In den Zeiten von steigenden Energiepreisen ist die Nachfrage an Solar- bzw. Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) für die Erzeugung von Solarstrom extrem gestiegen. Bisher habe ich dazu kein Praxisbeispiel veröffentlicht, wie erzeugter Solarstrom für den Eigenverbrauch genutzt werden kann.
Zielsetzung und Abgrenzung der Nutzung des erzeugten Solarstroms
Mein Beitrag fokussiert sich auf den bestmöglichen Eigenverbrauch von Solarstrom ohne nennenswerte Einspeisung in das öffentliche Stromnetz. Auch geht das Praxisbeispiel nicht darauf ein, den erzeugten Solarstrom in Stromspeichern zwischen zu speichern.
Aufbau und Umsetzung der Solarstromerzeugung und Nutzung
Damit Ihr einen Überblick zum Aufbau der genutzten Hardware und dem Ergebnis bekommt, soll das Schaubild als Einstieg dienen. Die abgebildeten Module und Komponenten sind so im Einsatz.
Wie wird Solarstrom erzeugt und genutzt?
Genutzt werden 2 Solarzellen mit je 330Wp (watt piek), ausgerichtet nach Süd-Ost und Süd-West. Real liefern die 2 Zellen bei optimaler Sonneneinstrahlung jeweils ca. 300 Watt. An jede Solarzelle ist ein Wechselrichter (Inverter) angeschlossen, um die erzeugte Gleichspannung in die Nennspannung von 230V zu wandeln.
Die erzeugte Leistung beider Solarzellen wird anschließend durch einen Zähler (EASTRON SDM120 Modbus) erfasst. Diese Daten lassen sich via Modbus-TCP/IP auslesen, auf einen RaspberryPi mit ioBroker speichern und entsprechen anzeigen. Über eine entsprechende Absicherung (10A) wird die erzeugte Energie in das 230V-Hausnetz am Zählerplatz, in meinem Bsp. auf L1, eingespeist.
Im Zählerschrank befindet sich der „ATON CAN-EZ3A“. Dieser Energiezähler erfasst elektrische und thermische Energieströme über 3 angeschlossene Klemmwandler (Stromsensoren). Der CAN-Energiezähler wird mit L1 bis L3 und dem N-Leiter angeschlossen und ist jeweils mit einer 2A-Sicherung abgesichert.
Im Keller befindet sich ein Pufferspeicher (Warmwassertank), welcher bisher immer mit einer Ölheizung auf Temperatur gebracht wurden ist. An dieser Stelle ist zusätzlich der „ATON EHS-R“ verbaut. Der EHS-R ist ein stufenlos regelbarer Heizstab von 50 Watt bis 3000 Watt.
Beide ATON-Geräte sind über eine Funkverbindung (868 MHz) verbunden, tauschen in Echtzeit Daten aus und regeln entsprechend nach.
Was passiert bei Sonneneinstrahlung?
Beide Solarzellen liefern Energie und der Wert wird im SDM120 fortlaufend aufgezeichnet. Der ATON-Energiemesser im Zählerschrank erfasst die aktuelle Energieaufnahme im Haus und erfasst zusätzlich die erzeugte Leistung über die Solarzellen. Liefern diese weniger Energie als aktuell bezogen wird, bleibt der Heizstab aus.
Liefern die Photovoltaik-Zellen aber mehr Energie als derzeit benötigt, wird der Heizstab zugeschaltet und zieht nur soviel Energie, wie die Differenz zwischen erzeugtem und aktuell erforderlichem Verbrauch im Haus ist. Das Ziel ist, die produzierte Energie bestmöglich zu nutzen und durch die Zuschaltung des Heizstabs keine Energie aus dem öffentlichen Stromnetz zu beziehen.
Welche Komponenten wurden im „Praxisbeispiel: Photovoltaik – Eigenverbrauch von Solarstrom“ genutzt?
- 2x Solarzellen Typ: Maysun Solar und die Umrichter von TSOL
- 2x EASTRON SDM120 Modbus 1-Phasen Zweirichtungs-Wechselstromzähler
- 1x ATON CAN-Energiezähler CAN-EZ3A
- 1x ATON PV-Heizstab ATON EHS-R
- 1x Raspberry Pi 3B+ mit ioBroker und Modbus-Adapter
Vorteile und Mehrwerte beim Eigenverbrauch von Solarstrom
Die Nutzung von Solarzellen ist bis zu einer Leistung von max. 600 Watt mit einer entsprechenden Registrierung beim Energieversorger möglich. Die Meldung erfordert keinerlei Freigabe. Kosten fallen dafür auch keine an, wenn Ihr in der Vorgabe bleibt.
Der Eigenverbrauch der produzierten Energie ist die beste Möglichkeit, die Stromkosten zu senken. Eine bewusste bzw. gewollte Einspeisung ins öffentliche Stromnetz ist durch die geringe Vergütung nicht lohnenswert.
Durch die 2 Solarzellen wird die Grundlast, also die Standby-Geräte jeglicher Art, tagsüber mit Strom versorgt. Existiert ein Energieüberschuss, wird dieser über den ATON-Heizstab verbraucht und im Pufferspeicher warmes Wasser vorgehalten. Der Effekt ist in den Sommermonaten in der Form zu spüren, dass die Ölheizung in dieser Zeit fast nie läuft.
Die Anschaffungskosten für die Photovoltaik-Komponenten und der ATON-Hardware mit den Modbus-Zählern beläuft sich ohne Installationskosten auf ca. 1.500 €. Die Einsparung tritt an 2 Stellen auf – Der Ölkessel läuft in den Sommermonaten kaum, was den Heizöl-Verbrauch spürbar senkt. Der produzierte Solarstrom führt zu ca. 1/3 weniger Energiebezug aus dem öffentlichen Netz. Eine Amortisierung tritt bei Betrachtung beider Faktoren nach ca. 2 Jahren ein.
Hallo Christian,
toller Beitrag! Bringen die 660 Wp den 3 Kw Heizstab wirklich zum „Laufen“ ? Der größte Anteil wird doch wohl durch die Grundlast im Haus verbraucht. Da bleiben höchstens 300 Watt für den Heizstab übrig um warmes Wasser zu erzeugen. Wieviel Liter können da noch auf eine Temperatur von 40-50 Grad erhitzt werden?.Besser wäre doch eine 3KW oder 3,5 KW- Anlage samt Wechselrichter zu installieren um dann die volle Leistung des Heizstabes auszunutzen und mit dem Grundlastverbrauch im Haus von ca. 300 Watt damit eine Nulleinspeisung zu realisieren
Gruß Robert.
Hi Robert,
schön, dass Dir der Beitrag gefällt! Generell kann ich sagen: Ja, der Heizstab „läuft“.
Die Grundlast vom Haus beträgt keine 300 Watt, sondern ca. 200 Watt, manchmal auch nur 150 Watt. Die Grundlast ist ja bei jedem unterschiedlich.
Ich wollte mit den 660 Wp die erzeugte Energie nutzen, um die Hauslast darüber zu kompensieren. Zusätzlich „verbrennt“ der Heizstab die übrige Energie und erhitzt das Wasser (ca. 280 Liter) im Pufferspeicher. Klappt in meinem Anwendungsfall sehr gut.
Natürlich kannst Du mehr Photovoltaik installieren und über die 660 Wp gehen. Das wollte ich bewusst nicht, weil ich kein Kleinunternehmer werden wollte, was beim Überschreiten des Werts passiert.
Wie würdest Du mit Deinen Gegebenheiten das bei Dir umsetzen? Wie hoch ist Deine Grundlast im Haus?
Viele Grüße, Christian
Hallo Christian,
danke für deine Antwort. Ich habe meine Heizungssteuerung komplett über 2 UVR’s der Fa. TA realisiert. Nur an den ATON Heizstab hab ich mich noch nicht so richtig herangetraut. Wollte schon einen ELWA Heizstab oder einen polnischen Regler besorgen. Aber erst durch deinen Beitrag wurde mir klar, dass man zwei Fliegen mit einer Klappe erschlagen kann. Decken der Grundlast (bei mir um die 300-400 Watt) und Trinkwassererwärmung. Aktuelle betreibe ich eine 16m² thermische Solaranlage auf dem Westdach welche auch ganz gut funktioniert. Aber die Ost-und Südsonne würde ich gerne mittels PV und Heizstab noch mitnehmen und im oberen Bereich des Pufferspeichers den Wasservorrat (150l) zur Trinkwassererwärmung mittels Frischwasserstation erwärmen. Ich befürchte, dass da die 660 Watt abzgl. Grundlast nicht reichen. Leider bekommt man das ATON-Set derzeit gar nicht. Meine Idee wäre ca. 3KWp PV zu installieren und mittels eines günstigen 1-phasigen Wechselrichters über den Energie Manger im Haus zu verbraten. (Grundlast Haus (im Sommer höher da Pumpen etc. laufen)) und den Rest in den Heizstab. Das dürfte wohl aufgehen. Könntest du mir evtl. eine Hilfestellung zum Anschluss des Energie Mangers im Zählerkasten geben, wenn ich dir eine genaue Abbildung sende? Gerne kann ich auch mehr Details zur Heizungsanlage senden (Evtl. über eine email)
Gruß Robert
Hi Robert,
das stimmt, einen ATON zu bekommen ist aktuell sehr schwierig. Mit UVR meinst du sicher einen „Frei programmierbarer Universalregler“, welche dann deine thermische Solaranlage, sprich Warmwasser-Erzeugung regelt?
Eine Hilfestellung kann sich sicher geben, die nicht zu verwechseln ist mit einer Beratung oder einer klaren Empfehlung. Das Anschließen eines Energie Managers (Smart Meter) sollte nur von Fachpersonal ausgeführt werden (Elektrische Gefahr). Grundsätzlich ist das Abgreifen der 3 Leiter und der Anschluss des Smart Meter überschaubar im Aufwand. Ich habe dazu vor einiger Zeit berichtet: https://heimnetzen.de/blog/elgris-smart-meter-installieren-mit-iobroker/ Schau gern mal rein.
Viele Grüße, Christian
Hallo ich habe genau das gleiche vor. Und habe auch nur eine Balkonkrafzwerk. Besitze schon Pufferspeicher wegen stückholz Heizung und solarthermie. Jetzt möchte ich auch pv Überschuss in den Puffer laden. Wie machst du das alles mit dem ioBroker wenn zb Puffer schon warm ist wie bei mir dann solarthermie Anlage ja bei Sonne gut funktioniert aber halt nicht ausreichend in der Übergangszeit ist. Also was kann das Modul zum pv Überschuss erfassen noch alles schalten kann man zb nen em23 oder sma Home Manager damit ersetzen und diverse andere Steckdosen oder Verbraucher schalten. Über den ioBroker
Hallo Francesco,
der EHS-R schaltet intelligent den PV-Überschuss in den Pufferspeicher. Dieser ist direkt montiert – Bild „Pufferspeicher mit ATON EHS-R“.
Der ioBroker erfasst nur die erzeugen PV-Werte und die Verbrauchswerte. Er schaltet keine Energie und dient aktuell zur Visualisierung.
Der EM23 oder das SMA Smart Meter und evtl. auch das von mir genutzte elgris Smart Meter erfassen den Gesamtverbrauch über alle 3 Phasen (L1, L2 & L3). In meinem Anwendungsfall benötigst du diese Geräte nicht, weil der Energiezähler CAN-EZ3A das übernimmt. Alle Details die der ATON kann, findest du hier: https://www.ta.co.at/x2-energiemanagement/
Viele Grüße, Christian
Danke für die Antwort. Weist du wo der Stab noch zu erwerben ist.
Hi Francesco,
leider sind das Set oder die einzelnen Komponenten aktuell nicht verfügbar. Die Lieferzeiten gehen dabei von 10 Wochen bis Ende Dezember für den CAN-Energiezähler CAN-EZ3A und Heizstab ATON EHS-R. Gekauft habe ich in dem Shop, den ich verlinkt habe.
Viele Grüße, Christian
Alles klar. Danke