photovoltaik Ausgabe: 05-2014

Bis zu 90 Prozent autark


Karl-Wilhelm Lang zahlt im Jahr rund 4.500 Euro für 13.000 Kilowattstunden, die seine Familie auf dem Anwesen verbraucht. Mit Hilfe des Korbacher Energiezentrums schickte er die Kosten in den Keller.

Karl-Wilhelm Lang zahlt im Jahr rund 4.500 Euro für 13.000 Kilowattstunden, die seine Familie auf dem Anwesen verbraucht. Mit Hilfe des Korbacher Energiezentrums schickte er die Kosten in den Keller.

AC-geführte Speicher — In Rhena in Hessen kombiniert ein Kunde die Photovoltaik mit einem BHKW. Die Verknüpfung war nicht einfach, aber sie wurde gelöst. Mit Hilfe von zwei Blei-Flüssig-Speichern,die je acht Kilowattstunden Strom bunkern können. Heiko Schwarzburger

Inhaltsübersicht

  1. Bis zu 90 Prozent autark
  2. Deutsche Energieversorgung GmbH

Rhena ist eine Gemeinde, wie Tausende andere in Deutschland auch: auf dem flachen Land, viele Einfamilienhäuser oder flache Häuschen für mehrere Familien. In viele Gebäude sind Ladengeschäfte oder kleine Werkstätten integriert. Rhena ist ein Ortsteil von Korbach in Hessen, eine gute Autostunde von Kassel entfernt.

Das Wohnhaus von Karl-Wilhelm Lang hingegen ist eher ungewöhnlich. Von der Straßenfront aus ist kaum zu erkennen, dass der frühere Bauernhof heute insgesamt fünf Wohnungen birgt. Außerdem gehören eine kleine Autowerkstatt und die Näherei nebst Stofflager zum Ensemble. „Der Bauernhof stammt aus dem Jahr 1907, wir haben ihn 1976 für damals 40.000 Mark gekauft“, erinnert sich Karl-Wilhelm Lang. „Zahlreiche Umbauten haben wir selbst vorgenommen. Wir haben die Heizung selber eingebaut, auch die Fenster und die Werkstatt.“

So ein Haus ist ein Lebenswerk. Lang hat den Bauernhof zum Familiensitz ausgebaut: Seine drei Söhne mit ihren Familien bewohnen das Haus, eine Wohnung ist vermietet. Frau Lang schneidert für die Nachbarn. Einer der Söhne und der 64-jährige Kfz-Meister reparieren in der Werkstatt die Wagen ihrer Kunden. Insgesamt 400 Quadratmeter haben allein die Wohnungen.

Dieses Haus wird bewohnt, es lebt. Und es kostet. „Unser Stromverbrauch liegt im Jahr bei rund 13.000 Kilowattstunden“, rechnet Karl-Wilhelm Lang vor. „Das ist der Strom für die Wohnungen, aber auch für die Maschinen und Geräte in der Werkstatt.“ 13.000 Kilowattstunden, das sind rund 4.500 Euro, jedes Jahr. Tendenz steigend. Um die Ausgaben zu entlasten und seine Dächer zu nutzen, hat er vor einigen Jahren bereits eine Photovoltaikanlage montiert, mit 8,6 Kilowatt. Sie speist ins Netz ein, der örtliche Energieversorger schreibt für jede eingespeiste Kilowattstunde 39 Eurocent gut.

Als gestandener Handwerksmeister geht Lang die Dinge gründlich an, vorausschauend und konkret. „Schon vor drei Jahren haben wir uns für ein Blockheizkraftwerk entschieden“, erzählt er. Seitdem summt in seinem Keller ein Gasmotor von Vaillant, der einen Generator treibt. Das kleine Kraftwerk der Marke Eco Power leistet 4,5 Kilowatt elektrisch und 12,5 Kilowatt thermisch. „Unheimlich, wie viel Wärme das kleine Ding abgibt“, kommentiert Karl-Wilhelm Lang. Die Abwärme nutzt er zum Heizen, er schickt sie in einen Pufferspeicher mit 1.500 Litern Volumen. Die Abwärme steht mit 80 Grad Celsius zur Verfügung, so schafft der Speicher mehr als 60 Grad Celsius. Die Wärme im Pufferspeicher wiederum speist eine externe Frischwasserstation, die das Warmwasser bereitet. Zudem läuft im Haus eine Wärmepumpe für den Winter. Natürlich speist der große Pufferspeicher auch die Fußbodenheizungen und die Heizkörper im Gebäude, wenn draußen die Temperatur fällt.

Das Herz: ein stationärer Speicher

Das BHKW war der erste Schritt, auch mit Photovoltaik hatte der Meister seine Erfahrungen gemacht. Gute Erfahrungen, denn nun geht er einen Schritt weiter. Nach umfangreicher Beratung hat er sich im Frühjahr weitere 6,5 Kilowatt auf das Dach gebaut, „allerdings ausschließlich für den Eigenverbrauch“, wie er sagt. „Gemeinsam mit dem BHKW ist es eine gute Kombination, um den Strombedarf selbst zu decken.“ Herzstück der neuen Anlage ist der Senec Home, ein Blei-Flüssig-Speicher der Deutsche Energieversorgung GmbH mit 16 Kilowattstunden Speicherkapazität. „Damit erreichen wir bis zu 90 Prozent Autarkie“, stellt Lang in Aussicht. „Nächstes Jahr bekommen wir eine Lebensversicherung ausbezahlt, die wir in die Eigenversorgung investieren wollten. Für unsere Kinder, die hier mit uns leben. Das ist das beste Geschäft. Denn Strom wird immer teurer.“

Gut zur Nachrüstung geeignet

BHKW, Photovoltaik, Eigenverbrauch und Netzeinspeisung unter einen Hut zu bringen, ist nicht ganz einfach. Zunächst: Wer ein BHKW mit Photovoltaik kombinieren will, braucht ein AC-geführtes Speichersystem, als Puffer für Stromerzeugung und Stromverbrauch. Denn das BHKW bietet Wechselstrom an, die Photovoltaikanlage dagegen Gleichstrom. Deshalb wird der Strom über die Steuergeräte des Senec-Speichers in Wechselstrom umgewandelt. Zudem wurden die Batterien im Haus der Familie Lang nachträglich installiert. „Der Senec-Speicher eignet sich sehr gut für die Nachrüstung“, urteilt André Schön, Chef des Korbacher Energiezentrums. „Um die Speicherkapazität an die Bedürfnisse des Kunden anzupassen, haben wir faktisch zwei Senec-Speicher nebeneinander eingebaut.“

Der Senec Home ist ein Blei-Flüssigsäure-Speicher mit acht Kilowattstunden nutzbarer Kapazität. Weil man Bleispeicher nur zur Hälfte entladen kann, verfügt der Speicher also brutto über mehr als 16 Kilowattstunden. Jedes Batteriepaket hat 24 Einzelzellen, die der Installateur im Keller aufbauen muss. Anders würde man den schweren Bleispeicher kaum zu seinem Aufstellort bringen. „24 Batteriezellen bedeuten 24 Zellverbinder“, rechnet Pierre Michel vor, Leiter der Elektroabteilung des Korbacher Energiezentrums. Er hat die Installation und Verschaltung geplant und geleitet. „Aber man kann den Speicher faktisch überall installieren.“ Das ist vor allem bei der Nachrüstung wichtig, wenn der Bauraum begrenzt ist. Im Keller von Karl-Wilhelm Lang stehen noch die alten Ölspeicher, die früher einen Kessel fütterten.

Bei Lithiumspeichern benötigt man deutlich weniger Zellen, der Aufwand zur Installation ist geringer. Aber: Sie sind viel teurer als Bleispeicher. Bauherr Lang hat insgesamt rund 40.000 Euro für die neue Photovoltaikanlage, den Doppelspeicher, die Verkabelung, die Steuerung, das Zählerkonzept bezahlt. „Das wird sich in zehn bis zwölf Jahren amortisieren“, ist sich der 64-Jährige sicher.

Gegen seinen Kunden ist Pierre Michel ein junger Spund. Dennoch scheute der 25-Jährige die komplexe Aufgabe nicht. Groß geworden in einem Elternhaus, in dem der Vater selbst einen Elektrofachbetrieb führt, hat er seine erste Photovoltaikanlage im zarten Alter von 14 Jahren errichtet. Mittlerweile steht er selbst kurz vorm Meisterbrief im Elektrohandwerk. „Im Durchschnitt deckt die Anlage zwischen 75 und 80 Prozent des Strombedarfs“, sagt er.

Das Geheimnis hoher Effizienz

Das Geheimnis hoher Effizienz liegt in der Steuerung. Während der Heizperiode läuft das BHKW am Morgen und am Nachmittag jeweils ein bis zwei Stunden. Die Betriebszeiten sind eingestellt, das ist bei der Steuerung von Vaillant kein Problem. Diese Spanne reicht aus, um den thermischen Pufferspeicher und die Batterien aufzuladen. Den Rest erledigt die Photovoltaikanlage. „Das hat mehrere Vorteile“, erzählt Karl-Wilhelm Lang. „Weil das BHKW nur stundenweise läuft, komme ich mit einer Wartung im Jahr aus.“ Alle 4.000 Betriebsstunden muss ein Monteur kommen, um das Öl und die Zündkerzen im BHKW zu wechseln und die Schleifkontakte am Generator durchzusehen. Im Pufferspeicher steht genügend Wärme auch für die Räume zur Verfügung. Im Sommer erhöht sich der Anteil der Photovoltaik, die Betriebszeiten des BHKW verringern sich.

Zunächst hatten die Experten des Korbacher Energiezentrums zwei komplette Home-Speicher installiert, also zwei Batterieblöcke und zwei Steuergeräte mit der Ladeelektronik und dem Batteriewechselrichter. Schon seit 2010 installieren André Schön und sein Team solche Stromspeicher, insgesamt kamen schon 112 Senec-Speicher zusammen. Allein 2013 wurden rund 60 Systeme installiert. Auf etwa 80 Häuser montierte das Unternehmen eine Photovoltaikanlage. Die komplizierte Kombination mit einem BHKW war jedoch Neuland. „Ein Drittel des Stroms für die Batterien läuft über das eine Steuergerät, zwei Drittel über das andere“, erläutert Pierre Michel. „Demnächst ersetzen wir die beiden Steuerteile durch ein neues Teil. Dann läuft die Anlage symmetrisch auf allen drei Phasen, es gibt keine unsymmetrischen Belastungen mehr.“

Vier Tage im Keller

Insgesamt vier Tage hat es gedauert, bis die Zellen im Keller eingebaut und der Speicher in die Versorgung eingebunden war. Normalerweise gasen Bleispeicher während des Ladevorgangs aus, der Aufstellraum braucht eine entsprechende Lüftung. „Speziell der Senec Home-Speicher wird mit eigener Entlüftung geliefert, sodass wir die Gase in einen Schlauch führen können“, sagt Pierre Michel. „Außerdem wird die Säure in den Bleizellen mit Hilfe von Luft umgewälzt, damit sich auf dem Boden kein Schlamm absetzt. Das verbessert die Effizienz und die Lebensdauer.“

Einmal im Jahr kontrolliert er den Säuregrad in den Zellen. „Wichtig ist, dass man nach einem Dreivierteljahr oder dem ersten Betriebsjahr die Verschraubungen der Zellverbinder mit dem geforderten Drehmoment von 30 Newtonmetern nachzieht“, empfiehlt er. „Während des Betriebs erwärmen sich die Zellen, da können sich Schrauben lockern.“ Die Speicher halten bis zu 80 Ampere in der Entladung aus. Geladen werden sie mit bis zu 50 Ampere.

Ein kniffliges Zählerkonzept

Besonders knifflig war das Zählerkonzept der Anlage. „Man braucht vier Zähler, um das System abzurechnen“, erklärt Pierre Michel. „Denn für die Einspeisung von KWK-Strom ins Netz gelten andere Tarife als für den Solarstrom. Auch der Eigenverbrauch des Stroms aus dem BHKW wird anders behandelt als selbst verbrauchter Sonnenstrom.“ Ein Zähler misst den elektrischen Ertrag des BHKW, einer die Einspeisung von KWK-Strom ins Netz. Ein Zähler dokumentiert den Ertrag des Sonnengenerators. Ein Zweirichtungszähler verrechnet die solare Einspeisung mit dem Eigenverbrauch. Hinzu kommen im Keller der Familie Lang noch der Zähler für den Tarif der Wärmepumpe und der Hausanschluss. Sicher wird es in den kommenden Monaten sinnvoll sein, die bestehende Wärmepumpe wie einen Verbraucher in die Eigenstromversorgung zu integrieren. Der regionale Energieversorger EWF hat das Messkonzept bestätigt, seit März läuft die Anlage.

Bauherr Karl-Wilhelm Lang ist zufrieden. „Am PC kann ich die aktuellen Ströme genau verfolgen“, sagt er und schaltet den Bildschirm ein. „Ich sehe, was ich gleich selbst verbrauche und wie viele Kilowattstunden ich gerade aus dem Netz ziehe.“ Draußen ist es diesig und klamm, eben Anfang April. Farbige Grafiken erscheinen, übersichtlich geordnet. Lang zeigt auf einen fetten Balken. „Sogar an einem schlechten Tag wie heute schaffen wir 76 Prozent aus Photovoltaik und BHKW.“

Literatur

Fussnoten

  • Das Speicherpaket besteht aus zwei Akkus mit je 24 Zellen und acht Kilowattstunden nutzbarer Speicherkapazität. Spezialist Pierre Michel überprüft die Funktionen.

  • Während des Betriebs werden die Zellen warm. Deshalb muss man die Verschraubung der Zellverbinder mit definiertem Drehmoment nachziehen.

  • Weil die Blei-Flüssigsäure-Zellen gasen, brauchen sie eine Entlüftung.

  • 1  Das BHKW leistet 4,5 Kilowatt elektrisch, es wird mit Gas betrieben.

    2  Anspruchsvolles Messkonzept: Links oben sitzt der Zähler für die Netzeinspeisung des BHKW, darunter der Zähler für den Solarertrag. Mitte oben: Ertragszähler BHKW, darunter: Zweirichtungszähler für Solarstromeinspeisung und Eigenverbrauch. Rechts oben: Hauszähler. Rechts unten: separater Zähler für den Wärmepumpentarif.

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