EEG-Solaranlage – der nächste Schritt

Mit den Erfahrungen aus der „kleinen“ Solaranlage ist es nun Zeit den großen Bruder aufzubauen. Diesmal nicht mehr als „Kleinstanlage“, sondern als EEG Anlage. Mein Timing könnte schlechter nicht sein.

Projekt: Solaranlage II

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link– eigenes Projekt –

Mit der kleinen Anlage sollten ja Erfahrungen gesammelt werden ohne allzu großen Aufwand und zum Teil auch als kleines Forschungsprojekt. Die konkrete Anwendung war die Grundlastversorgung und ein Ausgleich zur Poolpumpe. Alles in allen war das Thema ziemlich erfolgreich, wenngleich dann doch aufwendiger als erwartet.

In der aktuellen Situation mit der Energiekriese, ständig wachsenden Preisen und immer wahrscheinlicheren Ausfallszenarios ist die logische Konsequenz eine größere Anlage, um auch ein Paar Spitzen abzufedern oder auch Weichen für später zu stellen. Das Carportdach war ja ganz bewusst frei gelassen worden für eine solche Anlage, also warum nicht?

Plandaten

Folgende Komponenten habe ich mir für die Anlage ausgesucht:

  • 18 Module Trina Solar TSM-405-DE09.08 Vertex S 405Wp
  • Wechselrichter KACO Blueplanet 6.5 TL3-INT
  • Befestigungssystem K2-Rail

Somit ergeben sich folgende Daten:

  • Anlagenleistung max. 7.2 KWp als EEG-Anlage mit Eigenverbrauchsanteil
  • Montage auf Carport-Dach auf Trapez-Blechdach

Auf einen Batteriespeicher verzichte ich noch, da die Dinger immer noch ziemlich teuer sind, schlecht verfügbar und auch nicht unkritisch in der Anwendung. Der Wechselrichter bietet hier keine Unterstützung zum Nachrüsten, aber ein entsprechendes Gerät vorbereitend zu installieren ist mir aktuell zu teuer. Vielleicht eine blöde Entscheidung, muss man später sehen.

Der Wechselrichter-Hersteller hat ein Planungstool, mit dem die Auslegung geprüft werden kann. Alles ok, die Teile können miteinander (1-String Konfiguration).
K2 bietet ebenfalls eine vergleichbare Option, um die Montage statisch zu prüfen, auch hier keine Beanstandungen.
Für den Carport selber habe ich keine Statikberechnung, allerdings ist er ziemlich massiv ausgeführt und auch kein Baumarkt-Billigteil oder Eigenbau. Hier sollte es keine Probleme geben.
Das Befestigungssystem hat mit seinen Kurzschienen auch den Charm, das der Potentialausgleich über das Blechdach erfolgen kann. Wenn überhaupt braucht es also noch einen Ableitungspunkt und gut ist es. Ich habe sogar schon einen Staberder in Reichweite, das wäre dann auch nicht so schwer. Das muss ich dann noch mit dem Elektriker klären (so ich den habe).

Anders als bei der Kleinstanlage benötigt diese Anlage einen Anschluss am zentralen Sicherungskasten. Die Leitung muss ich auch noch ziehen und dann vom Elektriker entsprechend anschließen lassen.

EEG-Anlage

Das Thema EEG-Anlage wollte ich eigentlich so lange wie möglich aussparen, aber eine Anlage dieser Größe muss sich entweder abregeln („Nulleinspeisung“) oder in dieser Form angeschlossen werden, sofern man rechtlich sauber arbeiten will. Leider hat das Ganze eine Reihe von Konsequenzen, die ich mir gerne gespart hätte.

  • Die Anlage ist wieder anmeldepflichtig (das war keine Überraschung, musste ich ja schon bei der Kleinstanlage)
  • Der Anschluss der Anlage muss zwingend von einem dafür qualifizierten und zugelassenen Elektriker erfolgen (vom Versorger vorgeschrieben)
  • Dieser muss einen zusätzlichen Zähler installieren („Einspeisezähler“) zur Berechnung des Eigenverbrauchs (dazu später mehr in der Abrechnung)
  • Die Anlage ist zwingend gewerblich, damit auch so zu führen (vor allen steuerrechtlich interessant)
  • Der Eigenverbrauch ist entsprechend zu berücksichtigen (und das ist richtig interessant und überraschend kompliziert).

Der Elektriker ist ein Problem. Erste Anfragen haben schnell gezeigt, das es zwar viele Betriebe für elektrische Installationen gibt, die aber oft keinen Hintergrund in Solaranlagen haben und damit nicht geeignet sind. Das Thema bleibt spannend.

Offen ist auch, ob ich die bestehende Kleinstanlage weiter betreiben kann wie gehabt. Die Einspeisung von 25KWh/Jahr ist vernachlässigbar, aber sollte ich das Teil ebenfalls mit der Gewerberegelung nutzen müssen, würde ich den Betrieb vermutlich einstellen (da die Anlage zu fast 100% privat genutzt wird). Auch weil die Anlage wegen Gebrauchtteilen und fehlenden Rechnungen kaum sinnvoll in der Buchhaltung erfasst werden kann. Das wird sicher noch spannend.

Beschaffung

Bei der Recherche ist schnell klar geworden das 2022 ein blödes Jahr ist, sowas zu starten. Auf der einen Seite enormer Bedarf, dagegen so gut wie nirgends verfügbare Handwerker und dann noch die permanenten und sich verschärfenden Lieferengpässe. Da aber auf der anderen Seite die EEG-Einspeisevergütung monatlich weniger wird, hilft es nix. Ich habe zum Jahreswechsel 21/22 erstmals konkrete Überlegungen dazu gestartet, seitdem sind die Preise allerdings schon erheblich gestiegen und noch am Steigen.

Die Solarmodule sind überraschend „schnell“ nach nur 4 Wochen angekommen. Das war schon toll, gerade wenn man sich geistig auf Monate eingestellt hatte. Scheinbar habe ich gerade einen günstigen Zeitpunkt erwischt. Die liegen nun dekorativ in der Garage und tuen nix. Schaden nehmen sie aber auch keinen dabei.
Mein Problem ist vor allem der Wechselrichter. Da ist der Markt aktuell ganz übel und die Dinger entweder unglaublich teuer (z.B. für einen von Sunny) oder halt nicht verfügbar. Aktuell warte ich im Monat 3 und werde weiterhin alle 4 Wochen um 4 Wochen vertröstet. Hersteller KACO („eine Siemens-Company“) kann nicht liefern. Da es bei anderen Herstellern auch nicht besser aussieht warte ich halt weiter, aber so richtig glücklich bin ich damit nicht. Da mein geplanter Zeitraum zur Montage ohnehin inzwischen durch ist und ich wieder arbeiten muss, tut es auch nicht mehr ganz so weh.
Beim Befestigungssystem hatte ich dann wieder Glück. Erst war da nichts zu bekommen und ich hatte schon andere Systeme geprüft. Dann war es doch innerhalb 4 Wochen soweit und die Teile liegen erstmal neben den Modulen.
Bis auf Solarkabel und dem Wechselrichter ist damit alles da, aber ohne den macht es nicht viel Sinn loszulegen.

Abrechnung

Eine EEG-Anlage ist in der Abrechnung schon eine ganz eigene Hausnummer. Da die Anlage zwingend als ein Gewerbe betrieben werden muss, hat es weitreichende steuerrechtliche Konsequenzen.

Da ich bereits Gewerbetreibender bin, fällt für mich die Kleingewerberegelung flach. Ich muss die Anlage also regulär als Gewebebetrieb betreiben. Und da ich bereits Einkommen aus Gewerbebetrieb erwirtschafte, ist auch der Freibetrag für die Gewerbesteuer hier schon weg. Somit sind viele Argumente, mit denen Privatleuten der Weg etwas weniger steinig gemacht wird, schon mal gestorben.
Zumindest muss ich keine zusätzliche Arbeit in die Buchhaltung und Umsatzsteuermeldungen investieren, da ich das ohnehin schon alles tun muss.
Da die Solaranlage als Gewerbe laufen muss, muss ich wiederum alles private wiederum der Firma vergüten (Eigenverbrauchsanteil). Dazu muss der Eigenverbrauch entweder mit aktuellen Marktpreisen oder ca. 20ct/KWh in der Firma als Einkommen verbuchen und versteuern. Das gilt dann sowohl für Gewerbesteuer als auch Umsatzsteuer. Auch deshalb habe ich derzeit keinen Lust auf einen Speicher. Der würde hier das Verhältnis noch weiter verschlechtern. Natürlich muss der Anteil messbar sein, daher brauche ich den zweiten Zähler.

Das Ganze ist ziemlich aufwendig, aber zum Glück für mich eh Tagegeschäft. Und die Verrechnung der privaten Anteile macht es auch nicht gleich unrentabel, nur komplizierter. Im Vergleich zur Kleinstanlage ist es aber ein Molloch und ein ziemlicher Frustfaktor.

Zwischenfazit

Die Anlage macht, wie schon der kleine Bruder, eine Menge Arbeit. Mit der aktuellen Situation allerorts ist es erheblich stressiger als notwendig. Ich glaube aber auch, dass es ein richtiger Schritt ist. Der Weg ist das Ziel, und das Jahr ja noch nicht vorbei. Ich berichte wie es weiter gegangen ist.

 

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Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link– eigenes Projekt –

Nachdem Ende September die Anlage mehr oder weniger in den Winterschlaf gefallen ist, kommen nun wieder sonnenreiche Tage auf. Der Sonnenstand ist nun auch wieder ausreichend hoch, dass die Anlage frühzeitig und beständig Sonne abbekommt. Auch ist die Einstrahlung wieder spürbar besser geworden, was sich sowohl im eigenen Befinden als auch in der Stromerzeugung merklich auswirkt.

Fazit 2020:
Das letzte Jahr (seit dem ersten Aufbau im April ’20) war gezeichnet durch Ausprobieren und Lernen. So ab August war auch ein leistungsfähiges Monitoring dabei, leider für manche Daten schon zu spät. Trotzdem hat sich für die eigenen Ansprüche ein ganz ordentlicher Aufbau ergeben, wenngleich natürlich auch viel Leistung nicht abgerufen werden konnte. Zum Ende hin konnte die Anlage praktisch mit Sonnenaufgang bis zum frühen Nachmittag gute Leistung bringen, dann auch noch ein wenig bis zum späten Abend auf niedrigerem Niveau. Das Ziel, eine zwar weniger optimale, dafür aber lange Versorgung auf (im Vergleich zu optimalen Aufstellungsbedingungen) niedrigeren Niveau konnte gut erreicht werden. Die Spitzenleistung von nur 600W (bei 1040WP Modulleistung) kann bei Sonne gut abgerufen werden und passt auch gut zur Grundlast von ca. 300W (nachts) bzw. 600W (unter Tags). Spitzen kann die Anlage nicht versorgen, dafür gibt es praktisch kaum Einspeisung ins Netz. Da die Anlage keine Vergütung erwirtschaftet, ist diese für mich auch wertfrei, bei zu hohen Werten sogar gefährlich (da der Netzbetreiber hier ungemütlich werden kann). In den Wintermonaten war die Anlage praktisch tot. Zum einen gab es kaum Sonne, zum anderen hat der niedrige Sonnenstand auch verhindert das die Module in Wandmontage überhaupt aus der Verschattung des Nachbarhauses rausgekommen sind. Selbst dann wären die Sonnenzeiten aber kaum relevant gewesen.
In Zahlen hat die Anlage 2020 324 KWh erzeugt, davon wurden 15,5 KWh eingespeist. Das ist an sich noch zu wenig, aber für die Rahmenbedingungen (Auf- und Umbauten sowie Schlechtwetterperioden) trotzdem Ok.

Stand und Ausblick 2021:
Unsere Grundlast hat sich wegen zusätzlichen Geräten und Pandemiebedingungen erhöht. Damit sollte sich der Eigenverbrauch auch verbessern, wobei dieser hier ohnehin nicht kritisch ist.
Da der Aufbau inzwischen final ist und neben wenigen kosmetischen Arbeiten auch nichts mehr geplant ist, sehe ich das Jahr als Referenz für die Ertragsfähigkeit.
Mit der letzten Woche im März ist die Anlage gut aktiv und bringt gerade sehr ordentliche Werte.
Der Ertragsspitzenwert wurde mit 3,8 KWh erreicht am 2.4.2021, der 7-Tage-Durchschnitt (29.3.-4.4.) beträgt 3,3 KWh/Tag. Dieses Jahr wurden bisher insgesamt 112 KWh erzeugt, davon alleine 47 KWh in den letzten 14 Tagen. Das entspricht in etwa den Erwartungswerten der Anlage für den Aufbau (Ausrichtung, Aufständerung und 600W-Limit durch Wechselrichter. Wenn das so weiter geht kann ich mich hier nicht mehr beklagen.

Ausbaumöglichkeiten:
Egal wie gut oder schlecht die Anlage arbeitet, es ist schon toll, wenn aus Sonne relevante Mengen an Strom erzeugt werden, gerade auch mit der schon recht kleinen Anlage. Wie schon im letzten Jahr abgeschätzt ist ein weiterer Ausbau der Grundlastversorgung nur sinnvoll, wenn damit die Grundlast über Nacht versorgt werden kann (da sonst nur Stromspitzen abgefangen werden können). Das bedingt aber eine ganz andere Architektur mit Speicher, und diese ist immer noch zu teuer um sich in vernünftiger Zeit zu amortisieren. Es wird wohl noch ein Paar (wenige) Jahre brauchen bis Stromspeicher hier kostengünstig genug geworden sind, aber dann wird wohl auch eine Ergänzung in diese Richtung angegangen. Aktuell rechne ich mit Amortisationszeiten von >15 Jahren, und das ist so nicht sinnvoll.

Softwareprobleme:
Da die einzelnen Datenlogger schon einige Monate Daten auf Halde klopfen, kann man erste Aussagen zur Langzeitproblemen machen. Neben ein Paar Bugs bzw. Verbesserungen im Startverhalten (z.B. bei Stromausfall) wurde der Datenbankzugriff auf den Loggern optimiert. Der Raspberry Zero im Schaltschrank hatte inzwischen Probleme seine Daten zeitnah in die SQLite-DB reinzukloppen. Da ein anderer Raspi per REST besagte Daten auch regelmäßig abfragt (zur Aggregation) ist es immer wieder zu Konflikten im Datenbankzugriff gekommen. Da die Software hier noch zu wenig fehlertolerant ist, sind immer wieder Werte nicht abgelegt worden. Das Problem hat sich in den letzten Wochen deutlich verschärft, so dass die Software nun zum einen ordentlich zwischen R/O Zugriffen und Schreibzugriff unterscheidet, zum anderen nun die Datenbank mit WAL (Write-Ahead-Log) arbeitet und damit auch am Zero keine Engpässe mehr hat. Als Produkt wäre das System immer noch zu einfach gestrickt, für mich im Hausgebrauch tut es aber erst mal wieder.

Formalien, …:
Solaranlagen bis 600W sind gemäß Gesetz zwar genehmigungsfrei, aber anmeldepflichtig (Stand 2020). Zum einen muss der zuständige Betreiber informiert werden, zum anderen hat man sich in das Marktstammregister entsprechend einzutragen. Wie oft in Deutschland sind diese Prozesse nicht unbedingt komfortabel und mit einigen Detailproblemen versehen. Meine Anmeldung ins Marktstammregister war z.B. lästig, aber überschaubar kompliziert. Daneben habe ich ein Meldeformular vom Betreiber als Fax an ein Kundenzentrum des lokalen Betreibers geschickt und war guter Dinge das damit alles passt.
Das Marktstammregister hat im Hintergrund ein Prüfungsticket an den Betreiber aufgemacht, der die Anlage entsprechend „genehmigen“ muss. Primär braucht es das wohl für EEG-Anlagen, ist aber auch bei den Zwergenanlagen so hinterlegt. Im Januar 2021(!) hat mir besagtes Register mitgeteilt, dass mein Netzbetreiber sich hierfür nicht verantwortlich fühlt und ich eine Betreiberkorrektur vornehmen soll. Im Ticket steht dazu, dass die Anlage nicht beim Betreiber angemeldet und damit unbekannt ist. Falls doch, soll ich die Vorgangsnummer dazu angeben. Habe ich nicht, da ich nach dem Fax dazu nichts mehr gehört habe.
Lange Rede, gar kein Sinn, das Fax ging wohl an die (aus der Sicht des Betreibers) falsche Nummer (richtiger Betreiber, aber Verwaltung Kundenzentrum, nicht Kundenzentrum selbst) und wurde kommentarlos ignoriert. Das ganze also neu an eine andere Nummer (auf der gleichen Webseite als Unterpunkt gelistet) und ab da ging das alles dann voran. Zum einen zeitnah eine Bestätigung mit besagter Nummer, zum anderen ein bzw. mehrere Vor-Ort Termine zur Zählerstandsablesung (Wintereinbruch in Bayern). Danach noch etwas Detailklärung und nun ist die Anlage sogar konform angemeldet. Wie immer, wenn man es irgendwie geschafft hat ist es einfach, bis dahin wird man in Verwaltungsmühlen kleingerieben. Sollte ich das nochmal machen ist aber eh wieder alles anders, also unnützes Wissen. Ich kann jedenfalls gut verstehen, dass sich das viele Leute sparen und die Anlage „schwarz“ betreiben. Der Sinn ist jedenfalls nicht erkennbar, und bis auf Verwaltungsaufwand bei allen Beteiligten bringt die Registrierung dieser Minianlagen auch keinem was. Ist halt Deutschland…

Fazit
So wie es aktuell läuft bin ich mit der Solaranlage zufrieden und finde es auch toll, dass zumindest für einen kleinen Anteil der eigene Strom eben nicht nur aus der Steckdose kommt. Die Anlage sollte in wenigen Jahren in die Gewinnzone kommen und ist damit sicher eines meiner besseren Projekte. Nicht zu vergessen, das mit den erhobenen Daten auch wieder einiges anzufangen ist.
Und das ganz ohne Cloud, Datenschutzproblemen und kostenpflichtigen Abos, man mag es nicht glauben!

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NoSolarPower – Wir haben Herbst

Nach den ereignisreichen Monaten bisher in 2020 stellt sich doch langsam heraus, dass es Herbst wird. Die Blätter werden bunter, das Wetter erheblich kühler bis schon ziemlich kalt, die Pandemie macht eine neue Runde und zwingt uns ins Haus, meine Haupttätigkeit als selbständiger Berater macht pandemiebedingt Pause und auch die Solaranlage zeigt wenig Leistungswillen. Das letztere natürlich aufgrund der inzwischen geringen Sonnenstunden, macht aber im Endeffekt keinen Unterschied. Nachdem inzwischen ein recht leistungsfähiges Monitoring läuft, kann ich das sogar ganz objektiv darstellen.

Zuerst mal die Leistungsdaten der Solaranlage selbst:

Man sieht noch gut die letzten (im Vergleich) sonnenreichen Tage im September und danach die für unser Umfeld typischen dunklen bzw. bewölkten Tage mit starken Nebeneinfluss. Leider müssen wir hier mit ausgeprägtem Nebel am Vormittag rechnen (wohl aufgrund der Nähe zu verschiedenen Flüssen) und danach auch dazu passender Bewölkung. Da tut sich die Sonne hart und schafft es auch an guten Tagen oft erst am späten Nachmittag mal durchzuspitzen. Da steht sie dann aber auch für die Anlage ungünstig, daher gibt es derzeit einfach kaum Leistung aus Sonnenstrom.

In der Konsequenz zeigt sich, dass die Anlage aktuell im Durchschnitt der letzten drei Wochen nur mehr ca. 760Wh pro Tag liefert, also erheblich weniger als noch im Monat davor (Spitzen bis 3KW am Tag). Natürlich kein Problem und auch nicht unerwartet, irgendwie macht es einen aber dann doch melancholisch wenn sich Technik und allgemeine Stimmung so anpassen.
Bei den wenigen Sonnenereignissen konnte ich auch schon feststellen, das mit den nun tiefen Sonnenstand die Module zumeist keine unverdeckte Sonneneinstrahlung sehen (außer um den späten Vormittag rum). Das wäre allerdings auch auf dem Carportdach nicht immer der Fall. Eigentlich kann ich das nur am Hausdach selber noch erreichen, schlicht weil es im Vergleich halt deutlich höher liegt, was ja auch eine Erkenntnis ist.

Die nächsten Monate bleiben hier weiterhin interessant, zumal ich ja immer noch meine ersten Erfahrungen sammle und damit fast jeden Tag neues lernen darf.
Und eine frühere Feststellung war ja schon, dass ohne Sonne halt nix geht.

Also gehabt Euch wohl und freut Euch über jedes bisschen Sonnenlicht!
Ich tue das bestimmt, sowohl wegen der Anlage als auch für die eigene Stimmung.

Nachtrag:
Leider scheint es im Winter mit Solarkraft generell nicht besonders gut zu klappen. Neben der baulichen Einschränkungen und der daraus folgenden Verschattungen sieht es auch mit Sonnenstunden generell mau aus. Ich bin zwar grundsätzlich weiter am überlegen, ob ich vielleicht eine zusätzliche Kleinstanlage dazu baue, allerdings dürfte der Winterertrag trotzdem auf niedrigen Niveau bleiben. Bei einem Kollegen sieht es trotz erheblich besserer Platzierung auch nicht viel besser aus.

Ein Blick auf die Sonnenstunden (Quelle: WetterOnline.de) der letzten 3 Monate zeigt das eigentliche Problem ganz gut:

Die Ertragsdaten der Solaranlage passen hier sehr gut dazu. Das nachfolgende Bild zeigt die Leistungsdaten/Stunde über den Zeitraum, nicht die aufsummierten Tageserträge! Es ist schön zu erkennen, das sich die Ertragsspitzen doch deutlich abgeschwächt haben. Neben den geringeren Sonnenstunden kann die Anlage mit den nun aufgetretenen Verschattungen durch den geringen Sonnenstand auch die vorhandenen nicht mehr so gut nutzen.

Hier nochmals die Leistungsdaten der letzten 4 Wochen. Hier allerdings die Erträge über den jeweiligen Tag aufsummiert. Man kann gut erkennen, das sich bei der Anlage nicht mehr viel tut, auch wenn sich mal ein Paar Sonnenstunden finden.

Ich denke das man ganz realistisch mit einer solchen Anlage primär den Sommer über Vorteile hat, im Winter aber nur noch wenig Nutzen daraus ziehen kann. Das korreliert auch mit den Erfahrungen anderer mit Solarthermie (aus nachvollziehbaren Gründen). Das ist kein Grund gegen eine solche Anlage, aber schon ein Faktor bei der Kalkulation oder Planung.

Smartes Energiemanagement – Trippelschritte voran

Die Solaranlage liefert inzwischen viele nützliche Daten und Strom. Der Stromzähler liefert nun auch entsprechende Details. Eine der Fragen dabei ist, wie ich das Erzeugungsprofil der Anlage und unser Nutzungsprofil zusammen bekomme und welche Profile sind das überhaupt? Und passt die Anlagendimensionierung so oder wäre es doch sinnvoll mehr davon zu haben?

Projekt: Smart Power Manager

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link– eigenes Projekt –

Situation Solaranlage:
Obgleich so langsam der Herbst da ist und die Anlage nun schon erkennbar weniger Leistung liefert als noch im August, vor allem durch die geringeren Sonnenzeiten und das ausgeprägter bedeckte bzw. nebelige Wetter, kommt dann (wenn die Sonne durchkommt) immer noch einiges rüber. Natürlich immer in Relation zur Anlagengröße (ist ja ein Kleinsterzeuger mit 600Wp).
Das Monitoring ist inzwischen stabil und die meisten Bugs gefixt. Eine Weboberfläche liefert mir sehr genaue Informationen und hat inzwischen auch eine hinreichende Reife.
Eine nun konsequente nächste Frage ist, ob sich eine Erweiterung der Solarerzeugung (z.B. Carportdach oder Hausdach) lohnt und wie das Setup dafür aussehen muss. Oder welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit sich das lohnt?

Situation Monitoring Smartmeter:
In den letzten beiden Wochen konnte ich auch das Erfassen der Daten aus dem Energiezähler im Sicherungskasten stabil bekommen. Es werden nun die Bezugs- und Einspeisedaten sicher erfasst und stehen im Netz zur weiteren Verwertung zur Verfügung. Eine rudimentäre Weboberfläche zeigt mir die aktuellen Daten auch bei Bedarf an, aber da hänge ich eher in der Datenbank, wenn ich was wissen will. Das Smartmeter ist bei den Zählern ist um den Faktor 10 genauer als die Solaranlage (1Wh statt 10Wh) und gibt auch bei Messungen 4x die Minute noch Änderungen sicher an. Da dies auch für den Einspeisezähler gilt, kann die „Ungenauigkeit“ der Solaranlage hier etwas ausgeglichen werden.

Konzept Powermanager:
Datenerfassung ist ja ganz lustig, sollte aber auch was bringen. Als erstes benötige ich mal eine Aussage wie es aussieht, wenn ich Strombezug, -verbrauch und -einspeisung miteinander in Bezug bringe.
Da ich die beiden Datenerfassungsgeräte vorerst nicht weiter mit anderen Aufgaben belasten möchte, ist dafür ein weiterer Raspberry im Büro angedacht. Das Teil ist derzeit nur als zentraler MQTT-Server tätig, hat also massig freie Zeit und ohnehin die Rolle einer „Zentrale“.
Auf Basis der bereits vorhandenen Skripte soll es wieder eine vergleichbare Lösung sein, die zum einen die Daten der beiden Logger einsammelt, diese verdichtet und dann in eine eigene Datenbank abspeichert. Relevante Daten werden (erst mal) wieder per Weboberfläche dargestellt.
Zum Einsammeln bieten sich die MQTT-Sendungen der Logger an.

Software:
Einiges an Code ist ja schon vorhanden. Da ich mich über einige Codedubletten ärgere und ein Paar andere technische Schulden, geht es an alle 3 Pakete parallel. Code wird in ein Modul ausgelagert, vereinheitlicht und an ein Paar Stellen robuster gestaltet. Die MQTT-Meldungen mit den aktuellen Daten werden aufgenommen und verdichtet. Es stellt sich allerdings heraus, dass dieses System zwar gut und auch relativ stabil funktioniert, aber auch ziemlich umständlich ist, weil die Verarbeitung ausschließlich extern getriggert wird (durch die MQTT-Pakete) und damit auf viele Dinge geachtet werden muss. Die Lösung erscheint mir in der Folge dann doch zu anfällig und komplex, daher wurde das Konzept umgestellt auf eine Erfassung durch REST-Anfragen an die Logger direkt auf die Datenbanken. Dazu wurden in den beiden Skripten, die für die Weboberflächen zuständig sind, zusätzlich eine RESTful-Api reingepackt (die Oberfläche hat bereits eine Flask-basierende Basis) über die ich SQL-Anfragen ausführen kann. Damit bin ich wieder bei aktiven Anfragen basiert auf Scheduler-Zeitsteuerung und weg von den vielen Sonderfällen der event-basierten Bearbeitung. Derzeit laufen beide Schienen parallel, was mir die Prüfung der Daten erleichtert. Im Ergebnis bekomme ich nun die Daten für die Stromerzeugung, Strombezug und Stromeinspeisung in Tabellen gepackt in den Auflösungen Minute, Stunde und Tag. Dazu wird der Eigenverbrauch (also Erzeugung – Einspeisung) und der komplette Stromverbrauch berechnet (also Solarstromverbrauch + Bezug). Da die Solaranlage nur in 10Wh-Schritten die Zähler aktualisiert, sind Auflösungen <1 Minute hier nicht mehr sinnvoll.

Erste Erkenntnisse:
Die Daten sind ein wichtiger Schritt vorwärts. Leider funktioniert die exakte Korrelation auf Minutenbasis wegen der geringeren Messauflösung der Solaranlage nicht so gut, wenn nicht viel Sonne da ist (mehrere Minuten nix, dann wieder ein Block von 10Wh). Spätestens auf der Ebene Stunde ist das aber egal. Zur Erkennung einer Überversorgung durch die Solaranlage kann ich aber mit den Daten des Smartmeters arbeiten. Ich sehe weiterhin eine fast vollständige Verwertung der erzeugten Leistung, allerdings auch Überschuss, wenn die Sonne mal Gas gibt. Die Solaranlage ist damit recht gut für die Grundlastversorgung ausgelegt. Durch die Messauflösung von einer Minute kann ich auch gut Verbrauchsprofile sehen, z.B. wenn der Backofen aktiv ist. Damit kann ich nun ziemlich genau sagen, wann ich welche Energiemengen benötige (und wann nicht). Dampfbügeleisen und Backofen sind hier wohl die Könige des Strombezugs, dann Herd, Geschirrspüler und Waschmaschine.

Verbrauchs- und Erzeugungsdaten:
Über Nacht zieht das Haus aktuell etwa 250W. Tagsüber liege ich etwa 100W drüber. Damit brauche ich ca. 6KWh täglich zur Grundversorgung. Im realen Verbrauch sehe ich 10-12 KWh an normalen Tagen. Die Solaranlage lieferte an guten Sonnentagen bis zu 617W (Begrenzung durch den Wechselrichter), über den Tag aktuell bis zu 3 KWh, an optimalen Tagen knapp 4 KWh maximal.
Die Einspeisung ist vernachlässigbar (seit April 14 KWh), aber an guten Sonnentagen in der Spitzenzeit gut erkennbar.

Solaranlage erweitern oder nicht?
Es zeichnet es sich jetzt schon ab, dass ich mit zusätzlicher Anlagenleistung ohne Speichermöglichkeit meistens nichts anfangen kann bzw. nur relativ kurze Spitzenphasen besser abdecken kann. Damit ist auch erst mal die Frage einer Anlagenerweiterung vom Tisch, bis ich entweder einen bezahlbaren Stromspeicher finde oder geeignete Verbraucher mit Steuerungsmöglichkeit. Das Einspeisen ins Stromnetz ist derzeit eher unattraktiv, weil die Refinanzierungszeiten mir persönlich da noch deutlich zu lange sind und die Erträge zu gering. Erste Angebote mit Speichermöglichkeiten über die Netzversorger („Strom-Cloud“) finde ich zwar konzeptionell interessant, sind allerdings auch bisher nicht attraktiver als Einspeisung und günstiger Ökostrombezug. Umgekehrt sind die Stromspeicher auch noch zu teuer, was wiederum zu lange zur Refinanzierung braucht. Und nur zum Spaß ist mir das Ganze dann derzeit zu aufwändig und auch zu teuer.

Weiterer Ausblick:
Mit dem direkten Vergleich Einspeiseleistung gegen Bezugsleistung kann ich nun Schaltschwellen für Verbraucher definieren, die nur bei Sonnenstromüberschuss laufen sollen.
Die Logik dafür kann im Logger des Smartmeters dazu gebaut werden und dann z.B. über MQTT wieder entsprechende Benachrichtigungen verteilen.
Ein erster Kandidat wird wohl eine Umwälzpumpe zur Algenbekämpfung im IBC-Wassertank sein, auch als Proof-of-Concept. Die Poolpumpe bleibt ein ständiger Kandidat, und mit etwas guten Willen und Zeit finden sich sicher weitere Kandidaten.
Ein kleiner Stromspeicher mit steuerbarer Leistungsregelung wäre eine Idee um mehr (zusätzliche) Solarleistung nutzbar zu machen, verbietet sich aber derzeit noch aus Kostengründen.
Vorerst werden aber fleißig weiter Daten gesammelt, auch um eine bessere Idee zu bekommen wie die Jahreszeiten hier Einfluss nehmen.

Solarpower – Energie durch Winkel

Die letzten Monate waren geprägt durch das Sammeln von Erfahrungen. Nun sollte langsam Ruhe in dieses spezielle Projekt kommen, daher geht es an den finalen Aufbau. Für die Leistungssteigerung war noch die Aufständerung der Südseite offen. Das ist nun erledigt, um zumindest noch etwas Sommersonne zu sammeln.

Projekt: Solaranlage

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link– eigenes Projekt –

Umbauarbeiten:
Die Module auf der Südseite mussten wieder runter und sind nun auf einer Holzkonstruktion aufgeständert (das Holz war vorhanden aus der Terrassensanierung und erheblich günstiger als eine Aufständerung aus Metall). Dabei stehen nun die Module etwa 10 cm von der Wand weg und sind mit ca. 19° aufgeständert (Gartenzaungrenze ist erreicht und definiert den maximalen Winkel). Dadurch sehen die Module nun etwas früher Sonne (da der Schattenwurf des Carport-Überstands weniger lange die Süd-Module verdunkelt). Auch liegen die Module nun deutlich günstiger in der Sonne (in der Theorie mit bis zu 90° des max. Ertrags). Die Module auf der Ostseite sind unverändert mit ca. 10° geneigt. Ansonsten wurden nur die Kabel sauber (neu) verlegt, leider aber immer noch fliegend ohne korrekte Führung.

Anlagendaten:
Nachdem es nun eine vernünftige Datenerfassung gibt, kann ich wesentlich besser vergleichen.
Hier zwei „ideale“ Verläufe im August (durchgehende Sonne), einmal ohne Aufständerung auf der Südseite und im Vergleich dazu wenige Tage später mit Aufständerung:

Prägnant ist, dass die Anlage nach vergleichbaren Startzeitpunkt am Morgen noch früher mit der Südseite einsteigt. Dabei durch die bessere Modulneigung auch mit ordentlich mehr Dampf, so dass über die Mittagsstunden bis zur Verschattung der Ostmodule der Wechselrichter an seine Grenzen kommt. In den Diagrammen oben sieht man das nicht, aber bei Wolken und entsprechenden zittrigeren Verläufen scheint es zwischendurch mehr Sonneneinstrahlung zu geben. Und dann liefern die Module mehr als der Wechselrichter kann. Der begrenzt dabei aber recht ordentlich die Ausgangsleistung (bei knapp über 600W) und bleibt so innerhalb seiner Spezifikationen, obgleich die Module nun zwischen 10 und 12 Uhr wohl mehr als 600W Modulleistung liefern, scheinbar aber nicht massiv zu viel. Eine Strommessung zeigt hier ca. 10A in Summe auf den beiden parallel geschalteten Modulen pro String (z.B. 6,3A Südseite und 3,7A Ostseite) bei Vmp=31,33V. Der Wechselrichter entwickelt hier aber keine besondere Hitze.
Ein sehr interessanter Aspekt ist, dass die Südmodule nun am Nachmittag mehr als 30% zusätzlich an Leistung bringen zur vorherigen Montageposition. Das ist deutlich mehr als die 20%, die durch die Neigung alleine maximal erwartet wurden. Neben den inzwischen besseren Sonnenstand im Allgemeinen und der Neigung der Module, wirkt sich wohl die bessere Hinterlüftung und der Abstand zur Wand mit dem nun geringeren Einfluss des Dachüberstands aus. Vielleicht haben Teile der Anlage nun auch einfach Angst nochmal umgebaut zu werden und zeigen nun etwas mehr Grundmotivation.
Das Leistungsmaximum hat sich von ca. 450W mittags auf wohl >600W verbessert, am frühen Nachmittag liefert die Anlage statt ca. 280W nun bis zu 400W. Die Anlage baut dann wie vorher bis ca. 20 Uhr mit dem Sonnenverlauf weiter ab, durchgehend aber auf höheren Ertragsniveau zu vorher.
Der Wechselrichter entwickelt bei den aktuellen Umgebungstemperaturen von 35°C und neuem Leistungsniveau auch mehr Temperatur, ist allerdings mit ~45°C auch nicht zu warm. Die Metallplatte nimmt nun auch mehr Wärme auf und hilft wohl bei der Kühlung.

Ertrag und Nutzung:
Die Anlage liefert nun endlich Leistung und lastet seine Bestandteile auch vernünftig aus. Die Verteilung des Ertrags über den Tag ist relativ gleichmäßig mit Spitzenwerten zwischen 10 und 12 Uhr. Bei guter Sonne liefert die Anlage nun aber auch am Nachmittag ordentliche Leistung ab bis spät in den Abend.
Der Eigenverbrauch scheint nun öfter mal überschritten, am Einspeisezähler wirkt es sich aber trotzdem nicht prägnant aus. Damit bin ich (durch die Zählersaldierung der Phasen) immer noch bei einer vernachlässigbaren Einspeiseleistung (derzeit 7 von 209 KWh) und damit einer praktisch vollständigen Eigennutzung. Bei Sonne liefert die Anlage vormittags und nachmittags gerne >400W. Sobald beide Seiten zusammen Sonne sehen, laufen wir im obersten Bereich bis knapp über 600W. Bei bedecktem Wetter sind immer noch >200W drin, bei Wolken und Schlechtwetter (je nachdem) auch noch um 40-100W. Mit den beiden Modulen auf der Ostseite waren vorher bei idealer Sonne einmal ein maximum von 3,2KWh am Tag erreichbar. Nun sehe ich hier knapp 4 KWh mit aktuellem Sonnenstand.

Fazit:
So wie die Anlage jetzt läuft, scheint dies unter den vorhandenen Rahmenbedingungen die optimale Ausrichtung für die sonnige Jahreshälfte zu sein, ohne die Vorteile in der dunklen Jahreszeit zu verlieren (wie bei einer Dachmontage auf dem Flachdach) und einen Krieg mit Nachbar oder Familie zu riskieren. Solange der Wechselrichter so klar kommt wird es wohl keine relevanten Umbauten mehr geben müssen. Eine senkrechte Montage an der Wand kann ich mit neuen, monokristallinen Modulen jedenfalls nicht empfehlen, da die dafür einfach zu teuer sind und die Leistungseinbußen zu hoch. Bei Gebrauchtmodulen kann man die Verluste natürlich einfacher ausgleichen, solange nur genug Fläche vorhanden ist. Dann wären aber polykristalline Module wohl immer noch die bessere Wahl. Da in den nächsten Monaten viele Anlagen aus der EEG-Förderung fallen, gehe ich weiter von verfügbaren Gebrauchtmodulen am Markt aus und kann den Aufbau einer Kleinstanlage eigentlich nur empfehlen. Zumindest wenn man in der Lage ist den Aufbau selber zu machen.

Weiterer Ausblick:
Interessant wird nun der Winter sein, sowohl in Bezug auf den dann überhaupt möglichen Ertrag, als auch auf die mögliche Verschattung durch das Nachbarhaus. Auch der kommende April in 2021 wird interessant, da der in diesem Jahr im Vergleich den besten Ertrag gebracht hat. Aber das ist dann Thema, wenn es hierzu konkrete Erkenntnisse gibt, nicht nur das Wissen zu Möglichkeiten. Die Kabel muss ich leider immer noch sauber verlegen, und auch ein Panel der Ostseite benötigt noch Montagewinkel damit es nicht direkt am Boden aufliegt, aber auch das bekomme ich sicher noch gebacken.

Überlegungen:
Die letzten Umbauten stehen an, wir sehen eine finale Konfiguration. Also auch ein Update in Artikelform.

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