Dieser Artikel handelt über Autarkie von PV-Anlagen. Sie werden lernen, was Autarkie ist, wie sich der Autarkiegrad berechnen lässt und alles, was es sonst noch wichtig ist.
Definition Autarkie bei Photovoltaikanlagen
Die Autarkie einer Photovoltaikanlage misst den Grad der Unabhängigkeit vom Energieversorger. Vollständige Autarkie bedeutet, dass einzig der eigene Solarstrom genutzt wird. Fremdbezug findet nicht statt. Eine typische PV-Anlage erreicht einen Autarkiegrad von 39 Prozent. Mit einem 10 kWh-Stromspeicher sind ca. 86 Prozent möglich.
Der Autarkiegrad einer PV-Anlage ist abhängig vom Stromverbrauch, vom Zeitpunkt des Verbrauchs (siehe Lastenprofil) und der Stromproduktion.
Die Solaranlage produziert Strom, mithilfe der Sonne. Ein Teil davon wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist (und vergütet), der andere Teil wird direkt selbst verbraucht. Durch diesen Eigenverbrauch sinkt der Strombedarf vom Anbieter.
Solarstrom erzeugt Strom am Tag, wenn es hell ist und die Sonne scheint. Viele Menschen sind zu dieser Zeit nicht zu Hause und benötigen den meisten Strom erst am Abend. Die Autarkiequote bleibt eher gering. Mithilfe eines Stromspeichers lässt sich die Autarkie erhöhen.
Welcher Autarkiegrad ist optimal?
Der Autarkiegrad ist abhängig von einigen Kenngrößen. Mit dieser Tabelle bekommen Sie eine ungefähre Vorstellung, wie autark ihr Haushalt mit Photovoltaik sein sollte:
Strom- Verbrauch | Anlagen- Größe | Strom- Speicher | Eigen- verbrauch | Autarkie- Grad |
|---|---|---|---|---|
2000 kWh | 5 kWp | Nein | 15% | 37% |
2000 kWh | 5 kWp | 8 kWp | 36% | 84% |
2000 kWh | 10 kWp | Nein | 8% | 41% |
2000 kWh | 10 kWp | 10 kWp | 20% | 92% |
3000 kWh | 5 kWp | Nein | 20% | 35% |
3000 kWh | 5 kWp | 8 kWp | 39% | 77% |
3000 kWh | 10 kWp | Nein | 11% | 39% |
3000 kWh | 10 kWp | 10 kWp | 28% | 86% |
5000 kWh | 10 kWp | Nein | 17% | 36% |
5000 kWh | 10 kWp | 10 kWp | 41% | 76% |
Aus der Tabelle lässt sich Folgendes ableiten:
Mehr Autarkie = weniger Stromverbrauch + höhere Anlagenleistung + mehr Speicherkapazität
Autarkiegrad im Sommer
Im Sommer steigt die Stromproduktion, da mehr Sonnenenergie vorhanden ist. Dieses mehr an Energie können Sie selbst verbrauchen, zumindest teilweise. Folglich steigt die Autarkie im Sommer an.
Bei einem jährlichen Autarkiegrad von 40 Prozent, wird der Wert im Sommer bei etwa 60 Prozent liegen.
Autarkiegrad im Winter
Die Stromerzeugung einer Photovoltaikanlage ist im Winter eher gering. Dementsprechend muss mehr Strom zugekauft werden. Der Eigenverbrauch steigt an, aber die Autarkiequote sinkt.
Viele Menschen verstehen den Unterschied zwischen dem Photovoltaik Eigenverbrauch und der Autarkie nicht. Ich zeige ihnen nun, wie sich beide Begriffe voneinander abgrenzen.
Unterschied Autarkiequote und Eigenverbrauchsquote
Beide Kenngrößen haben eine Gemeinsamkeit, den selbst verbrauchten Strom.
Die jeweils zweite Variable ist aber unterschiedlich. Beim Eigenverbrauch wird der produzierte Strom betrachtet. Bei der Autarkie kommt der gekaufte Strom in die Berechnung hinein.
Strom vom Dach selbst nutzen
© Prod. Numérik – stock.adobe.com
Der Autarkiegrad zeigt den Anteil des selbst produzierten - und konsumierten Strom, vom gesamten Stromverbrauch, an. Je höher der Wert, desto größer die Unabhängigkeit vom Energieversorger.
Der Eigenverbrauch kann sehr gering sein und dennoch kann eine hohe Autarkie erreicht werden. Dieses Szenario kommt zustande, wenn geringer Stromverbrauch auf eine hoch dimensionierte Photovoltaikanlage trifft.
Berechnung der Autarkie einer Photovoltaikanlage
So lässt sich Autarkie und Eigenverbrauch berechnen:
- Eigenverbrauch = verbrauchter Strom / produzierter Strom
- Autarkie = 1 - zugekaufter Strom / verbrauchter Strom
Wie viel Strom verbraucht wird, ist abhängig vom jährlichen Stromverbrauch und dem Lastprofil.
Klar, wenn Sie täglich von zu Hause aus arbeiten und mittags kochen, ist steigt ihr Eigenverbrauch und die Autarkie stark an, im Vergleich zu einem typischen Profil.
Autarkie und Eigenverbrauch haben also einen signifikanten Unterschied. Der Autarkiegrad hat keinen direkten Einfluss auf die Rendite einer PV-Anlage, der Eigenverbrauch schon.
Autarkiegrad PV mit Speicher berechnen
Mit einem Speicher sieht die Berechnung etwas anders aus:
Für eine genaue Berechnung benötigt es die Kapazität vom Speicher in kWh, die maximale Entladetiefe und den Wirkungsgrad.
Für eine einfache Überschlagsrechnung nehmen Sie den vorher errechneten Autarkiegrad und multiplizieren ihn mit 2.
Eigenverbrauchsrechner nutzen
Die schnelle und einfache Alternative, für die Berechnung der Eigenverbrauchsquote und der Autarkie ihrer PV-Anlage, ist unser Eigenverbrauchsrechner.
Unabhängigkeitsrechner HTW Berlin
© HTW-Berlin
Hier geben Sie ihren Stromverbrauch in kWh pro Jahr, die Größe der Photovoltaikanlage in kWp und die Speicherkapazität des Batteriespeichers ein.
Ist 100% Autarkie mit Photovoltaik möglich?
Eine 100-prozentige Autarkie ist möglich und wird als Photovoltaik-Inselanlage bezeichnet. Dabei gibt es keinen Anschluss an das Stromnetz mehr. Die gesamte Energie wird örtlich erzeugt und direkt verbraucht, oder mit einem Strom-Speicher aufbewahrt. Ökonomisch lohnt sich eine völlig autarke PV-Anlage für den Haushalt nicht.
Viele Anlagenbetreiber haben die Unabhängigkeit vom Stromnetz als Ziel. Wird dabei gleichzeitig die Eingenverbrauchsquote erhöht, sinken ihre Kosten.
Autarkiegrad der PV-Anlage erhöhen
Wenn Sie ihre Stromkosten senken wollen, muss der Autarkiegrad erhöht werden. Dafür gibt es 5 Möglichkeiten, die wir uns jetzt anschauen.
Stromverbrauch senken
Wenn weniger Strom verbraucht wird, steigt die Autarkie an. Die Stromkosten sinken, die Unabhängigkeit steigt. Das Einsparen von Energie ist aber nur bis zu einem bestimmten Punkt möglich und deshalb keine solide Lösung.
Vor allem muss bedacht werden, dass der Eigenverbrauchsanteil bei dieser Variante sinkt. Es wird also mehr Solarstrom eingespeist. Da die EEG-Vergütung jetzt unter 9 Cent je Kilowattstunde liegt, wird das die berechnete Rendite senken.
Stromverbrauch verschieben
Eine gute Möglichkeit ist es, den Verbrauch zu einfach zu verschieben. Das fördert sowohl die Autarkie, als auch den Eigenverbrauch. Doch, welche Möglichkeiten gibt es, dies umzusetzen?
Mehr darauf achten, den erzeugten Strom direkt zu verbrauchen.
- Nutzen Sie die Fußbodenheizung am Tag, statt in den Abendstunden.
- Duschen Sie, wenn es hell ist.
- Schmeißen Sie die Waschmaschine Mittags an. Kochen Sie eine Stunde eher, als gewöhnlich.
Mit einigen Hilfsmittel lässt sich das leicht für jeden Haushalt umsetzten:
- Eine Zeitschaltuhr macht es möglich, viel Leistung vom Dach selbst zu nutzen.
- Zusätzlich können Sie mit einem Smartmeter in Kombination mit einem Smart-Home-System mehr Photovoltaik-Autarkie erreichen.
Photovoltaikanlage so groß wie möglich planen
Die dritte Möglichkeit ist es die Photovoltaikanlage nicht an ihren Stromverbrauch anzupassen. Unabhängig von ihrem Verbrauch nutzen Sie jede sich bietende Fläche aus für Photovoltaik-Module.
Das Dach voll mit Solarmodulen belegen
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Ist das Dach eher nach Ost-West ausgerichtet? Dann belegen Sie beide Dachflächen. Haben Sie eine Garage? Gut, auch die kann mit einer Solaranlage bestückt werden.
Klar ist: je höher die Leistung der Photovoltaikanlage, desto höher der Autarkiegrad. Allerdings sind die Zuwächse irgendwann nur noch insignifikant. Deshalb sollte bei dieser Methode auf jeden Fall auch der Stromverbrauch optimiert werden, damit der Effekt nicht verpufft.
Übrigens lohnt es sich hier die 10 kWp-Grenze für PV-Anlagen ins Auge zu fassen, sonst besteht die Gefahr von Renditeverlust.
Stromspeicher zur Erhöhung der Autarkie
Die einfachste Variante ist es freilich einen Stromspeicher einzusetzen. Dabei wird der überschüssige Solarstrom nicht ins Netz eingespeist, sondern in der Batterie gespeichert. Diese hat eine typische Größe von 10 kWh.
Der gespeicherte Strom reicht Nachts meistens aus. Im Winter ist dies nicht immer der Fall, weil die Photovoltaikanlage zu wenig Energie erzeugt.
Autark durch Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe hat einen hohen Stromverbrauch. Wird beim Autarkiegrad nur der Strom betrachten, sinkt die Autarkiequote deutlich. Wird aber die Heizungsenergie mit berücksichtigt, so hat eine Wärmepumpe einen positiven Effekt.
Wie hoch dieser Anteil ausfällt, muss für die spezifischen Gegebenheiten berechnet werden.
Bedeutet mehr Autarkie gleich mehr Ertrag? Wirtschaftlichkeit im Test
Autarkie hat nichts mit der Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage zu tun. Die Rendite setzt sich aus den Anschaffungskosten, dem Ertrag aus eingespeister kWh und dem Eigenverbrauchsanteil zusammen.
Da die Einspeisevergütung gemäß EEG nicht mehr viel Ertrag bringt, lohnt es sich viel Solarstrom selbst zu verbrauchen.
Mehr Autarkie bringt keine bessere Wirtschaftlichkeit mit sich.
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Ist ihr Ziel mit Photovoltaik viel Geld zu erzielen, dann muss die Optimierung vom Eigenverbrauch im Vordergrund stehen.
Ist ihnen die Unabhängigkeit vom Versorger wichtig, dann lohnt sich der Blick auf den Autarkiegrad.
Autarkie und Eigenverbrauch haben also unterschiedliche Auswirkungen auf ihr Ergebnis. Die Erhöhung der Eigenverbrauchsquote und Autarkie verursacht oft Kosten.
Der Stromspeicher erhöht beide Größen stark. Bei durchschnittlichen Preisen verringert sich aber die Rendite. Deshalb müssen Sie für sich die Frage beantworten, wie wichtig es für Sie ist autark zu sein.