Ausgangslage

• Photovoltaikanlagen produzieren Strom nur tagsüber und bei genügend Sonneneinstrahlung; ohne Speicher kann nur ein Teil sofort selbst verbraucht werden. Überschüssige Energie wird zu Niedrigtarifen von 6.7 bis 8.0 Rappen pro Kilowattstunde ins Netz eingespeist, während Netzbezug 12.5 bis 18.8 Rappen kostet (Tarifstand 2018).
• Das sanierte Reiheneinfamilienhaus in Schlieren (Minergie-Standard, 139.5 m² Energiebezugsfläche, 4 Personen) deckt seinen Jahresbedarf zu 78 bis 90 Prozent selbst – doch ohne Batterie werden lediglich 30 Prozent des produzierten Photovoltaikstroms direkt vor Ort genutzt.
• Dezentrale Photovoltaikspeicher können den Eigenverbrauch deutlich steigern und damit den Netzbezug senken; für Haushalte mit ähnlichem Verbrauchsprofil ist die optimale Speichergrösse bisher kaum belegt.
• Das Projekt liefert erstmals dreijährige Messdaten zu Eigenverbrauch, Autarkie und Wirtschaftlichkeit in drei Stufen (ohne Batterie, 5.5 kWh, 11 kWh), eine Grundlage für praxisnahe Empfehlungen zur Dekarbonisierung des Haushaltsstromverbrauchs.

Projektbeschrieb

Viridén + Partner AG hat am Reiheneinfamilienhaus Nassackerstrasse 29 in Schlieren über drei Messjahre (Juli 2014 bis September 2017) einen wechselstromgekoppelten Lithium-Ionen-Batteriespeicher des Typs «Knut basix» der Firma Knubix GmbH getestet. Die vorhandene, seit 2012 in Betrieb stehende Photovoltaikanlage mit 3.75 kWp wurde im ersten Jahr ohne Batterie betrieben, im zweiten Jahr mit 5.5 kWh und im dritten Jahr mit einer auf 11 kWh erweiterten Batterie. Ein intelligentes Energiemanagementsystem regelt Laden und Entladen automatisch so, dass der Eigenverbrauch des Photovoltaikstroms maximiert wird. Ziel war es, praxistaugliche Empfehlungen abzuleiten, ab welcher Speichergrösse und welchem Batteriepreis sich die Investition für diesen Gebäudetyp lohnt.

Projektziele

• Messung und Vergleich von Eigenverbrauchsgrad und Autarkiegrad in drei Stufen: ohne Batterie, mit 5.5 kWh und mit 11 kWh Kapazität
• Ermittlung der Anzahl und Art der Ladezyklen sowie Abschätzung der Batterielebensdauer (Herstellerangabe: 5'000 Vollzyklen)
• Ableitung einer Wirtschaftlichkeitsgrenze: ab welchem Batteriepreis pro Kilowattstunde ist die Investition rentabel gegenüber dem Netzbezug

Erkenntnisse

Der Eigenverbrauchsgrad stieg durch den Einbau der 5.5-kWh-Batterie von 30.2 auf 62.8 Prozent; die 11-kWh-Batterie brachte mit 64.7 Prozent keine relevante Zusatzverbesserung. Entsprechend erhöhte sich der Autarkiegrad von 20.7 auf 37.6 Prozent, während die grössere Batterie mit 36,4 Prozent keinen Mehrwert erzielte. Der gespeicherte Solarstrom kostete bei den damaligen Investitionskosten rund 90.8 Rappen pro Kilowattstunde (5.5 kWh) bzw. 1.10 Franken (11 kWh) – weit über dem Netzbezugspreis; bei Batteriepreisen unter 400 Franken pro Kilowattstunde wird die Investition wirtschaftlich. Für einen Vier-Personen-Haushalt mit vergleichbarem Verbrauchsprofil ist die 5.5-kWh-Batterie ausreichend und der grössere Speicher nicht empfehlenswert.

Ausblick

Die sinkenden Batteriepreise – zum Zeitpunkt des Projektabschlusses bereits bei 750 bis 1'000 Franken pro Kilowattstunde – lassen erwarten, dass dezentrale Speicher für Einfamilienhäuser bald wirtschaftlich werden. Eine weiterführende Untersuchung könnte die Integration von Elektromobilität und steuerbaren Verbrauchern sowie eine ost-west-orientierte Photovoltaikausrichtung zur Verbesserung der Tages- und Jahresproduktionsverteilung einschliessen.

Projektpartner

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