Gas-Mikro-KWK-Anlagen. Diese verfügen typischerweise über eine elektrische Leistung von etwa 0,3 bis 1 Kilowatt (kW) und über eine Basis-Wärmeleistung zwischen etwa 0,7 und 6 kW, abhängig vom Wirkungsgrad des Produkts. Um den Gebäudewärmebedarf komfortabel zu decken, kommen ein Gasbrenner oder ein Brennwert-Spitzenlastheizkessel zum Einsatz. Oft befinden sich die Zusatzheizung sowie weitere Komponenten unter derselben Haube wie das KWK-Modul. Man spricht dann auch von einem Blockheizkraftwerk (BHKW). Höchste elektrische Wirkungsgrade lassen sich übrigens mit Brennstoffzellen erreichen, die derzeit noch teurer und wartungsintensiver sind als die etablierten Antriebsmöglichkeiten auf Verbrennungs- und Stirlingmotorbasis. Zudem sind nur einzelne Brennstoffzellenheizgeräte erhältlich. Eine breitere Markteinführung dieser Technologie ist demnächst geplant.

Die Kosten für eine Mikro- KWK-Anlage liegen – je nach Modell – zwischen etwa 18.000 und 28.000 Euro (inklusive Speicher, Zusatzheizgerät und Montage). Hinzu kommen noch jährliche Nebenkosten wie für die Wartung. Staatliche Hilfe gibt es beim Einbau in bestehende Gebäude: Die Basisförderung, die von der elektrischen Leistung abhängt, beträgt 1900 Euro bei einer Anlage bis 1 kW. Zwei Boni-Zuschläge sind geräteabhängig möglich: 60 Prozent für Stromeffizienz (also 1140 Euro) und 25 Prozent für Wärmeeffizienz, was 475 Euro ergibt. Eventuell bezuschussen auch einzelne Bundesländer, Hersteller oder Energieversorger die Anschaffung der Kleinkraftwerke – nachfragen lohnt sich.

Doch Achtung: Das Eigenheim muss einen Mindest-Jahreswärmeverbrauch aufweisen, damit die Mikro-KWK-Anlage viele Betriebsstunden erreicht, um wirtschaftlich arbeiten zu können – typisch sind etwa 4500 bis 6000 Betriebsstunden pro Jahr. Der Jahreswärmeverbrauch ist abhängig vom KWK-Anlagentyp und dessen Leistung. Generell ist es deshalb ratsam, vor dem Kauf auf Basis der Herstellerdaten und der konkreten Angebotskosten eine individuelle Wirtschaftlichkeitsberechnung durchführen zu lassen.

Für den selbst produzierten KWK-Strom erhält der Betreiber eine Vergütung sowie kleinere Zuschläge. Das seit dem 1. Januar 2016 gültige Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG 2016) vergütet den ins öffentliche Netz eingespeisten Strom aus Mikro- und Mini-KWK-Anlagen mit 8 Cent je kWh. Für den selbst verbrauchten Strom gibt es 4 Cent je kWh. Begrenzt ist die KWKG-Förderung auf 60 000 KWK-Vollbetriebsstunden (ab der Inbetriebnahme). Unterm Strich gilt deshalb auch für den Betrieb eines Kellerkraftwerks, dass es eindeutig wirtschaftlicher ist, den selbst erzeugten Strom vorrangig im eigenen Haus zu verbrauchen. Weil eine KWK-Anlage im Eigenheim in der Regel aber immer nur dann läuft und somit auch Strom erzeugt, wenn eine Wärmeanforderung besteht, kann die ergänzende Einbindung eines Batteriespeichers interessant sein.

Photovoltaik- und KWK-Anlage können sich sehr gut ergänzen: Während eine Solarstromanlage ihr Produktionsmaximum im Frühjahr und Sommer erreicht, erzeugt die KWK-Anlage in der Heizperiode den meisten Strom. Um allerdings einen auch wirtschaftlich interessanten Kombi-Betrieb zu erreichen, ist in erster Linie ein intelligentes, selbstlernendes Regelsystem notwendig. Dieses optimiert den Eigenstromverbrauch, indem es vorausschauend die passenden Stromverbraucher in Abhängigkeit vom bereitgestellten Solar- oder KWK-Strom ansteuert. Hier besteht im Moment noch viel Forschungsbedarf.

KWK-Anlagen

Kellerkraftwerk: Das Mikro-KWK „Dachs Stirling SE“ erzeugt parallel 1 kW Strom und 5,8 kW Heiz- wärme. Zum System gehören Pufferspeicher und ein 18-kW-Zusatzbrenner. Senertec
Stromerzeugende Heizung: Das Mikro-KWK-System „ecoPOWER 1.0“ verfügt über eine elektrische Leistung von 1 kW und eine Wärme­leistung von etwa 2,5 bis 28 kW mit Spitzenlastkessel. Vaillant
Das wandhängende Mikro-KWK „EcoGen WGS“ erzeugt 1 kW Strom und  bis zu rund 7 kW Heizwärme. Falls nötig, springt ein Zusatzbrenner mit bis zu 20 kW Leistung ein. Brötje
Damit die Mikro-KWK-Anlagen längere Laufzeiten erreichen, werden sie mit Pufferspeichern kombiniert. Ein 175-Liter-Modell ist beim 1-kW-System „Vitotwin 350“ (Heizleistung bis 26 kW) bereits integriert. Viessmann
Brennstoffzellen-KWK-Systeme haben einen hohen elektrischen Wirkungsgrad. Derzeit gibt es nur wenig verfügbare Produkte, wie das „Vitovalor 300-P“ (750 Watt elektrisch) mit zwei integrierten Speichern. Viessmann
In Photovoltaik- und auch in Mikro-KWK-Systemen lassen sich Batteriespeicher sinnvoll integrieren. Im Trend liegen Lithium-Modelle, die entweder kompakt gebaut sind oder sich, größer in der Form, nachträglich erweitern lassen. Sonnenbatterie