Mit einerPhotovoltaikanlage möchte man als Kunde möglichst viele Verbraucher autonom betreiben, kann den Verbrauch aber nur bedingt an die Verfügbarkeit des PV-Stroms anpassen. Speicherlösungen bieten die Möglichkeit die zeitliche Verschiebung von PV-Angebot und Verbrauch auszugleichen und damit den Autonomiegrad und die Kosteneinsparungen deutlich zu erhöhen.
Installiert man z.B. eine 5 kWp Photovoltaikanlage auf ein durchschnittliches Einfamilienhaus, so kommt man in der Regel auf einen Eigenverbrauch von rund 30%. Interessierte Bewohner passen unter Umständen ihre Lebensgewohnheiten an die Sonnenstromproduktion an, waschen ihre Wäsche oder Geschirr gezielt in einer Sonnen-Optimalen Zeit und erreichen somit ein paar Prozentpunkte mehr an Eigenverbrauch. Spätestens mit einer ernüchternden Abrechnung der eingespeisten Energie durch den Energieversorger erwachen viele Photovoltaikanlagenbesitzer und fragen sich, wie kann man auf einfache Art und Weise seinen Eigenverbrauch erhöhen?
Dazu haben wir ein Einfamilienhaus miteiner 5 KWp Anlage mit Süd-Ausrichtung und 15° Neigung im südbayrischen Raum unter die Lupe genommen. Das Gebäude ist ein klassisches Einfamilienhaus und wird von 2 Erwachsenen und 2 Kindern bewohnt.
Welche Optionen der Energiespeicherung gibt es?
Grundsätzlich stehen heute 2 Varianten der Energiespeicherung zur Verfügung. Entweder kann die Energie in einem Batteriespeicher oder in einer Power-To-Heat Lösung, also im Warmwasser oder als Heizwärme im Gebäude, gespeichert werden.
1. Der Batteriespeicher:
Eine Batterie speichert die elektrische Energie direkt. Bei den Batteriespeichern gibt es neben der Lebensdauer (Ladezyklen), die wir hier nicht betrachten, vor allem 3 Kennzahlen die wichtig für die Erhöhung des Eigenverbrauches sind.
- Die Lade- bzw. Entladeleistung: Diese gibt an, wie rasch die Energie in den Speicher geladen und wieder freigegeben werden kann. Eine handelsübliche Batterie kann mit ca. 2 kW geladen und entladen werden ohne zu überhitzen. Steht in einer Photovoltaik-Phase deutlich mehr Leistung an, kann diese dem Speicher nicht zugeführt werden. In der unten angeführten Grafik sehen wir bei unserem Musterhaus, dass ein Gesamtüberschuss von 3587 kWh/a zur Verfügung steht. Fast 90% dieses Überschusses sind unter 2 kW, eine Ladeleistung von 2 kW ist somit ausreichend.
- Die Speicherkapazität: Diese gibt an, wie viele Energie (kWh) im Speicher eingespeist werden kann. Eine übliche Größe liegt hier bei 5 kWh bis 7 kWh. Die Balken im Diagramm unten zeigen den Gesamtüberschuss, den Überschuss kumuliert je Tag unter 5 kWh und unter 7 kWh. Je nach Größe des Batteriespeichers kann somit ein Überschuss von 1444 kWh/a bzw. von 1905 kWh/a zusätzlich gespeichert werden. Zu beachten ist, dass ein Batteriespeicher Umwandlungs- und Standbyverluste von ca. 10% hat.
Es ergibt sich somit folgende Situation:
| Speicherkapazität und Autonomiegrad | Eigenverbrauch | Autonomiegrad |
| Ohne Batteriespeicher | 1467 kWh/a | 29% |
| Batteriespeicher 5 kWh | 2911 kWh/a | 55% |
| Batteriespeicher 7 kWh | 3035 kWh/a | 63% |
Für einen Batteriespeicher, z.B. der TESLA Powerwall mit 5 kWh, entstehen Kostenvon ca. 6.000 €. Mit dieser Investition ist eine Erhöhung des Eigenverbrauches von 1444 kWh/a möglich, was aber letztlich eine Amortisationszeit von 19 Jahren bedeutet.
2. PV-Energie im Warmwasserspeicher und Heizsystem speichern:
Das Warmwasser und das Heizsystem stellen einen idealen Speicher für die PV-Anlage dar. Es können große Energiemengen bei geringen Investitionskosten gespeichert werden, was eine kurze Amortisationszeit zur Folge hat. Im Folgenden beleuchten wir die Details zur OVUM NHWP als Speicherlösung.
Hier die Eckdaten:
- Kompaktwärmepumpe NHWP06-S
- Integrationen alle Systemkomponenten im Thermotresor (Gehäuse)
- Wasserspeicher mit500 Ltr.
- 20 kWh Speichervolumen
- Frischwassersystem mit Warmwasserbereitung für bis zu 8 Personen
- Heizkreisabgang für max. 9,5 kW (ca. 270 m² Wohnfläche bei Niedrigenergiehausniveau)
- Stufenlos modulierende Wärmepumpe für einen PV-Bereich von 500W bis 3500W
- Elektroheizstab für Spitzen-PV-Angebote: 4 kW
- Automatisches Anpassen der Heizleistung an das Angebot der Photovoltaikanlage
- Lade- und Entladetechnik
Wieviel überschüssige PV-Energie die NHWP tatsächlich für die Warmwasserbereitung und Heizung im Jahresverlauf nutzen kann, zeigt die folgende Grafik:
- Die Gesamtfläche spiegelt die Produktion der PV-Anlage wieder.
- Die blaue Fläche zeigt den Eigenverbrauch im Haus für diverse Verbraucher an (Licht, Wasschmaschine, etc.).
- Die gelbe Fläche zeigt die Nutzung des kostenlosen Überstromes durch die Kompantwärmepumpe NHWP. Zu beachten ist , dass die NHWP den PV-Überstromin den Wintermonaten fast zur Gänzeverwendet. Dabei kann von einer nahezu 100% Autonomie der Warmwasserbereitung gesprochen werden.
- Die orange Fläche stellt den restlichen Überstrom dar, der eingespeist wird.
Vergleicht man nun die Werte mit dem Batteriespeicher stellt man fest, dass mit dieser kompakten Wärmepumpenlösung der Eigenverbrauch auf das Niveau einer Anlage mit einem 7 kWh Batteriespeicher angehoben werden.
| Vergleich Eigenverbrauch mit/ohne Speicher | Eigenverbrauch | Prozent |
| Wärmepumpe ohne 500 Ltr. Speicher | 1467 kWh/a | 29% |
| Wärmepumpe mit 500 Ltr. Speicher | 3240 kWh/a | 64% |
Wie groß soll der Power-To-Heat Speicher eigentlich sein?
Die NHWP hat einen 500 Liter- Speicher und kann damit Warmwasser für einen 24h-Bedarf speichern. Diesen Speicher haben wir mit einem1.000 Ltr. Speicher verglichen, welcher den Bedarf von 48h abbilden kann. Alternativ wurde auchgeprüft, wie sich ein200 Liter-Speicher, wie bei den meisten Kompaktwärmepumpen verbaut, schlägt. Hier das Ergebnis:
- 1000 Liter Speichervolumen: Dieser Speicher kann eine große Energiemenge speichern, weißt jedoch auch höhere Stillstandsverluste auf.Vorteile Bringt der große Speicherin den Sommermonaten, da das große Volumen rasch und vollständig geladen werden kann.In den Wintermonaten dreht sich das Bild, denn der große Speicher kann häufig nicht auf die nötigen Temperaturen gebracht werden, ein kleinerer Speicher jedoch schon (siehe Diagramm Oktober bis März). Hier kommt es auf die richtige Dimensionierung zwischen Speicher und PV-Leistung an.
- 500 Liter Speichervolumen: Dieser für eine Kompaktwärmepumpe einzigartig großeSpeicher ist eine ausgewogene Speicherlösung für eine 5-7 kWp PV-Anlage, da neben dem nötigen Brauchwasser noch ausreichend Speicherkapazität vorhanden ist. Die Berechnungen ergeben außerdem, dass die geringen Stillstandsverluste und die schnellen Ladezeiten deutliche Vorteile bringen.
- 200 Liter Speichervolumen: Viele Kompaktwärmepumpen weisen einen kleinen Warmwasserspeicher von rund 200 Liter auf.Ein so kleiner Speicher kann praktisch nicht zur PV-Speicherung herangezogen werden, da nach nahezu jedem Zapfvorgang nachgeladen werden muss, um für den nächsten Zapfvorgang ausreichend Warmwasser bereitstellen zu können. Um dennoch etwas Speicherkapazität zu erreichen haben wir für diesen Speicher eine Temperaturerhöhung von 50°C auf 55 °C angesetzt. Hier ist jedoch zu beachten, dass kleine Speicher auf Grund von Warmwassermangel bereits häufig auf dem maximalen Temperaturniveau betrieben werden. In diesem Fall besteht ohnehin keine Möglichkeit zur Speicherung .
Fazit: Die blaue Linie stellt die Autonomie mit einem Tagesspeicher (NHWP mit 500 Ltr.) dar. Die orange Linie hingegen zeigt die Autonomie mit einem 2-Tages-Speichers mit 1.000 Ltr. Dabei ist ersichtlich, dass ein 500 Ltr. Tagesspeicher in der PV-schwachen Zeit Vorteile bringt. Lediglich in der „PV-Hochzeit“ im Sommerkann der 2-Tages-Speicher geringfügig besser abschneiden. Die graue Linie des 200 Ltr. Speichers zeigt, dass keine nennenswerte Speichermöglichkeiten bestehen.
| Speichergröße und Autonomiegrad | WW-Autonomie 5 kWp | WW-Autonomie 10 kWp |
| 500 Ltr. Speicher | 80% | 91% |
| 1000 Ltr. Speicher | 74% | 91% |
| 200 Ltr. Speicher | 11% | 12% |
Amortisation:
Ein 7 kWh Batteriespeicher kostet rund 6.000 €.
Die Wärmepumpe NHWP ist ein vollwertiges Heizsystem und erledigt neben der Speicherfunktion auch noch Warmwasserbereitung, Raumheizung, Raumkühlung und Raumlüftung. Wir setzen für die NHWP von OVUM Kosten von rund 1.500 € für die Speicherlösung an.
| Amortisation im Systemvergleich | Mehr Investition | Erhöhung Eigenverbrauch | Amortisation |
| Batteriespeicher 7 kWh | 6.000 € | 1568 kWh/a | 19 Jahre |
| NHWP-Speicherlösung | 1.500 € | 1773 kWh/a | 4 Jahre |
Bild: NHWP, OVUM Heiztechnik GmbH
Zusammenfassung:
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Batteriespeicher stellen zwar eine innovative Lösung dar, sind jedoch zu teuer.
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Eine Power-To-Heat-Lösung (das heißt PV-Strom im Warmwasser und der Heizung zu speichern)stelltderzeit diedeutlich bessereLösung dar.
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Der Warmwasserspeicher sollte in jedem Fall eine Periode von 24 h überbrücken können und ein Volumen von ca. 500 Ltr. aufweisen.
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Größere Speicher für eine Überbrückung des Warmwasserbedarfes von bis zu 48h bringen keinen Vorteil, da sie in der Übergangszeit nicht optimal geladen werden können und höhere Verluste aufweisen.
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Kleine Speicher von ca. 200 Ltr. haben keine nennenswerten Speicherressourcen um PV-Energie aufzunehmen und sind deshalb als Speicherlösung nicht geeignet.
Nähere Infos zum Produkt unter www.ovum.at/nhwp
Oder Kontaktieren Sie uns einfach direkt unter office@ovum.at
Tel.: 0043 (0)5332-81238 51 Mobil: 0043 (0)664-2507868
Die neue, effiziente Ovum NHWP ist die erste Kompaktwärmepumpe die alle Effizienztechnologien in einem Gerät vereint. Die Wärmepumpe, die Heißgastechnik, das Frischwassersystem, Hocheffizienzpumpen, den Thermotresorspeicher, das Wohnraumlüftungsmanagement mit Dry&Cool und die Full-PV-Integration mit TBatterie.
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