FAQ zum Unabhängig­keitsrechner

Mit unserem Unabhängigkeitsrechner können Sie mit wenigen Klicks abschätzen, wie viel Prozent Ihres Strombedarfs Sie durch ein PV-Batteriesystem selbst decken können. Sie müssen lediglich die folgenden 3 Werte über die Schieberegler oder Eingabefelder angeben:

• Jahresstromverbrauch: Geben Sie zunächst den jährlichen Stromverbrauch Ihres Wohngebäudes an. Den Stromverbrauch der vergangenen Jahre können Sie den Rechnungen Ihres Stromversorgers entnehmen. Wir empfehlen, mögliche Änderungen des Stromverbrauchs in der Zukunft zu berücksichtigen.
• PV-Leistung: Hier ist die Größe der PV-Anlage anhand der Nennleistung der PV-Module einzutragen. Pro 1 kW PV-Leistung benötigen Sie eine Dachfläche von etwa 5 m² bis 10 m².
• Nutzbare Speicherkapazität: Der Energieinhalt des Batteriespeichers wird meist als nutzbare Speicherkapazität angegeben. Die nutzbare Kapazität eines Batteriespeichers finden Sie auf dem Datenblatt.

Indem Sie die PV-Leistung und nutzbare Speicherkapazität anpassen, können Sie schnell herausfinden, wie sich dadurch die Höhe der zu erwartenden Eigenversorgung Ihres Einfamilienhauses ändert.

Der Un­ab­hän­gig­keits­rechner ermittelt den in Einfamilienhäusern zu erwartenden Autarkie­grad und Eigen­verbrauchs­anteil:

• Der Autarkiegrad gibt den Anteil des Stromverbrauchs an, der durch das PV-Speichersystem versorgt wird. Hierzu trägt entweder der zeitgleiche Direktverbrauch des Solarstroms oder die Entladung des Batteriespeichers bei. Je höher der Autarkiegrad ist, desto weniger Energie müssen Sie aus dem öffentlichen Stromnetz beziehen.
• Der Eigenverbrauchsanteil beschreibt den Anteil des produzierten Solarstroms, der im Haus verbraucht wird. Zum Eigenverbrauch trägt neben der zeitgleichen Nutzung des Solarstroms im Haus durch die Stromverbraucher auch die Ladung des Batteriespeichers bei. Je höher der Eigenverbrauchsanteil ist, desto weniger Solarstrom wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Zusätzlich können Sie anhand der Größe der einzelnen Ringsegmente detailliert analysieren, wie sich die Energieflüsse in der Jahresbilanz zusammensetzen. Das dunkelgrüne Ringsegment gibt den Anteil der Batterieentladung an der Stromversorgung an. Anhand dessen können Sie den Beitrag des Batteriespeichers zur Steigerung des Autarkiegrads ablesen.

Der Unabhängigkeitsrechner kann auch bei der groben Speicherauslegung helfen. Wenn Sie die nutzbare Speicherkapazität ändern, können Sie die für Ihren gewünschten Autarkiegrad erforderliche Batteriegröße ablesen. Die vollständige Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz ist mit sinnvoll dimensionierten Batteriespeichern nicht möglich.

Je größer die PV-Anlage ist, desto mehr Solarstrom wird in das Netz eingespeist. Dies wiederum reduziert die CO₂-Emissionen im deutschen Kraftwerkspark. Eine 10-kW-PV-Anlage kann die CO₂-Emissionen in Deutschland um rund 5 t pro Jahr reduzieren. Mit jedem weiteren kW PV-Leistung auf dem Dach kommen jährlich etwa 0,5 t dazu. Folglich sollten Sie mit Blick auf Ihre persönliche CO₂-Bilanz eine möglichst große PV-Anlage installieren. Es lohnt sich also, bei der Systemauswahl nicht nur auf den Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad zu schauen.

Eine 10-kW-Anlage belegt auf Einfamilienhäusern je nach Gegebenheiten vor Ort eine Dachfläche von 50 m² bis 100 m². Ist noch mehr Platz auf Ihrem Dach vorhanden, sollten Sie diesen ebenfalls zur Solarstromproduktion nutzen. Dabei müssen es nicht immer nur nach Süden ausgerichtete Dachflächen sein. Auch auf Ost- und Westdächern können Sie noch akzeptable Solarstromerträge von jährlich über 800 kWh/kW erreichen. Selbst PV-Anlagen auf flach geneigten Norddächern sind kein Tabu mehr.

Der Einsatz eines Batteriespeichers ist nur sinnvoll, wenn die PV-Anlage groß genug ist und tagsüber ausreichend Solarstromüberschüsse anfallen. Ist der Batteriespeicher im Verhältnis zur PV-Anlage überdimensioniert, wird er zu selten vollständig be- und entladen. Daher sollten Sie bei der Speicherdimensionierung darauf achten, dass die nutzbare Speicherkapazität 1,5 kWh je 1 kW PV-Leistung nicht überschreitet.

Des Weiteren müssen Sie die Größe des Batteriespeichers an den Strombedarf anpassen. Nutzbare Speicherkapazitäten deutlich oberhalb des nächtlichen Strombedarfs steigern den Autarkiegrad nur wenig. Wir empfehlen daher eine nutzbare Speicherkapazität von maximal 1,5 kWh je 1000 kWh Jahresstromverbrauch. Aus energetischer Sicht ist es besser, wenn Sie unter diesem Schwellenwert bleiben. Dieser Wert entspricht etwa dem durchschnittlichen Stromverbrauch von Einfamilienhäusern in den Nachtstunden. Weitere Empfehlungen zur Auslegung von Solarstromspeichern finden Sie in diesem Fachartikel.

Die im Unabhängigkeitsrechner hinterlegten Ergebnisse basieren auf der Simulation des Betriebsverhaltens von unterschiedlich dimensionierten PV-Batteriesystemen. Konkret wurden für jede Konfiguration die Energieflüsse in einem Einfamilienhaus in minütlicher Auflösung über ein gesamtes Betriebsjahr simuliert. Der zeitliche Verlauf der PV-Leistungsabgabe wurde auf Basis von Messdaten einer Wetterstation des Deutschen Wetterdienstes (DWD) in Brandenburg berechnet.

Das verwendete elektrische Lastprofil eines Einfamilienhauses wurde der Richtlinie VDI 4655 entnommen. Der Haushalt hat weder eine Wärmepumpe noch ein Elektroauto. Insgesamt wurden über 25 000 unterschiedliche Systemkonfigurationen simuliert. Der Unabhängigkeitsrechner ermittelt den Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad auf Basis der vorab berechneten Simulationsergebnisse, die in Tabellen hinterlegt sind. Detaillierte Informationen zu den Berechnungsgrundlagen finden Sie in dieser Masterarbeit.

Folgende Rahmenbedingungen wurden bei der Simulation der PV-Anlage berücksichtigt:

• Die PV-Anlage befindet sich auf einem um 35° geneigten Süddach.
• Die PV-Anlage wird nicht durch Verschattungen beeinträchtigt.
• Die AC-Nennleistung des PV-Wechselrichters entspricht der DC-Nennleistung des PV-Generators.
• Unter Berücksichtigung der verwendeten Eingangsdaten und getroffenen Annahmen resultiert ein Jahresertrag der PV-Anlage von 1024 kWh/kW.

Das AC-gekoppelte Lithium-Ionen-Batteriesystem wurde auf Basis der folgenden Annahmen modelliert:

• Aufgrund der zyklischen und kalendarischen Alterung des Batteriespeichers nimmt dessen Kapazität während der Nutzung ab. In den Berechnungen wurde daher berücksichtigt, dass im Mittel während des Betriebszeitraums nur 90 % der nutzbaren Speicherkapazität des Batteriespeichers tatsächlich verfügbar sind.
• Der mittlere Wirkungsgrad des Batteriespeichers beträgt 95 %. Die Umwandlungsverluste des Batteriewechselrichters im Lade- und Entladebetrieb wurden vereinfacht mit einem konstanten Wirkungsgrad von 94 % abgebildet. Somit werden durchschnittlich 83,9 % der Energie, die das Batteriesystem AC-seitig aufgenommen hat, wieder bereitgestellt.
• Die nominale AC-Leistung des Batteriewechselrichters wurde mit 1 kW pro kWh nutzbarer Speicherkapazität angenommen.

Neben den im Unabhängigkeitsrechner berücksichtigten Parametern bestimmen weitere Einflussgrößen die Höhe des erreichbaren Eigenverbrauchsanteils und Autarkiegrads. Zum einen ist der individuelle zeitliche Verlauf des Stromverbrauchs von Bedeutung, der vom Verbrauchsverhalten der Personen und der Geräteausstattung des Haushalts abhängt. Vor allem in Wohngebäuden mit Wärmepumpen und Klimaanlagen treten große jahreszeitliche Unterschiede im Stromverbrauch auf.

Zum anderen variiert der zeitliche Verlauf der PV-Leistungsabgabe, der von der Ausrichtung und Neigung der PV-Anlage und vom Anlagenstandort abhängt. Hinzu kommt der Einfluss von Verschattungen der PV-Anlage. Die genannten Faktoren können im Vergleich zu dem vom Unabhängigkeitsrechner ermittelten Autarkiegrad und Eigenverbrauchsanteil zu Abweichungen führen. Die im Unabhängigkeitsrechner hinterlegten Berechnungsergebnisse sind mit Durchschnittswerten vergleichbar und können daher nur eine erste Orientierung geben.

Wenn Sie die Höhe Ihres Stromverbrauchs nicht kennen, können Sie auf Durchschnittswerte zurückgreifen. Gemäß dem Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) kann der jährliche Stromverbrauch anhand der im Haushalt lebenden Personen wie folgt abgeschätzt werden.

Die Berechnungsergebnisse, auf die der Unabhängigkeitsrechner zugreift, sind in Tabellen gespeichert. Um Ihnen akzeptable Ladezeiten der Webseite bieten zu können, müssen die vom Webserver bereitgestellten Tabellen möglichst klein sein. Aus diesem Grund ist der zulässige Wertebereich der einzelnen Eingabeparameter eingeschränkt. Der Unabhängigkeitsrechner stellt daher Berechnungsergebnisse nur bis zu einer PV-Leistung von 20 kW bereit. Dies soll Sie jedoch nicht davon abhalten, eine höhere Leistung zu installieren, sofern Ihr Dach Platz für eine größere PV-Anlage bietet.

Die Größe der im Unabhängigkeitsrechner hinterlegten Ergebnistabelle hängt unter anderem davon ab, wie sehr sich der zulässige Minimalwert des jährlichen Stromverbrauchs vom Maximalwert unterscheidet. Kleinere oder größere Eingabewerte würden die Tabellengröße und damit die Ladezeit der Webseite deutlich erhöhen. Haushalte mit einem besonders hohen jährlichen Stromverbrauch von über 10 000 kWh haben zudem oft ein Stromverbrauchsprofil, das stark von durchschnittlichen Haushaltslastprofilen abweicht. Der Unabhängigkeitsrechner ist daher nicht für die Abschätzung des Autarkiegrads und Eigenverbrauchsanteils in Einfamilienhäusern mit jährlichen Stromverbräuchen oberhalb von 10 000 kWh geeignet.

Die Berechnungsergebnisse des Unabhängigkeitsrechners sind typisch für Einfamilienhaushalte, die weder eine Wärmepumpe noch ein Elektroauto besitzen. Wie sich der Betrieb der Wärmepumpe auf den tages- und jahreszeitlichen Verlauf des Stromverbrauchs eines Einfamilienhauses und damit auf die Höhe des erreichbaren Autarkiegrads auswirkt, hängt von vielen Faktoren. Vor allem der Dämmstandard sowie die Wärmepumpenregelung variieren je nach Gebäude.

Der zeitliche Verlauf der Leistungsaufnahme einer Wandladestation (Wallbox) wird unter anderem von folgenden Faktoren beeinflusst:

• Fahrzeugtyp
• Ankunfts- und Standzeit des Elektroautos
• Anzahl der im Haushalt vorhandenen Elektroautos
• Täglich zurückgelegte Strecke
• Minimale und maximale Leistung der Wandladestation
• Anteil der Ladevorgänge, die auswärts stattfinden

Im Gegensatz zum Stromverbrauch der klassischen Haushaltsgeräte variiert der Stromverbrauch eines Elektroautos stark je nach Haushalt. Zur Abschätzung der Eigenversorgung in Privathaushalten mit Wärmepumpe und Elektroauto sollten Sie daher nicht den Unabhängigkeitsrechner, sondern z. B. das Solarstromer-Tool oder den Solarisator nutzen.

Ja, Sie können den Unabhängigkeitsrechner gerne verlinken. Nutzen Sie dazu den folgenden Link: https://solar.htw-berlin.de/rechner/unabhaengigkeitsrechner/