Referenzanlage W1 Sachsen

Die Investitionsentscheidung des Kunden, Herrn Steffen W., für diese Anlage war nicht primär getrieben von Amortisation, sondern von einem Wunsch nach Absicherung. Wenn das Objekt in Zukunft als Wohnsitz im Ruhestand dient, soll es die Eigentümer vor den Kosten und den Unwägbarkeiten der Energieversorgung absichern.

Die Anlage sollte also langlebig, robust und insbesondere im Hinblick auf Autarkie entworfen werden. Mit diesen Anforderungen wurde genau die Kernkompetenz von PetaJoule getroffen.

Kern

Den Kern der Anlage bildet ein 3-Phasen System auf Basis von Victron Quattro Wechselrichtern 3 x 5kVA in der "silent" Ausführung. Diese stellen ein sog. Microgrid bereit, welches unabhängig vom Versorgungsnetz arbeitet. Die Wechselrichter greifen auf 2 x 20kWh LiFePO Speicher von PetaJoule zurück und die Anlage bietet somit eine potentielle Überbrückungsdauer von 2 Tagen für den Fall, die Sonne wäre mal kaputt.

DC-Ast

Den "DC Ast" des Systems bilden zwei PV Generatoren auf dem Süddach (1 x 5s3p Konfiguration mit 4875Wp, 1 x 4s3p Konfig. mit 3900Wp), welche ihren Ertrag mittels zweier Victron MPPTs 250/85 in die Speicher bzw. auf den DC Bus bringen. Dieses Subsystem ist auch dafür verantwortlich, dass die Anlage schwarzstartfähig ist. Für den Fall, die Batterie wäre leer, der EVU würde nichts liefern und der Diesel Generator (dazu später mehr) wäre nicht verfügbar, kann die Anlage bei Sonnenschein von alleine wieder anlaufen. Und ja, wir haben das sogar mal getestet.

AC-Ast

Den "AC Ast" des Systems bildet ein Fronius Symo 6kW Wechselricher in der Garage, welcher im Microgrid arbeitet (also wieder entkoppelt vom Versorgungsnetz) und die Energie von zwei PV Generatoren auf dem Garagendach (jeweils 4550Wp) synchron auf alle 3 Phasen im Haus liefert. Die Kommunikation mit dem Venus GX Steuergerät erfolgt via hausinternem IP Netz. Die Victrons regeln durch die Netzfrequenz die Leistung des Fronius Wechselrichters. Hierdurch kommt es jedoch im Sommer dazu, dass netzsynchrone Uhren ca 1% vorlaufen, weil die Hausnetzfrequenz bei voller Batterie angehoben wird.

Bei Sonnenschein steht im hauseigenen Netz also eine kumulierte Wechselrichter Leistung von 21kW (7kW pro Phase) zur Verfügung, mit einer kurzfristigen (30 Sekunden) möglichen Überlast auf 12kW pro Phase. Ohne Sonnenschein, bzw nachts liegt diese Leistung bei 5kW pro Phase (bzw. 10kW kurzfristig).

Die maximale Lade-Leistung des Systems liegt bei 14,8 kW, was der 40kWh Stromspeicher locker wegsteckt (entspricht 0,37C - siehe Ausführungen zur Batterie-Praktikabilität) und dadurch auch keine negativen Konsequenzen für seine projektierte Lebensdauer von 20-25 Jahren zu erwarten sind. Gleiches gilt entsprechend für die nominale Entnahmeleistung von 15kW (5kW pro Phase), aber auch eine kurzfristige Belastung darüber hinaus bleibt stets unter 1C.

Aufbau und Erweiterungen 2020-2022

Im Februar 2020 wurde der Kern des Systems installiert (Wechselrichter, MPPTs, 20kWh Batterie) aber noch keine PV Generatoren. Da der Aufbau genau in die Zeit der Reisebeschränkungen im Rahmen der Corona-Krise fiel, stellte dies natürlich ein gewisses Handicap dar.

Im Mai 2020 wurde der AC-Ast des Systems aufgebaut und konnte alleine für sich den Stromverbrauch des Hauses bis Oktober 2020 decken. Ende Oktober 2020 wurden dann die PV Module für den DC-Ast installiert und damit konnte dann auch der Strombedarf im November gedeckt werden.

Im Dezember wurde ein kleines BEV (Seat Mii electric 32,3 KWh) angeschafft, denn es war ersichtlich, dass der Stromüberschuss Frühjahr - Herbst auch eine kostenfreie Mobilität hergibt. Installation einer Wallbox.

Im Jahr 2021 war die Anlage im Regelbetrieb. Der prognostizierte und tatsächlich eingetroffene Stromüberschuss führte zu zahlreichen Optimierungen beim Verbrauch. So wurden die Laufzeiten der Wärmepumpe (separater Strombezug) reduziert und auch die Temperaturen in den Speichern für Warmwasser und Heizung angehoben.

Die gesamte IT-Infrastruktur (Router, Switche, etc.) im Haus wurde auf DC Strom umgestellt, denn damit kann auch dann eine Kommunikation und Fernwartung mit dem System erfolgen, wenn die Wechselrichter ausgeschaltet sind und kein AC zur Verfügung steht.

Im Dezember 2021 wurde ein Verbrenner durch einen Hyundai Kona Elektro 64 KWh ersetzt. Auch dieses Fahrzeug wird Frühjahr-Herbst von dem selbst erzeugten Strom der Anlage geladen.

Im Juni 2022 erhielt die Anlage eine zweite 20kWh Batterie, ein DC Subrail mit einem weiteren MPPT für einen ca. 1kWp PV Generator und einen Victron SmartShunt für die genaue Verbrauchsmessung im DC System.

Bilanz 2022

Der Verbrauch - Elektrofahrzeug(e) eingeschlossen - im Jahr 2022 war ca. 11,5MWh, hiervon konnten 9,8MWh von der Anlage abgedeckt werden. Die Anlage speist nicht ins Stromnetz ein, kann aber bei Bedarf daraus beziehen. Dank des eigenen Speichers geschieht dies kostengünstig unter Ausnutzung der Niedrigpreise (z.B. nachts), da Herr W. auf einen stundenbasierten börsenabhängigen Tarif gewechselt ist:

Die EVU Bezüge finden fast ausschließlich in den Monaten Dezember und Januar statt und beinhalten natürlich Strom für die BEVs.

Geplante Erweiterungen

Da die Wechselrichter auch den Betrieb klassischer Stromgeneratoren (Benzin- bzw. Dieselgeneratoren) ermöglichen, wird derzeit (Stand Anfang 2023) ein kleines Generatorhaus gebaut, in dem ein ca. 4,5kW Dieselgenerator sowie Treibstoff untergebracht ist. Auf dem Dach des Generatorhäuschens dann zusätzlich ein kleiner PV Generator mit 2s2p Konfiguration (4 x 380Wp).

Meinung des Kunden

Dieser Artikel mag sich wie Werbung anhören, aber wir finden einfach die Anlage ist gut gelungen und sind stolz, sie präsentieren zu können. Lassen wir jedoch mal den Kunden zu Wort kommen.

Steffen W. : "Die Vorteile der Anlage waren aufgrund der Beratung und Berechnungen von PetaJoule im Vorfeld klar ersichtlich und sind auch exakt wie vorausgesagt eingetreten."

Die ökonomischen Vorteile der Anlage waren zum Zeitpunkt der Planung und Realisierung so auch nicht absehbar. Die Realisierung fiel zwar in die Covid-Krise, war jedoch noch vor der eigentlichen Energiekrise bzw. der in diesem Zusammenhang erfolgten Preisentwicklung am Markt. Wurde mit einer Amortisation von 20 Jahren gerechnet, sieht es gegenwärtig eher nach 12 Jahren aus.

Steffen W.: "Ich kann nur sagen, dass PetaJoule alles sehr genau nimmt und die Aussagen zur Anlage sehr fundiert sind. Aus meines Praxis ergeben sich die folgenden Vorteile:

✔️ keine Spannungsunterbrechung im Haus, auch nie kurzzeitig
✔️ AC wird direkt ohne Umwandlung verbraucht
✔️ DC geht in den Speicher
✔️ Ausgleich von Schieflast über den DC Bus
✔️ vollständige Autarkie
✔️ bei Netzbezug Stromstärke variabel einstellbar
✔️ in der Übergangszeit Heizen mit Heizstab
✔️ im Sommer und in der Übergangszeit Warmwasser mit Heizstab
✔️ im Winter Nutzung günstiger Energiepreise durch börsenabhängigen Tarif (netzdienlich)

Drehstrom-Generator-Einspeisung
✔️ Rampe zum langsamen Belasten
✔️ Start/Stop Automatik

Wallbox
✔️ 1 oder 3 Phasen-Betrieb
✔️ im Sommer und in der Übergangszeit PV Überschussladen
✔️ im Winter Aunutzung der Niedrigpreise durch börsenabhängigen Tarif

Referenzanlage

Die Anlage kann nach vorheriger Vereinbarung besichtigt werden.