Funktionsweise PV-Überschussverwertung & Eigenverbrauchsoptimierung

Jedes Haus ist in Bezug auf Bauweise, Dämmung etc. anders:
Besser gedämmte Gebäude benötigen weniger Heizenergie als schlecht bzw. ungedämmte Gebäude. Eine auf einem steilen Schrägdach montierte PV-Anlage liefert im Winter größere Erträge als Anlagen mit einem geringeren Neigungswinkel. Große Dachflächen bieten mehr Potential für leistungsstarke PV-Anlagen als kleine.
Äußere Umstände, wie beispielsweise Verschattungen durch Bäume und benachbarte Gebäude, haben in saisonaler Abhängigkeit Einfluss auf tägliche und stündliche Erträge bzw. Überschüsse. Manche Gebäude bieten wiederrum mehr Speicher-Energiemassen in sich als andere.
 
Kurzum, das Thema Photovoltaik ist äußerst komplex und trotzdem einfach zugleich.
Unter dem Motto „Nutzen, was da ist“ kann in der Praxis meist das Beste herausgeholt und umgesetzt werden.
 
Saisonalität und Rentabilität

Wie eingangs erläutert, verhält sich jedes Gebäude (Dämmung, Speichermassen, etc.) in Kombination mit der jeweiligen PV-Anlage (Größe, Ausrichtung, Einspeisetarif, etc.) anders.
Aus diesem Grund kann die Rentabilität einer PV-Anlage nicht pauschal bestimmt werden. Allerdings kann festgehalten werden, dass die Überschussverwertung in Form von Wärmeenergie und Wärmespeicherung speziell in den Übergangszeiten (September bis Mitte November und ab Mitte Februar bis April) ihre Stärken ausspielen kann. Wenn die Tage schon länger sind, stehen in vielen Gebäuden nutzbare PV-Überschüsse zur Verfügung. Bei gleichzeitig nicht zu tiefen Außentemperaturen (= Wärmeverlusten) lässt sich je nach Auslegung, ein beträchtlicher Anteil der benötigten Heizenergie selbst produzieren und gleichzeitig die Abhängigkeit von Fremd-Energieversorgern reduzieren.


Wie funktioniert die Überschussverwertung?

Im ersten Schritt muss der Überschuss gemessen und erkannt werden. Die Messung erfolgt dabei über smarte Zähler in den Zuleitungen. Die gemessenen Werte werden im zweiten Schritt vom Energie-/Lastenmanagement weiterverarbeitet. Viele Anbieter von Wechselrichtern haben das Erkennen von Lastmanagement-Funktionen bereits in ihren Geräten integriert. Zudem gibt es spezielle Energiemanager, welche ein Lastmanagement haben und Überschüsse messen bzw. die entsprechenden Signale ausgeben können.
 
Im dritten Schritt werden diese Signale an die Regelung der Elektroheizung weitergegeben, welche wiederum die entsprechenden Verbraucher (Elektroheizung) ansteuert.
Gängige, frei programmierbare Bus- und Smart Home-Systeme können für diesen Schritt eingesetzt werden.

 
Symboldarstellung für Anlagen ohne und mit Überschussverwertung
Nachstehende zwei Grafiken zeigen den Unterschied des Eigenverbrauchs einer PV-Anlage in einem Einfamilienhaus an einem Sonne/Wolke Tag Mitte Februar mit und ohne Überschussoptimierung.

Beispiel 1: ohne optimierten Eigenverbrauch (Symboldarstellung)
 
 
Die Grafik zeigt, dass bereits im Februar ein großer Teil der erzeugten Energie durch die Haushaltsgeräte im Zeitraum der Erzeugung nicht selbst genutzt werden kann und eine Einspeisung ins Netz erfolgt.


Beispiel 2: mit Elektroheizung zur Überschussverwertung (Symboldarstellung)



Die Grafik zeigt, dass die überschüssige Energie mit elektrischen Heizsystemen in Bauteilen des Gebäudes oder Warmwasser gespeichert werden kann und somit der Überschuss an diesem Tag großteils sinnvoll verwertet wurde. Die gespeicherte Wärmeenergie wird wieder langsam an die Räume abgegeben bzw. wird das erzeugte Warmwasser als Brauchwasser verwendet.

Anmerkung:
Ein 100%iger Eigenverbrauch wird in der Jahresbetrachtung ohne große, zusätzliche Energieabnehmer wie Elektrofahrzeuge nicht möglich sein, da die erzeugte Energiemenge in den Sommermonaten bei gleichzeitig geringerem Energieverbrauch dies nahezu unmöglich macht. Eine Optimierung und somit schnellere Amortisation der PV-Anlage und sehr geringe Betriebskosten des Gebäudes sind jedoch möglich.

Elektroheizgeräte zur Überschussverwertung

Alle Elektroheizsysteme, die zur gezielten Überschussverwertung eingesetzt werden können, haben eines gemeinsam: sie benötigen eine intelligente Steuerung und Regelung, um effizient arbeiten zu können.

Zunächst einmal muss definiert werden, welche Elektroheizungen sich zur Überschussverwertung eignen. Ein wichtiges Kriterium, welches unbedingt im Vorfeld geklärt bzw. berücksichtigt werden sollte, ist, dass sich der ständig intermittierende Taktbetrieb (Sonne-Wolke-Sonne-Wolke) nicht negativ auf die Lebensdauer des Gerätes auswirkt.
 
Besonders gut eignen sich Infrarot-Heizpaneele, Teilspeicher-Heizmatten oder „intelligente“ Heizstäbe zur Verwertung von Überschüssen.
 
Eine detaillierte Beschreibung dieser drei Möglichkeiten finden Sie im weiterführenden Artikel „Elektroheizsysteme zur PV-Überschussverwertung“.

Gründe für die PV-Eigenverbrauchsoptimierung finden Sie in unserem Artikel "​PV-Überschussverwertung und Eigenverbrauchsoptimierung" Autor: Roman Kräuter