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Solarstrom selbst erzeugen und verbrauchen

- mit CarpeDiem ecoControl

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Die Vorteile der umweltfreundlichen Stromerzeugung durch Photovoltaik haben sich längst herumgesprochen. Nicht zuletzt der offensichtliche, menschengemachte Klimawandel macht deutlich, dass wir schnellstmöglich aus umweltschädlichen Technologien wie Kohle- oder Atomstromerzeugung aussteigen müssen. Dabei bietet die Photovoltaik (PV) wie keine andere Technologie die Möglichkeit, in kleinem Maßstab auf der Ebene des einzelnen Haushalts, nachhaltig Energie zu wirtschaftlichen Kosten zu erzeugen. Hier kann jeder seine persönliche Energiewende vollziehen.

Während bislang jedoch die Devise vorherrschte, das Hausdach möglichst vollflächig mit PV-Modulen zu belegen und den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen, vollzieht sich Dank stark gekürzter Einspeisevergütungen ein Paradigmenwechsel: Solarstromanlagen werden heute so konzipiert, dass der selbst erzeugte Strom möglichst vollständig auch selbst verwendet wird und nur die überschüssige Energie in das Netz eingespeist wird. So haben Sie schon heute Ihre Energiekosten im Griff und machen sich von zukünftigen Strompreissteigerungen unabhängig. In den Wintermonaten werden Sie allerdings meist Strom aus dem Netz beziehen; auch das ist wirtschaftlich sinnvoll und (insbesondere wenn Sie Ökostrom, z.B aus Windkraft beziehen) ökologisch gerechtfertigt.

Moderne, kleine PV-Anlage (3 kW  Nennleis-tung) optimiert für den Eigenverbrauch

 Auf technischer Seite wurden in den vergangenen Jahren die Voraussetzungen für kleine, maßgeschneiderte PV-Anlagen für jeden Haushalt geschaffen. Von einer 250W-Mini-PV-Anlage mit nur einem Solarmodul und integriertem Mikro-Wechselrichter bis hin zur kleinen Hausdach-Anlagen mit Kompaktwechselrichter und bis zu 10 kW Nennleistung ist für jeden Bedarf und jedes Budget die passende Lösung zu haben. Dabei ist die Qualität inzwischen auf einem solch hohen Niveau, dass für die Module und Wechselrichter bis zu 25 Jahre Garantie gegeben wird.

Kleine Solarstromanlagen werden über eine Sicherung direkt an das Hausnetz angeschlossen. Der Anteil des selbst erzeugten Stroms, der im Augenblick der Erzeugung von Stromverbrauchern in Ihrem Haushalt verwendet wird, fließt direkt an diese ab. Wird mehr Strom erzeugt, fließt dieser in das öffentliche Netz. Wird gerade weniger Strom selbst erzeugt als verbraucht, so wird Strom aus dem Netz bezogen. Ist die Anlage nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz angemeldet (was nicht zwangsweise notwendig ist), wird der in das Netz eingespeiste Strom mit derzeit 12,5 Ct/kWh vergütet. Bei durchschnittlichen Strompreisen von 28 Ct/kWh lohnt es sich also, den selbst erzeugten Solarstrom möglichst vollständig auch selbst (sinnvoll) zu verwenden.

Die notwendige Wartung der Anlage ist minimal und beschränkt sich im Wesentlichen auf die Reinigung.

Da aber, wie Abb. 2 zeigt, sowohl die Erzeugung von Solarstrom, als auch der Stromverbrauch im Haushalt über den Tag nicht gleich verteilt ist, halten sich – auf ein kurzes Zeitintervall bezogen – diese selten die Waage. Findet keine Speicherung von Energie statt, so ist die Folge, dass viel selbst erzeugter Strom un- oder nur gering vergütet ins Netz abfliesst, während vor allem in den Abend- und Morgenstunden Strom relativ teuer eingekauft werden muss.

Nach Abb. 3 werden von einem Durchschnittshaushalt, u.a. abhängig von der Anlagengrösse, lediglich ca. 30 – 60 % des Solarstroms auch selbst verbraucht.

Die entscheidende Frage ist also:

Wie kann der sinnvolle, eigene Verbrauch von selbst erzeugtem Strom gesteigert werden?

Wie bereits erwähnt, muss Strom immer im Zeitpunkt der Erzeugung durch einen Verbraucher direkt verwendet oder aber in einem Speicher zur späteren Verwendung zwischengespeichert werden.

Um nun den Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stroms zu erhöhen, können elektrische Verbraucher im Haushalt immer dann eingeschaltet werden, wenn gerade mehr Strom erzeugt, als durch andere Geräte verbraucht wird. Dies ist für erstaunlich viele Geräte ohne Einbußen von Lebensqualität möglich. So kann beispielsweise die Waschmaschine erst dann gestartet werden, wenn die Sonne kräftig Strom liefert. Oder der Kuchen im Elektroherd wird zur Mittagszeit gebacken, wenn das Maximum der Einstrahlung erreicht ist. Das Akku-Laden des Elektrofahrrads oder auch des Elektroautos kann ebenfalls oftmals zeitverzögert entsprechend dem Angebot an selbsterzeugtem Strom erfolgen.

Freilich ist es auf Dauer mühsam, dieses Einschalten von Verbrauchern manuell zu steuern. Dieses Beobachten der Erzeugungsdaten und daraus optimierte Zuschalten von Haushaltsverbrauchern kann einfach automatisiert vom CarpeDiem ecoControl Energiemanager in Verbindung mit der schaltbaren Steckdose ecoPlug erfolgen. Dazu misst ecoControl (3phasig) die Differenz zwischen dem selbst erzeugten (und nicht im Haushalt verbrauchten) und dem aus dem Netz bezogenen Strom. Ist diese Differenz positiv, wird also mehr Strom erzeugt als gerade im Haushalt verbraucht, so wird an eine Schaltsteckdose, die an beliebiger Stelle im Haus eingesteckt ist, ein Impuls gegeben, der den Verbraucher startet. Um zu verhindern, dass bereits bei einem kleinen Stromüberschuss ein grosser Verbraucher eingeschaltet wird, kann die Schwelle, ab der die Steckdose eingeschaltet wird, beliebig eingestellt werden.

Sie können beliebig viele ecoPlug - Steckdosen in Ihrem Haus installieren. Durch das Einstellen der Schwelle erreichen Sie, dass bestimmte Verbraucher vorrangig, andere nur mit niederer Priorität bedient werden.

Durch dieses optimierte Zuschalten von Verbrauchern können Sie bereits mit einfachen Mitteln den Eigenverbrauch von vorher z.B. 30 % auf > 40 % steigern.

 

Der neue Trend: PV-Thermie

Bislang galt unter umweltfreundlich eingestellten Menschen immer der Leitsatz: Strom ist zu wertvoll, um verheizt zu werden. Dies war auch vollkommen richtig, solange die Stromerzeugung auf fossilen und atomaren Kraftwerken basierte. Mit dem breiten Ausbau von erneuerbaren Energien kommt dieses Dogma aber immer mehr ins Wanken. Durch die sehr gute Ökobilanz erneuerbarer Energien in Verbindung mit drastisch gesunkenen Gestehungskosten ist es mittlerweile ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll, Solarstrom auch zur Heizungsunterstützung zu verwenden.

In den Übergangszeiten und im Sommer verhindert die PV-Heizungsunterstützung den kostenintensiven und schadstoffbelasteten Kurzzeitbetrieb Ihrer Öl-, Gas oder Holzheizung, verlängert die Wartungsintervalle sowie die Lebensdauer der Heizung.

Das ecoHeatModul lässt sich problemlos, schnell und zu sehr niedrigen Kosten in jedes bestehende und neue Heizungssystem integrieren. Der von ecoControl ermittelte Überschussstrom wird vollständig (stufenlos) an einen elektrischen Heizstab weitergeleitet, der im Trinkwasser- oder Pufferspeicher der Heizung den Solarstrom in Wärme umwandelt (ähnlich einem Tauchsieder). Dazu müssen keine Rohrleitungen aufwändig installiert werden oder Kabel neu gezogen werden. Sie schrauben einfach den Heizstab in einen vorhandenen Flansch Ihres Wärmespeicher und schliessen die Steuerleitung des ecoControl- an das ecoHeat- Modul an.

Eine weitere elegante Möglichkeit, umweltfreundlich mit PV-Strom zu heizen ist die Verwendung von Infrarot-Heizkörpern. Gespeist von Ihrem PV-Strom, sorgt ecoHeat dafür, dass überschüssiger PV-Strom vollständig in behagliche Wärme umgesetzt wird.

ecoHeat wandelt jede Stromstärke stufenlos in Wärme (oder auch Kälte → Klimaanlage) um und ver- schenkt dadurch keine Wattstunde Ihres Sonnenstroms. Es ist problemlos mit anderen Modulen der ecoControl-Familie zu betreiben und steigert Ihren Eigenverbrauch auf > 80 %!

Die ideale Kombination: Photovoltaik und Klimaanlage

Besonders gut ergänzt sich eine PV-Anlage mit einer Klimaanlage zum sommerlichen Kühlen. Da meist dann, wenn ein hoher Kühlbedarf besteht, auch die Sonneneinstrahlung hoch ist, kann der selbst erzeugte Solarstrom sinnvoll und wirtschaftlich zur Steigerung des Wohnkomforts eingesetzt werden. Dies gilt für die inzwischen angebotenen relativ kleinen Split-Klimaanlagen, wie generell für die Kombination einer PV-Anlage mit einer Wärmepumpe.

Das ecoPlug- Modul stellt dabei automatisch sicher, dass nur überschüssig erzeugter Solarstrom zu Kühlzwecken eingesetzt wird. So können Sie quasi zum Nulltarif ihren sommerlichen Wohnkomfort steigern.

Wichtige Komponente zukünftiger PV-Anlagen: Der Batteriespeicher

Mit der oben vorgestellten PV-Heizungsunterstützung ist bereits eine sehr kostengünstige Speicherung von Solarenergie in Form von warmem Heizungswasser möglich. Leider ist die gespeicherte Energie dann nur noch zu Heizzwecken nutzbar. Die elektrische Nutzung des gespeicherten Solarstroms wird durch effiziente Stromspeicher möglich, die in den vergangenen Jahren technisch sehr stark ausgereift wurden. Der ecoStore Li-Ionen-Speicher (LiFePO4) erlaubt die flexible Speicherung des Sonnenstroms, der dann bei Bedarf wieder ausgelesen werden kann und für jede elektrische Anwen- dung zur Verfügung steht. Im Gegensatz zu manchen Wettbewerbsprodukten wird dieser Speicher einfach an das her- kömmliche 230V-Wechselstromnetz angeschlossen und von ecoControl gesteuert. Dieser direkte Anschluss an das Wechselstrom-Hausnetz ("AC-Kopplung") macht Sie in Speicherfragen völlig unabhängig vom Aufbau der PV-Anlage (im Grunde können Sie die Energie jedes Kleinkraftwerkes, also auch von Windkraft oder Blockheiz-Kraftwerken speichern) und sichert Ihnen maximale Flexibilität für die Zukunft.

So lädt jeder überschüssig selbst erzeugte Strom, der nicht anderweitig direkt verwendet wird (z.B. auch mit dem ecoPlug-Modul), den Akku auf. Steht kein Solarstromüberschuss mehr zur Verfügung und „droht“ ein Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz, so wird der Akku wieder entladen und dem 230V-Hausnetz zur Verfügung gestellt.

Das Laden und Entladen des Akku erfolgt verlustarm (Zyklen-Wirkungsgrad > 80%). In der Basisausführung hat ecoStore eine Kapazität von ca. 2 kWh (80% Entladetiefe). Damit kann z.B. ein 4-Personenhaushalt seinen durchschnittlichen Energiebedarf von Sonnenuntergang bis zum Sonnenaufgang am nächsten Morgen abdecken. Scheint die Sonne für längere Zeit nicht, so muss Strom aus dem Netz bezogen werden. Die Basisausführung kann modular beliebig erweitert werden, je nach Erfordernis oder Budget.

Die Lebensdauer des Akku beträgt durchschnittlich ca. 15 Jahre (ca. 5000 Ladezyklen). ecoStore kann natürlich mit allen anderen Komponenten der ecoFamilie betrieben werden.

Der ecoControl Energieoptimierer von CarpeDiem holt das Maximum aus Ihre Photovoltaik-Anlage oder Ihrem Mikro- BHKW heraus und ist die umfassende Lösung zur eigenen Verwertung Ihres selbst erzeugten Stroms: mit minimalem Installationsaufwand, minimalen Kosten und ohne viel SchnickSchnack, dafür aber maximal robust in der Arbeitsweise und mit maximaler Datensicherheit. Fordern Sie detaillierte Informationen an.

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