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Das Jahr 2021 war unser erstes komplettes Jahr, in dem wir Erfahrungen mit unserer Photovoltaik-Anlage sammeln konnten. Nachdem ich bereits monatlich über unsere Erträge berichte und entsprechende Statistiken veröffentliche, soll es einmal im Jahr auch eine Jahresbetrachtung sowie eine Langzeitbetrachtung unserer Photovoltaikanlage geben.
Falls euch weitere Infos interessieren, könnt ihr mir diese gerne in den Kommentaren mitteilen. Dann schaue ich mal, ob ich diese in die monatlichen oder jährlichen Betrachtungen einbinden kann. Im ersten Ansatz würde ich in meinen Jahresberichten auf folgende Themen eingehen:
- Allgemeiner Ertragsüberblick des Jahres und Vergleich mit den Vorjahren
- Blick auf Autarkie und Selbstverbrauch
- Bilanz der Aufladung unserer E-Autos
- Ideen bzw. Anpassungen zur Optimierung der Nutzung
Unsere PV-Anlage im Überblick
Wie in den Monatsberichten, möchte ich auch in diesem Beitrag zunächst kurz auf unsere PV-Anlage eingehen, damit neue Leser die Anlage sowie die Rahmenbedingungen kennenlernen.
Die Gesamtleistung der Photovoltaik-Anlage beträgt 9,86 kWp. Wegen einiger Verschattungsprobleme haben wir auf der Ost-Seite nur 10 Module mit 3,4 kWp und auf der West-Seite 19 Module mit 6,46 kWp installiert. Die Anlage wurde im Oktober 2020 in Betrieb genommen. Die Jahresleistung wurde mit etwa 7.450 kWh angesetzt. Grundsätzlich hätte noch mehr auf das Dach gepasst. Allerdings wäre der spezifische Ertrag, insbesondere durch die Verschattung auf der Ostseite, noch weiter gesunken. Auf Grund der schlechten Wirtschaftlichkeit haben wir uns gegen einen weiteren Ausbau entschieden.
Bei den Modulen haben wir LG Module mit einer Leistung von 340Wp verwendet und zwar die NeON 2 Black. Diese Solarmodule waren zwar etwas teurer, sehen dafür aber schöner aus. Der Wechselrichter ist ein Sunny Tripower STP 10 von SMA. Zur Auswertung der Anlage und Steuerung von Geräten haben wir den SMA HomeManager im Einsatz. Darüber hinaus haben wir die Wallbox EVCHarger 22 von SMA für unsere E-Autos installiert.
Mit der Wallbox, die in der Garage installiert ist, wird in erster Linie unser Kia eNiro geladen. Auf Basis des 240V-Ladegeräts von unserem VW eUp!, habe ich mir auch noch ein kleines Ladesystem gebaut. Diese kleine „Selbstbau Ladestation“ habe ich in einem anderen Beitrag schon einmal beschrieben. Das Ladegerät ist über eine steuerbare Fritz-Steckdose von AVM mit dem PV-System verbunden und wird darüber gesteuert.
Schließlich habe ich unsere PV-Anlage sowie die Wallbox und das Ladegerät in unsere FHEM Haussteuerung eingebunden. Dort bin ich gerade dabei, diverse Auswertungen auch mit Grafana zu erstellen bzw. zusätzliche Steuerungen in Verbindung mit der Solaranlage zu programmieren. So habe ich kürzlich für die Haussteuerung ein Modul programmiert, welches die Auswertung und Steuerung der SMA Wallbox ermöglicht. Mit entsprechenden Funktionen der Haussteuerung versuche ich damit die Ladeprozesse zu automatsieren, was ich hier bereits erläutert hatte.
Nach der etwas umfangreicheren Darstellung unserer gesamten PV-Umgebung kommen wir nun zu den Auswertungen für das Jahr 2021.
Jahresertrag unserer PV-Anlage in 2021
Wie oben bereits erwähnt, soll unserer PV-Anlage etwa 7.450kWh pro Jahr generieren. Das entspricht einer spezifischen Leistung von 756kWh pro kWp. Wie oben bereits angedeutet, befindet sich die Anlage damit eher an der unteren Grenze der Wirtschaftlichkeit. Diese Berechnung deckte sich mit den Angaben des Solateurs, der Ermittlung über PVGIS und meiner persönlichen Simulation, die ich bei der Planung der Anlage mit der Demo-Version der Software PV*SOL durchgeführt hatte. Umso interessanter war das erste volle Jahr mit unserer Photovoltaikanlage.
Nachdem ich mir immer auch die Berichte von anderen Solaranlagen anschaue, war 2021 wohl eines der schlechtesten Jahre. Viele PV-Anlagenbesitzer berichten von um die 10% schlechteren Erträgen, als im Jahr 2020.
Unser Gesamtertrag liegt in 2021 bei 7.593kWh und damit etwa 2% über dem prognostizierten Wert. Daraus ergibt sich ein spezifischer Ertrag von 770 kWh pro kWp. Die Prognosewerte liegen also ganz gut und sind vielleicht sogar noch ein klein wenig zu niedrig. Das gibt Hoffnung für die nächsten Jahre und sollte die wirtschaftliche Betrachtung sicherlich optimieren.
Nachfolgend habe ich euch die monatlichen Prognosewerte, die ich aus PVGIS ausgewertet bzw. dem Sunny-Portal entnommen habe, mit den jeweiligen Ist-Werte gegenüber gestellt:
| Werte in kWh | PVGIS | Sunny Portal | Ist-Werte 2021 | Anteil am Gesamtertrag |
| Januar | 158,45 | 264,45 | 114 | 1,50% |
| Februar | 267,87 | 412,83 | 364,12 | 4,8% |
| März | 570,6 | 670,66 | 653,04 | 8,6% |
| April | 877,53 | 791,13 | 932,81 | 12,3% |
| Mai | 1010,26 | 880,75 | 1023,33 | 13,5% |
| Juni | 1084,49 | 866,06 | 1219,02 | 16,1% |
| Juli | 1081,11 | 884,42 | 1007,24 | 13,3% |
| August | 906,21 | 837,41 | 858,76 | 11,3% |
| September | 674,19 | 697,84 | 733,11 | 9,7% |
| Oktober | 415,61 | 525,95 | 397,65 | 5,2% |
| November | 187,76 | 315,87 | 176,03 | 2,3% |
| Dezember | 122,44 | 198,93 | 113,45 | 1,5% |
| Summe | 7356,52 | 7346,3 | 7592,56 |
Wie auch schon in den Monatsberichten erkennbar, liegen die Prognosewerte von PVGIS in den einzelnen Monaten recht nah an den Ist-Zahlen. Im Sunny Portal habe ich die monatlichen Prognoswerte für 2022 auf Basis der Mittelwerte angepasst, so dass die Verteilung hoffentlich eher der Realität entspricht.
Bei der Verteilung der Erträge über die Monate erkennt man auch sehr schön, dass das erste Halbjahr in der Regel einen Tick besser ist, als das zweite Halbjahr. Bereits im Februar steigt der Ertrag schon wieder etwas deutlicher und ist damit besser, als der November. Weiterhin liegt das wahrscheinlich auch an den Temperaturen, die von März bis Juni meist etwas niedriger sind, als in den Monaten von Juli bis Oktober. Zuviel Wärme mögen die Solarmodule nämlich auch nicht.
Autarkie und Selbstverbrauch
Interessant sind natürlich immer auch die Werte für Autarkie und Selbstverbrauch. Wieviel von meinem Stromverbrauch konnte ich über den PV-Strom abdecken und wieviel von der erzeugten Energie konnte ich selbst nutzen. Beides hängt natürlich auch ein wenig vom Verbrauch bzw. dem Verbrauchsverhalten ab.
Betrachtung des Gesamtverbrauchs
In 2021 hatten wir einen gesamten Stromverbrauch von 7.135kWh. Davon wurde für die E-Autos 1.688kWh an Strom benötigt. Der eigentliche „Haushaltsstrom“ betrug damit 5.447kWh. Auch wenn wir in den letzten Jahren immer wieder ein paar Stromsparmaßnahmen durchgeführt haben, ist unser Verbrauch für einen 2 Personenhaushalt tatsächlich relativ hoch. Wahrscheinlich müssten wir abends weniger fernsehen ;-). Der ständige HomeOffice-Einsatz führt natürlich auch zu einem gewissen Mehrverbrauch.
Unsere Autarkie lag in 2021 bei 44,5%. Wir konnten also 3.176kWh von unserem Verbrauch mit Solarenergie decken. Der Selbstverbrauch lag damit bei 41,8%. Die nachfolgenden Werte zeigen ganz schön, wie die Autarkie bei steigendem PV-Ertrag ansteigt und der selbst genutzte Strom sich quasi genau entgegen gesetzt verhält. In den Wintermonaten wird ein Großteil des erzeugten Stroms direkt verbraucht und im Sommer ist dafür die Einspeisung höher. Ein Grund, warum Batteriespeicher meist nicht wirklich viel Sinn machen bzw. bei den aktuellen noch nicht die gewünschte Wirtschaftlichkeit erreichen.
| Gesamtverbrauch | PV-Erzeugung | Selbstverbrauch | Autarkie | Selbstverbrauch | |
|---|---|---|---|---|---|
| Januar | 762 kWh | 114 kWh | 101 kWh | 13,3% | 88,6% |
| Februar | 689 kWh | 364 kWh | 267 kWh | 38,7% | 73,3% |
| März | 578 kWh | 653 kWh | 282 kWh | 48,7% | 43,1% |
| April | 563 kWh | 933 kWh | 342 kWh | 60,8% | 36,7% |
| Mai | 684 kWh | 1.023 kWh | 400 kWh | 58,5% | 39,1% |
| Juni | 531 kWh | 1.219 kWh | 365 kWh | 68,8% | 30,0% |
| Juli | 616 kWh | 1.007 kWh | 405 kWh | 65,8% | 40,2% |
| August | 571 kWh | 859 kWh | 327 kWh | 57,3% | 38,1% |
| September | 437 kWh | 733 kWh | 233 kWh | 53,2% | 31,7% |
| Oktober | 614 kWh | 398 kWh | 241 kWh | 39,2% | 60,6% |
| November | 549 kWh | 176 kWh | 125 kWh | 22,8% | 71,0% |
| Dezember | 541 kWh | 113 kWh | 88 kWh | 16,3% | 77,6% |
| Jahr | 7.135 kWh | 7.593 kWh | 3.176 kWh | 44,5% | 41,8% |
Betrachtung der Hauptverbraucher
Interessant in sicherlich auch, wie sich die Autarkie auf die wesentlichen Verbraucher aufteilt. Hier liefert das Sunny-Portal eine entsprechende Auswertung. Waschmaschine, Spülmaschine und die beiden Ladegeräte werden grundsätzlich automatisiert über das SMA Sunny-Portal gesteuert. Hierdurch liegen diese Geräte bei der Autarkie auch über dem Schnitt.
Für eine längere Betrachtung sind insbesondere die größeren Verbraucher, wie die Spülmaschine, Waschmaschine, Trockner und Wallbox/Ladegeräte von Interesse. Einen der Spitzenverbräuche erzielt aktuell aber auch das Arbeitszimmer („PC-Leiste…“), was durch HomeOffice nicht verwundert. Unser Wasserbett mit jeweils einer Heizung macht in Summe auch um die 400kWh im Jahr aus (bei mir messe ich erst seit ein paar Wochen). Der Wert unserer TV-Anlage liegt auch in einer ähnlicher Größenordnung.
Für diese Verbraucher würde ich eine eigene Darstellung beginnen, mit der ich jedes Jahr auch mögliche Veränderungen erkennen und nachvollziehen kann. Einerseits bieten diese Geräte teilweise Einsparmöglichkeiten und andererseits ist es ganz interessant, mit wieviel Sonnenenergie diese Geräte betrieben werden können.
| Verbraucher | Verbrauch | Anteil PV-Energie |
|---|---|---|
| Wallbox (Kia e-Niro) | 871 kWh | 46% |
| Ladestation (VW eUp!) | 815 kWh | 78% |
| Büro (PC-Leiste 1) | 513 kWh | 51% |
| Büro (PC-Leiste 2) | 265 kWh | 43% |
| Wohnzimmer (Multimedia) | 404 kWh | 27% |
| Spülmaschine | 277 kWh | 50% |
| Trockner | 256 kWh | 55% |
| Schlafzimmer (Wasserbett Anke) | 215 kWh | 51% |
| Schlafzimmer (Wasserbett Jürgen) | / | |
| Waschmaschine | 165 kWh | 62% |
Bilanz der Elektroautos
Zu den einzelnen Ladeverbräuchen der Elektroautos findet man oben ja bereits einige Infos. Zum besseren Verständnis der Rahmenbedingungen möchte ich nun noch ein paar Details hinzufügen.
Die Wallbox wird quasi ausschließlich für unseren Kia e-Niro genutzt. Hier habe ich den Vorteil, dass ich das Auto seit etwa März 2021 bei meinem Arbeitgeber laden kann. Daher wird die Wallbox quasi nur noch für die Urlaubszeiten benötigt. Auf Grund des HomeOffice-Einsatzes ist die Fahrleistung des Kia auch relativ gering. In 2021 betrug diese etwa 12.000 Kilometer.
Der eUp! wird in erster Linie von meiner Frau genutzt und damit machen wir im Prinzip auch sämtliche Fahrten in einem Umkreis von bis zu 100 Kilometern. Das Aufladen des eUp! findet daher ausschließlich bei uns zu Hause oder kostenfrei beim Einkaufen statt. Externe Stromkosten haben wir für das E-Auto bisher nicht benötigt. Die Fahrleistung lag in 2021 bei etwa 6.500 Kilometer.
In der nachfolgenden Tabelle ist nochmals der Verbrauch pro Monat sowie die Autarkie der beiden Ladeoptionen dargestellt. Beim eUp! lagen wir in den Monaten März bis Oktober bei einer Autarkie von etwa 90%. Das Ladegerät des eUp! ist immer auf eine Leistung von 2,3kW eingestellt. Es wird also mit einem Strom von 10 Ampere geladen. In den Wintermonaten ist dann allerdings nicht mehr soviel PV-Überschuß vorhanden, so dass die Autarkie entsprechend sinkt.
Da wir den Kia nur während des Urlaubs oder bei längeren Wochenendtouren bei uns zu Hause laden, kommt es natürlich häufiger vor, dass er zu Zeiten beladen wird, an denen die Sonne nicht mehr scheint. Wenn wir von einer Tour zurück kommen und das Auto am nächsten Tage benötigt wird, dann kann man nicht immer auf ausreichend Sonne warten ;-). Daher ist die Autarkie hier auch deutlich schlechter. Hier findet die Beladung automatisiert mit einer Leistung von etwa 1,4kw (6 Ampere) bis 11kw (16A) statt. Die automatische Phasenumschaltung von einer auf drei Phasen funktioniert dabei problemlos. 11kw Ladeleistung werden allerdings dabei nur erreicht, wenn das Auto zwingend zu einem bestimmten Zeitpunkt geladen werden muß. Beim Überschußladen liegen die Maximalwerte eher bei 4-5kW, je nachdem, wie gut das Wetter ist und welche Verbraucher parallel in Betrieb sind.
| Wallbox | Autarkie Wallbox | ICCB-Ladegerät | ICCB-Ladegerät | |
| Januar | 223kWh | 8% | 24 kWh | 58% |
| Februar | 190kWh | 54% | 47 kWh | 86% |
| März | 13 kWh | 98% | 53 kWh | 92% |
| April | 10 kWh | 91% | 80 kWh | 97% |
| Mai | 170 kWh | 60% | 58 kWh | 90% |
| Juni | 43 kWh | 63% | 105 kWh | 94% |
| Juli | 87 kWh | 76% | 101 kWh | 88% |
| August | 67 kWh | 37% | 85 kWh | 92% |
| September | 4 kWh | 91% | 62 kWh | 90% |
| Oktober | 53 kWh | 62% | 80 kWh | 64% |
| November | 2 kWh | 10% | 63 kWh | 33% |
| Dezember | 9 kWh | 3% | 60 kWh | 27% |
| Jahr | 871 kWh | 46% | 816 kWh | 78% |
Fazit und Ausblick
Das erste Jahr unserer PV-Anlage war durchaus ein guter Start. Die Prognosewerte wurden erreicht bzw. leicht übertroffen. Das war zu Beginn eigentlich immer meine größte Frage. Bestätigen sich die verschiedenen allgemeinen Analysen bzw. die Angaben der Solateure tatsächlich in der Realität?
Damit ist nun auch klar, dass die Wirtschaftlichkeitsberechnung funktioniert und die Anlage in der ursprünglich geplanten Zeit auch tatsächlich amortisiert werden kann. Zur Betrachtung der Wirtschaftlichkeit werde ich auch noch einen Jahresbericht erstellen. Auf Grund der aktuell gestiegenen Stromkosten sieht die Rechnung wahrscheinlich nochmal deutlich besser aus, als ursprünglich gedacht.
Für 2022 hoffe ich natürlich, dass wir etwas mehr Sonnenschein haben und ich vielleicht sogar die 8.000 kWh Solar-Ertrag erreichen kann. Dann würde ich versuchen, bei den ein oder anderen Geräten die Autarkie noch ein wenig zu erhöhen.
Bei der Nutzung der Spülmaschine haben wir neulich mal einen Versuch gestartet, dass diese tatsächlich immer tagsüber automatisiert über die PV-Anlage gestartet werden kann. Bisher hatten wir nicht so sehr darauf geachtet und die Maschine war oft abends voll und musste dann direkt laufen, damit wieder Platz für das Geschirr des nächsten Tages hatten. Dass zeitweise ein wenig Geschirr auf der Spüle stehen sollte, fand meine Frau keine gute Idee ;-). Nun muß ich aber des Öfteren eine kleine Puzzlearbeit hinlegen, damit der Rhythmus auch tatsächlich funktioniert und die Maschine nun quasi immer etwa alle zwei Tage nach dem Frühstück laufen kann.
In den letzten Tagen habe ich mit erstaunen festgestellt, dass meine Frau auf das Wetter geachtet hatte und die Waschmaschine einen Tag später vorgesehen hatte, weil auch die Spülmaschine schon eingeplant war. Im letzten Jahr hatte ich sie immer ein wenig aufgezogen und gefragt, warum denn jetzt ein Großverbraucher läuft, obwohl keine Sonne scheint ;-). Wir werden uns zwar nicht nur von der Sonne in unseren täglichen ToDos steuern lassen aber mit der Zeit gewöhnt man sich doch ein paar Dinge an, die einem helfen, noch mehr Sonnenenergie zu nutzen.
Nachdem man nun auch den Strombedarf einzelner Geräte oder Räume stärker im Blick hat, fällt auf, dass mein Arbeitszimmer ein ziemlicher Stromverbraucher ist. Dabei ist mit den beiden gemessenen Steckdosen noch gar nicht alles abgedeckt. Da ich eigentlich einen recht großen Hauptmonitor nutze, habe ich nun ausprobiert, nur mit einem Monitor auszukommen. Im nächsten Schritt muß ich nochmals prüfen, ob bestimmte Geräte nicht doch häufiger vom Strom getrennt werden können. Hierzu habe ich mir neulich auch noch ein paar schaltbare Steckdosenleisten besorgt und werde diese demnächst in meine Haussteuerung integrieren.
Schließlich möchte ich nochmal einen Test mit den Heizungen für unser Wasserbett machen. Die Idee ist, diese tagsüber ggf. etwas stärker aufzuheizen und dann nachts auszuschalten. Mit meinen Aufzeichnungen habe ich festgestellt, dass die Heizungen nachts sowieso recht selten laufen. Meine Aufzeichnungen möchte ich auch noch weiter optimieren und nach den ersten Gehversuchen mit Grafana (siehe oben) noch weitere Dashboards erstellen.
Einige dieser Bemühungen werde ich auch in meine Monatsberichte aufnehmen. Dann kann man schön nachverfolgen, welche Auswirkungen die jeweiligen Maßnahmen haben. Ich hoffe, dass den interessierten PV-Nutzern und Statistik-Fans die Infos einen guten Überblick über die Vorteile einer PV-Anlage gegeben haben. Was noch etwas fehlen sollte oder ihr weitere Fragen habt, freue ich mich auf entsprechenden Input.
