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Heizung optimieren – der lange Weg

Wenn es um das Optimieren einer Heizung geht, gibt es viele Wege, viele Tipps und einige Tricks. Was sie alle gemeinsam haben ist, dass es DIE Einstellung nicht gibt, DEN Trick auch nicht. Was es aber braucht ist viel Zeit, die richtigen Umstände und auch noch viel Wissen. Wie ich das bei uns gemacht habe zeige ich in den nächsten Zeilen. Vorneweg: ich bin kein Heizungsprofi, was hier steht ist nicht auf Richtigkeit geprüft und vermutlich noch weit weg vom Optimum, aber bereits viel besser als ich das zu Beginn hatte. Und ebenfalls, dieser Weg hat für mich und mein System funktioniert, das heisst nicht, dass er für andere auch funktioniert, könnte aber…..

Was heisst «Optimieren der Heizung»

Zuerst, eine Heizung ist da, um Wärme zu produzieren und nicht um Energie zu sparen. Aber das soll sich ja nicht ausschliessen 😉 Da ich eine Wärmepumpe mit Fussbodenheizung habe, steht bei der Optimierung bei mir folgendes im Vordergrund: Maximale Wärme zu den geringsten Energiekosten und zur schonendsten Nutzung des Heizsystems. Ich werde also um diese drei Parameter optimieren.

Was spielt alles in das System rein?

Ja, die Heizung optimieren heisst, ein System zu optimieren. Alleine ein paar Parameter bei der Wärmepumpe einzustellen oder anzupassen genügt nicht, braucht es wohl aber. Das Heizungssystem besteht aus folgenden Komponenten:

  • Wärmeerzeuger: Bei mir eine Viessmann Vitocal AWCI-AC 201.A07 mit rund 5kW Wärmeleistung
  • Wärmeverteilung: Bei mir Fussbodenheizung
  • Wärmeregelung: Beispielsweise Raumgeräte oder Einzelraumregelung
  • Aufbau Heizkreise: Gibt es einen Kreis oder mehrere
  • Weitere Komponenten, wie Pufferspeicher, Umwälzpumpen

Daneben gibt es ganz viele Parameter, die das Heizverhalten beeinflussen. Ein paar kann man beeinflussen, ein paar beim Bau definieren und dann gibt es solche, die man akzeptieren muss.

  • Verlegeart der Fussbodenheizung (Beim Bau)
  • Einzelraumregulierung (meist nachrüstbar oder entfernbar)
  • Bauart des Hauses (nicht zwingend Isolation etc, sondern die Art der Räume)
  • Sonneneinstralung
  • Verhalten beim Lüften
  • Subjektiver Wärmebedarf

All diese Faktoren spielen bei der Optimierung der Heizung eine Rolle, auf ein paar gehe ich nachfolgend ein.

Verlegeart der Fussbodenheizung

Viele Fussbodenheizungen sind nach meiner Ansicht falsch verlegt. Viele sind «linear» in Schlaufen verlegt. Dies hat zur Folge, dass die Eintrittsseite wärmer ist als die Austrittsseite, das das warme Wasser ja abkühlt und Wärme an den Raum abgibt.

Besser ist die schneckenförmige Verlegung (Sollte heute Standard sein). Sie führt Vorlauf und Rücklauf des Kreises nahe beisammen, was zu einer gleichmässigen Wärmeverteilung führt. Die Lineareverlegung hat den Vorteil, dass Sie Rücklauf nicht am Vorlauf entlang führt und somit die Wärmeabgabe nicht gleich wieder den Rücklauf beeinflusst, aber eben den Nachteil, dass der Raum nicht gleichmässig erwärmt wird. Zum Thema Raumerwärmung und Spreizung hat Andreas Winckler auch viele Tipps, auch zum Thema WP optimieren. Es lohnt sich mal bei ihm rein zu schauen.

Entscheidend dabei ist auch die Frage des Abstandes der Rohre. Will man es in einem Raum wärmer haben oder muss man es wärmer haben, weil der Raum mehr Wärme benötigt (bspw. Nordseite vs Südseite des Hauses), sollte der Abstand der Rohre reduziert werden. Bei mir ist das zwischen 10-15cm. Idealerweise sollten die Kreise auch ähnlich lang sein. Ich gehe beim Thema hydraulischer Abgleich nochmals darauf ein.

Bauart des Hauses

Unser Haus ist recht offen gebaut, sprich das Erdgeschoss ist über eine offene Galerie mit dem Obergeschoss verbunden. Da Wärme bekanntlich steigt, heizt bei mir also das Erdgeschoss in einer gewissen Art auch das Obergeschoss mit. Zusammen mit dem Verhalten der Menschen im Haus führt das zum Effekt, dass wir eher einen grossen «Raum» haben als viele geschlossene Zimmer, denn die Menschen im Haus machen auch nicht alles Zimmertüren konsequent zu. Will ich also im Bad wärmer haben und heize dort mehr und die Türen werden nicht geschlossen, heizt das Bad quasi den Rest des Hauses mit.

Subjektiver Wärmebedarf

Wie warm haben Sie es denn gerne? Wir sind vor Jahren mal bei 23 Grad im Winter gestartet. Seit der Energiekrise sind wir bei 21 Grad, das ist in Ordnung, bedingt aber gewisse Anpassungen, die verkraftbar sind. Sprich Hausschuhe tragen und nicht im T-Shirt rum laufen. Eine geringere Soll Temperatur senkt den Energiebedarf stark. Ach ja, die Art des Fussbodens spielt hier auch ne Rolle. Hat man Teppiche oder Parkett fühlt sich das viel wärmer an, also Steinplatten, obschon die Wärmeleitfähigkeit der ersten beiden schlechter ist.

Auf die restlichen Aspekte komme ich im Verlauf dieses Beitrages zurück

Wo mit der Optimierung beginnen?

Grundsätzlich muss man sich fragen, was optimiert werden soll? Bei mir waren es alle drei Faktoren. Die Heizung verbrauchte gefühlt zu viel Strom, Verhielt sich nicht wie gewünscht und die Räume wurden nicht gleichmässig warm.

Stromverbrauch

Ich habe einen separaten Wärmezähler und Stromzähler eingebaut. Damit lässt sich die Jahresarbeitszahl berechnen. Sie sagt etwas über die Effizienz aus. Bei einer Luft/Wasser WP wie meiner ist die Arbeitszahl im Winter natürlich schlechter als bei wärmeren Aussentemperaturen. So ist beispielsweise die Warmwasserproduktion (Läuft auch via WP) im Sommer deutlich effizienter als im Winter. Die Jahresarbeitszahl sagt im Gegensatz zum COP (Auf einen Punkt bezogen) wieviel Wärme im Verhältnis zum eingesetzten Strom benötigt wurde. Gesamthaft sieht es bei mir für die Jahre 2020/2021/2022 wie folgt aus:

Im Jahr 2022 habe ich die Warmwasseraufbereitung auch bei Solarüberschuss auf reine Wärmepumpe umgestellt und gehe nicht mehr über den Elektroheizstab, denn der ist alles andere als effizient. Wer sich jetzt fragt, wieso dass die JAZ schlechter ist gegenüber den COP die in der Werbung versprochen werden, ist dies der Umstand, dass hier alles einberechnet wird, also auch die Kühlung im Sommer und eben Warmwasser. Zudem eben über das ganze Jahr mit unterschiedlichen Aussentemperaturen. In der Werbung ist meist nur vom reinen COP der Heizung zu sprechen. So gibt Viessmann für meine WP einen COP von 2.82 (A-7/W35) bis 4.77 (A7/W35) an.

Der Stromverbrauch wird übrigens bei mir mit einem Shelly 3EM gemessen, dabei werden auch Steuerventile und Pumpe inkludiert, also das ganze System, was an den drei Phasen hängt. Dies seit 2021. Die JAZ vor 2021 kann nicht so genau gemessen werden, da mir da teilweise Daten fehlen oder fehlerhaft sind. Auf jeden Fall ist sie schlechter.

Verhalten der Heizung

Meine Heizung taktet. Gut macht die Wärmepumpe im Kühlschrank auch. Nur im Kühlschrank ist eine ON/OFF WP verbaut und ich habe eine modulierende Inverter WP. Sprich sie kann Gänge schalten, zumindest bildlich gesprochen. Das heisst sie kann ihre Leistung so anpassen, dass sie nicht immer auf Volllast fährt, sondern abhängig vom Wärmebedarf ihre Leistung steuert. Wieso ist Takten nicht gut. Grundsätzlich bringt die WP auch mit Takten die Wärme hin. Kalt hatten wir nie. Problematisch ist, dass jeder Takt ein Anfahren und Hochfahren des Systems ist. Die WP gibt das bildlich gesprochen Gas und arbeitet, dann schaltet sie wieder ab und muss nach einer gewissen Zeit wieder an die Arbeit. Jeder Takt belastet den Kompressor.

Oben sieht man einen Tag, wo die WP 12x eingeschaltet hat zwischen 20:00 und Morgens um 08:00.

Um das gewünschte Zielverhalten zu kennen bei einer Inverter muss man das Haus verstehen und etwas von Wärmemanagement. Kein Haus ist absolut dicht und verliert keine Wärme. Jedes Haus verliert also Wärme im Winter. Sei dies durch Lüften, Undichtheit, Fenster etc. dies wird meist mit dem U-Wert bekannt gegeben. Dieser besagt, dass eine Fläche eine gewisse Anzahl Watt pro Quadratmeter Wärme transferiert oder eben verliert. Auch ohne das Haus komplett zu kennen, kann man mit Energiemonitoring sich an diese Werte ran tasten, indem man eben das Verhalten der Heizung anschaut. Um was geht es jetzt. Also das Haus verliert an Wärme, kühlt kontinuierlich aus. Will man einen konstante Innentemperatur haben, so muss also Wärme zugeführt werden. Dies findet durch die Heizung statt. An sonnigen Tagen auch durch Wärme von Aussen (Sonneneinstrahlung).

Wenn man sich das obige Bild des Taktens anschaut, dann ist ersichtlich, dass eine modulierende WP so nicht arbeiten sollte, denn mit dem Takten, wird in Impulsen zu viel Wärme rein gegeben, welche dann wieder in den Pausen abgebaut wird. Ziel wäre es gleichmässig so viel Wärme in das System zu geben, wie es verliert.

Räume werden nicht gleichmässig warm

Ich hatte Räume die nicht genügend warm wurden und andere die zu warm wurden. Die Vorstellung war eben zu Beginn, dass das Bad wärmer sein soll, als die Schlafzimmer. Hier beginnt schon mal die erste Optimierungsmassnahme. Mit unserem Grundriss des Hauses und der offenen Räume kann das System als ganzes betrachtet werden. Sprich man muss sich davon verabschieden, dass unterschiedliche Temperaturen bestehen in den Räumen oder man muss konsequent alle Türen immer zu haben. Kälter in den Schlafzimmern. Tja auch diese Vorstellung kann man begraben, denn die Kinderzimmer sind ja nicht nur Schlafzimmer, sondern auch Arbeitszimmer und Spielzimmer. Also eher was für konstante Temperaturen als schwankende Temperaturen.

Die Optimierungen

Nach den obigen Erläuterungen muss man noch wissen, dass das System von hinten, also nicht von der Wärmequelle her optimiert werden muss, sondern von Seiten der Verbraucher.

Schritt 1 Abschaffen der Einzelraumregulierungen

Warum überhaupt Einzelraumregulierung? Da gibt es viele Gründe. Mit der ERR kann man schlecht abgeglichene Systeme einfach korrigieren, aber eben nicht wirklich effizient. Für Installateure aber immer noch einfach und wartunsgfreundlich, da der Benutzer so schnell selber Sachen einstellen kann und der Fachbetrieb nicht vorbei kommen muss. Das Heizsystem wird so meist zu heiss eingestellt und dann via ERR runter geregelt. So hat der Benutzer nie zu kalt.

Bei mir war die ERR aus dem Gedanken gekommen, die Schlafzimmer in der Nacht kühler regeln zu können. Der Gedanke funktioniert bei Zimmern mit Heizkörpern. Bei Fussbodenheizung nicht. Denn die Fussbodenheizung ist so träge, da reicht die Nacht nicht aus. Es kommt zu einem pendeln.

Was macht eigentlich ein Thermostat bei der ERR? Er sagt nicht wie warm es werden soll, sondern nur, was die maximale Temperatur sein soll.

Ich habe also die Einzelraumregulierung entfernt (Nur Stellmotor vom Regler entfernt) und alle Heizkreise somit immer offen. Sprich es fliesst immer Wasser durch die einzelnen Zimmerkreise. Aber wie regle ich denn jetzt die Temperatur in den Zimmern?

Schritt 2 der hydraulische Abgleich

Da nun alle Kreise offen sind und davon ausgegangen wird, dass alle Räume gleich warm sein sollen, muss bestimmt werden, wieviel Wärme ein Raum haben soll. Respektive wieviel warmes Wasser in die einzelnen Verteilerkreise fliessen soll. Idealerweise hat der Heizungsplaner dafür eine Heizlastberechnung gemacht und aufgeschrieben, wieviel Durchfluss pro Kreis in die Zimmer soll. Hat er das nicht getan, dann braucht es Zeit und viele Messungen. Ich konnte also von einer ungefähren Einstellung ausgehen, die schon recht gut gepasst hat. Ich definiert die SOLL Temperatur 21 Grad und stellte in den wichtigsten Räumen Eve Room Thermostate auf, so lässt sich auch der Temeperaturverlauf über eine gewisse Zeit darstellen und nicht nur punktuell ablesen.

Mit den eingestellten Durchflüssen sollte es nun also in allen Räumen 21 Grad werden. Wird es das gleichmässig in allen Räumen nicht, muss die Heizkurve angehoben werden, dazu aber nachher mehr. Wird es im einen Raum zu warm und im anderen zu kalt, dann den Durchfluss reduzieren und im anderen Zimmer erhöhen. Dies in kleinen Schritten und sicher mal einen Tag beobachten.

Der Hydraulische Abgleich hat auch was mit dem Takten zu tun, denn die Heizkreise sind ja nicht alle gleich lang. Sprich eine Schlaufe mit 50m braucht halb so lange bis das Wasser durchgeflossen ist, als eine die 100m lang ist. Die kurzen Schlaufen liefern also schneller wärmeres Wasser zurück an den Verteiler als die langen. Ziel ist es beim Abgleich dass gleichzeitig beim Verteiler das Wasser aller Kreise mit der gleichen Rücklauftemperatur ankommt. Die kurzen also tendenziell eher etwas mehr zudrehen.

Der Abgleich braucht mehrere Tage idelalerweise mit gleicher Aussentemperatur und gleichem Wetter. Hat man aber mal erreicht, dass die Zimmer gleichmässig warm werden kann es an den nächsten Schritt gehen.

Schritt 3 Gesamtdurchfluss regeln

In den meisten Systemen ist ein Mischer verbaut und ein Pufferspeicher, der als hydraulische Weiche funktioniert. Der Puffer mischt den Vorlauf der Heizung (Wärme die ins System gegeben wird) mit dem Rücklauf (Abgekühltes Umlaufwasser). Im Puffer hat es jetzt immer wärmeres Wasser, als im Rücklauf des Heizkreises. Der Mischer schaut, dass wiederum die bestmögliche Solltemperatur an den Heizkreisvorlauf abgegeben wird, indem er das warme Wasser aus dem Puffer mit dem abgekühlten Wasser des Heizkreisrücklaufs mischt. Genau das führt zum takten, respektive kann dazu führen. Hydraulische Weichen machen dann Sinn, wenn es unterschiedliche Heizkreise hat in einem Haus mit unterschiedlichen Systemen. In einem Einfamilienhaus mit einem Heizkreis aber kaum. Nun ja ich habe das auch erst später gelernt. Heute würde ich mir das Geld für den Puffer sparen und auch den Mischer. Warum? Eben, die Heizung soll genau so viel Wärme abgeben, wie das Haus verliert. Sprich es muss nichts gemischt werden, vor allem bei einer Inverter WP nicht.

Meine WP bringt von sich aus einen Fluss von rund 800l pro Stunde. Mein System hat aber wegen dem Puffer noch eine Grundfos Alpha Umwälzpumpe drin. Diese bräuchte es auch nicht, denn die Heizlastrechnung gibt einen Fluss von 700l vor. Sie zeigt den Fluss im System in m3 pro Stunde an. Wenn in den Zimmern, respektive gemäss Techniker der Hydraulische Abgleich gemacht wurde, dann sollte jetzt bei mir auf der Grundfos die 700l stehen. Nach Ausprobieren und immer wieder abgleichen tat es dann auch. So jetzt haben wir aber die Diskrepanz zur WP, die einen Fluss von 800l möchte. Darum auch der Puffer…..

Nun ja, das führt eben auch zum Takten denn die WP liefert mit 800l mehr Wärme nach als der Heizkreis will. Ich habe somit die Grundfos umgestellt und mich von der Autoadapt Funktion verabschiedet und geschaut, dass ich konstant die 0.8m3 bekomme.

Jetzt ist auch der Fluss zwischen Heizung und Heizkreis abgeglichen

Schritt 4 Heizkurve einstellen

Viele beginnen mit der Heizkurve und stellen diese ein oder experimentieren damit. Im Grunde muss diese mal grob eingestellt sein, die Optimierung beginnt aber später. Das Verhalten der Heizung muss man aber immer gut beobachten. Da spielen auch Aussentemperatur etc. eine Rolle mit.

Ich habe bei mir das Niveau der Heizkurze konstant gesenkt, bis die Referenztemperatur knapp nicht mehr erreicht wurde. Dann wieder um ein Grad erhöht. So stimmt es jetzt. Aus der obigen Grafik ist ersichtlich, dass meine Heizung bei 0 Grad Aussentemperatur mit einer Vorlauftemperatur von 29 Grad die benötigte Wärme erbringt.

Grundsätzlich: Ist es generell zu warm/kalt, dann Niveau erhöhen oder senken. Ist es in der Übergangszeit oder in kalten Zeiten zu kalt/warm, die Neigung anpassen.

Schritt 5 Parameter der Heizung optimieren

Ja erst jetzt geht es an den Rest der Parameter. Und hier langer Rede kurzer Sinn, ich bin nach vielem Probieren zurück zu den Werkseinstellungen gekommen.

Was aber entscheidender war, war der Umstand, dass ich die Heizung mehr kontrollieren wollte als sie zuliess. So wollte ich das System mit Raumeinfluss steuern. Sprich ich habe eine Fernbedienung mit Thermostat im Referenzraum. Scheint nun die Sonne, sollte die Heizung zurückfahren und nicht heizen. So weit so gut, aber das hat das System so durcheinander gebracht, dass es zu takten begann. Ich habe also den Raumeinfluss vollständig entfernt und die Vorlauftemperatur vollständig auf Witterungsgeführt gesetzt, also wie wenn es keine Fernbedienung gibt. Das System schaut jetzt anhand der Rücklauftemperatur und der Differenz zur Solltemperatur ob es heizen muss oder nicht.

Mein System läuft jetzt aber durch die Anpassungen in der Hydraulik so, dass es mit 650-750W in der Regel konstant heizen kann.

Vorher/Nachher Vergleich

Zur Erinnerung so sah es beim Takten aus

Mit den Optimierungen hat die WP nun längere Takte und in den wärmeren Tagen auch längere Pausen. Im nachfolgenden Bild sieht man in der Zeit vom 11-12 Dezember (Mo und DI)., wo es etwas wärmer war, dass die Zyklen deutlich länger waren (dort wo die roten Balken sind), aber auch die Pausen. Sonne gab es nicht viel.

Das nachfolgende Bild zeigt eindrücklich, wie sich das Laufverhalten der WP geändert hat

Optimierung mit Photovoltaik

Viele WP können mittlerweile mittels Solarmanager oder ähnlicher Geräte geregelt werden. Was heisst das nun? Die Geräte übrhizen bei Solarübrschuss bewusst das Haus, indem sie die Solltemperatur anheben. Statt 21 Grad ist es dann auf einmal 23 Grad. Somit Heizt das Haus bei Sonne auch über den Fussboden auf. Es überhitzt praktisch. Wie bei einem Kirschsteinkissen ist es die Absicht, dass diese Tagesüberhitzung in die Nacht anhält und dadurch erst später Wärme nachgeliefert werden muss.

Viessmann kann ich leider nicht über den Solarmanager ansteuern. Dafür über die interne Optimierung für Photovoltaik. So darf die WP bei Solarüberschuss beispielsweise die Wassererwärmung vorziehen oder auch die Solltemperatur erhöhen.

Dies sieht man am obigen Bild gut. Während in der Zeit bis 10:00 die WP sind für die Heizphase neu einpendelte, nutzte sie um ca. 10:30 den Sonnenüberschuss, um das Warmwasser aufzuwärmen. Aber auch das nicht mit Volllast. Die rote gezackte Linie zeigt die Leistungsaufnahme der Wärmepumpe. Während die rote Kurve die Temperatur des Warmwasserspeichers anzeigt. In der Nacht fielen dann die Temperaturen, weshalb da nicht mehr ganz die Konstanz in der Leistungsaufnahme besteht wie am 15.12

Was könnte man noch machen?

Einiges…. Der Puffer stört mich. Ich werde vermutlich einen Bypass installieren lassen, wo ich testweise den Wasserfluss um den Puffer rum führen kann, so muss ich ihn nicht gleich ganz ausbauen. Spannend ist, dass beim Kühlen der Puffer ja auch umgangen wird.

Die Stellmotoren der Einzelraumregelung werde ich entfernen, das spart nochmals ein paar Watt Strom (2-5W pro Motor).

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Lohnt sich eine PV Anlage?

Text

Die Kosten

Die Kosten einer PV Anlage sind sehr unterschiedlich. Es lohnt sich verschiedene Angebote einzuholen. Kostenbestandteile sind die Panels, der Wechselrichter, Verkabelung und Elektrikinstallation. Nebst dem Solarinstallateur kommt also noch der Elektrikfachbetrieb dazu. Was man auch beachten muss ist der Umstand, dass nicht jedes Haus von Beginn weg gleich gut für eine PV Anlage vorbereitet ist. Kostenbeinflussend sind Faktoren wie, Kabelführung vom Dach zum Elektroverteiler, Zugänglichkeit Dach (braucht es ein Gerüst), Art der Elektroverteilung (neu oder braucht es Anpassungen) und weitere.

Viele Kostenteile sind Fixkosten und unabhängig von der installierten Leistung. Die Kosten für Panel und Wechselrichter hängen natürlich von der installierten Leistung ab.

Die Förderung

Bund, Kantone und Gemeinden fördern Solaranlagen unterschiedlich. Meist wird dabei von der installierten Leistung ausgegangen. Es kann sich also lohnen etwas mehr Leistung zu installieren, da somit nicht nur die Fixkosten anteilsmässig reduziert werden können, sondern auch die Fördergelder erhöht werden können.

Auf die Vergütung muss meist einige Monate gewartet werden. Es gibt aber Installateure, welche anbieten die Vergütung direkt zu verrechnen. Dafür tretet man als Bauherr/in die Vergütung an den installateur ab. Dies hat zum Vorteil, dass man als Bauherr/in nicht auf die Vergütung warten muss und die benötigten Mittel dadurch von Beginn weg geringer sind.

Die Steuern

Die ist abhängig von der Wohngemeinde. Also besser nachfragen! Grundsätzlich ist der Ertrag einer Soplareinspeisung ein Einkommen. Viele Gemeinden verzichten aber auf eine Erhebung des Einkommens aus Einspeisungen. Dies so lange, wie die Anlage auf den Eigenverbrauch ausgelegt ist.

Bei uns im Kanton ist es so, dass PV Anlagen steuerlich vom Gebäudeunterhalt abgezogen werden können bei der Erstellung, was die Einkommenssteuer reduzieren würde. Dies gilt aber nur für Gebäude, welche älter als 5 Jahre sind. Unseres war es noch nicht, also sind es Anlagekosten. Diese können bei einem Grundstücksverkauf dann im Sinne der Grundstückgewinnsteuern wieder abgezogen werden.

Ertrag pro Jahr

Nun aber die spannende Frage, was bringt mir eine Anlage pro Jahr? Dazu müssen verschiede Aspekte betrachtet werden.

Stromverbrauch pro Jahr und Eigenverbrauch/Einspeisung

Wir hatten in den letzten Jahren für Haushalt und Heizung rund 11000-12000kwh Verbrauch pro Jahr. Wir gehen davon aus, dass wir rund 40% des Stroms vom Dach selber verbrauchen können. Durch Heizung/Kühlung und intelligente Verbrauchsoptimierung mit dem Solarmanager sollte dies machbar sein. Mit einem Batteriespeicher wäre dieser Anteil noch grösser.

Weiter muss man beurteilen, wieviel des Stroms in welchem Tarif verbraucht wird. Niedertarif ist bei uns am Samstagnachmittag, Sonntag und Werktags von 20.00-06.00 Uhr. Da Solar hauptsächlich zu Hochtarifzeiten erstellt wird bon ich von einem Verhältnis von 75/25% ausgegangen. Sprich 75% der Einspeisung findet in Hochtarifzeiten statt. Bei der Erstellung hat bei uns diese Berechnung noch eine Rolle gespielt. Mittlerweile spielt dies keine Rolle mehr, da die Vergütung Tarifunabhängig wurde.

Zusätzlich stellt sich noch die Frage, ob man den ökologischen Mehrwert verkaufen will oder nicht. Wir haben dies getan und ihn für 6Rp verkauft (mittlerweile auf 5Rp gesunken).

Wir bekommen so also rund 800 Franken pro Jahr von den technischen Betrieben für unseren Strom.

Der Bezug

Nun, in der Nacht scheint die Sonne nicht und im Winter braucht die Heizung am meisten Strom, sprich das Netz ist unsere «Batterie». Wir beziehen bei einem Eigenverbrauchsanteil von 40% als 60% des Stroms aus dem Netz. Dieser Bezug findet hauptsächlich im Niedertarif statt. Aber die meiste Aktivität im Haus besteht am Tag und Strom intensive Geräte wie Kochen, Licht und weitere werden dann benutzt. Auch hier habe ich der Einfachheitshalber mit einem Verhältnis von 60/40 gerechnet also rund 60% HT Anteil.

Wir haben also Stromkosten von rund 1400 Franken pro Jahr.

Fazit, was ändert unter dem Strich?

Um den Effekt der PV Anlage zu betrachten muss man jetzt dei Situation vergleichen mit dem Zustand ohne PV Anlage. Sprich die 12000kwh würden vollständig aus dem Netzbezogen werden.

Die Kosten für den Strom würden sich auf etwas mehr als 2275 Franken pro Jahr belaufen.

Zählen wir alles zusammen beträgt der Ertrag pro Jahr mit der Anlage gegenüber der Situation ohne Anlage rund 1700 Franken pro Jahr. Wir zahlen 1366 Franken für den Strom bekommen aber gleichzeitig 792 Franken für unsere Einspeisung. Der Strom kostet uns also pro Jahr noch rund 574 Franken statt der rund 2275 Franken.

Schlussbetrachtung

Diese Angaben sind Berechnungsgrundlagen und hängen im Endeffekt von vielen Sachen ab. Kommt ein Elektroauto hinzu verschlechtern sich die obigen Zahlen natürlich, weil man weniger Strom einspeist, und in der Nacht mehr braucht. Dafür fährt man aber sehr günstig und hat keine Treibstoffkosten mehr. Ebenfalls mus beachtet werden, dass die Vergütungen und Strompreise ändern können. So lohnt sich eine PV Anlage mehr bei steigenden Energiepreisen, respektive weniger bei sinkender Vergütung. Diese Berechnungen sind also eine Momentaufnahme.

Ebenso wenig sind Kosten inbegriffen für Wartung oder Lizenzen/Abokosten. Die Paybackzeit beträgt bei uns rund 14-15 Jahre gemäss Berechnung.

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Solarstrom intelligent selbst nutzen

PV Dach

Die Solaranlage

Im Jahr 2019 entschieden wir uns eine Solaranlage aufs Dach zu montieren. Interessiert habe ich mich schon länger dafür, aber am Ende vom Geld waren immer noch zu viele andere Wünsche offen, so dass die PV-Anlage warten musste. Nun 2019 kam dann die Info von den technischen Betrieben, dass der Strompreis erhöht wurde und in meiner Twitter Timeline war das Thema auch präsent. Nun irgendwann liess ich mir eine Anlage offerieren und kalkulierte das ganze durch. Der Entschluss war schnell gefällt und das Dach bald mit einer 12.25kwp Anlage bedeckt. Als Module wählte ich die LG NeON LG350N1C-V5 mit 350W pro Panel.

Zur Ausnutzung der Morgen- und Abendsonne wurden Panels auch auf der Ost- und Westseite des Daches platziert. An Top Tagen produzierte die Anlage in 2020 beinahe 90kWh, übers Jahr waren es etwas mehr als 14MWh.

Einen Batteriespeicher hat meine Anlage nicht, da sich dies preislich, trotz der Förderung im Kanton TG noch nicht lohnt, aber wer weiss, irgendwann kommt dieser sicherlich. Somit ist es mein Ziel, den produzierten Strom möglichst selbst zu nutzen. Im Fachjargon nennt man dies Eigenverbrauchsoptimierung.

Eigenverbrauch

Eine Solaranlage produziert dann Strom, wenn die Sonne scheint und möglichst ideal auf die Panels trifft. Aber auch bei bedecktem Himmel produziert die Anlage Strom, dank Globalstrahlung. Ein Haus und der dazugehörige Haushalt verbrauchen aber rund um die Uhr Strom. Beispielsweise Kühlschrank und Gefrierschrank. Im Winter natürlich auch die Heizung, sofern diese mit Strom läuft, wie beispielsweise eine Wärmepumpe.

Natürlich bekommt man für das Einspeisen des nicht verbrauchten Stroms Geld von den technischen Betrieben, aber dieser Betrag ist immer geringer als derjenige Preis, den man für den Bezug aus dem Netz bezahlt. Kurz das Ziel ist es den selbst produzierten Strom möglichst auch selbst zu nutzen. Dazu gibt es grundsätzlich drei Varianten.

  • Variante – Unbewusster Verbrauch: Bei dieser Variante muss man gar nichts Spezielles machen, denn das was an Strom verbraucht wird, setzt sich aus dem Grundbedarf und dem aktuellen Bedarf des Haushaltes zusammen. Der Eigenverbrauchsanteil ist aber am geringsten, denn beispielsweise wird die Wäsche weiterhin im Niedertarif gewaschen, statt dann wenn die Sonne scheint.
  • Variante – Anpassungen der Gewohnheiten: Bei dieser Variante schaut man bewusst, wann die Sonne scheint und wann die Anlage Überschussstrom verbraucht. In diesen Situationen startet man beispielsweise die Waschmaschine oder den Geschirrspüler
  • Variante – Smarte Steuerung: Auf dem Markt gibt es mittlerweile ein paar Geräte, welche die Verbraucher im Haus automatisch einschalten, sobald überschüssiger Strom produziert wird.

Smartfox, die Lösung vom Installateur

Eines dieser Geräte ist der Smartfox pro der gleichnamigen Firma aus Österreich. Den Smartfox habe ich zum ersten mal beim nahegelegenen Schulhaus im Einsatz gesehen. Offen gesagt war es die erste Visualisierung des Sonnenstrommanagements, die ich je gesehen habe und es gefiel mir gut.

Mein Installateur offerierte mir von sich aus den Smartfox und ich war natürlich happy, dass ich ein Gerät im Einsatz hatte, welches den Stromverbrauch visualisieren und optimieren kann. Auf den Smartfox und was dieser im Detail kann will ich hier nicht eingehen, das kann man bei Smartfox nachlesen, sondern eher wie dieser bei mir eingesetzt wurde.

Ich hatte zu Beginn nur zwei Verbraucher, die ich abhängig vom Sonnenlicht steuern konnte. Den Heizeinsatz im Warmwasserboiler und den Wäscheentfeuchter im Technikraum (Secomat). Der Smartfox steuert diese beiden Geräte via Relais und den entsprechenden Elektrokabeln. Wobei ich beim Trockner einfach eine Steckdose geschaltet habe. Da mein Heizstab nicht abhängig vom Solarstrom die Leistung ändern konnte, wurde ein Fixwert von 2kW genommen. Jedes mal, wenn ich mehr als 2kW Überschuss habe, wird also der Heizeinsatz gestartet und das Wasser erwärmt. Besteht dann noch zusätzlich Überschuss, wird die Steckdose frei gegeben und der Trockner beginnt zu arbeiten.

Vom System her erlaubt es der Smartfox den Heizstab auch mit mehreren Stufen zu steuern, aber dies ist von den technischen Betrieben her nicht gestattet (Thyristorsteller). Alterantiv hätte auch ein Produkten, wie der AC Thor das Problem gelöst. Weitere Verbraucher könnten per zusätzlicher Relaisschaltung angeschlossen werden.

Der Smartfox schreibt seine Daten auf eine SD Karte und gleicht diese dann mit der Cloud ab. Via App kann die Verbraucherriehenfolge gesteuert werden und die Daten visualisiert werden. Grundsätzlich funktioniert das recht gut, nur bei mir ging das damals eher schlecht als recht. Ich hatte immer wieder Schreibfehler auf der Karte und «Datenlücken». Fand ich natürlich schade. Der Support war bemüht, aber auch gut ausgelastet.

Der Solarmanager

Im Januar 2020 hatte ich dann genug vom Smartfox und seinen Problemen. Dazu kam, dass ich mit Hans Fischer vom technikblog.ch vom solarmanager gehört habe. Der Solarmanger funktioniert anders als der Smartfox. So basiert der Solarmanager auf einem RaspberryPi und ist im Gegensatz zum Smartfox auch schon in den Abmessungen deutlich kleiner. Mein Installateur konnte sich zu Beginn genau so wenig darunter vorstellen, wie ich. Er fragte sich sogar, wie denn die Geräte gesteuert werden, wenn keine Stromkabel und Relais im Einsatz sind. Hans zeigte mir dann das Prinzip des Solarmanagers auf und ich war schnell überzeugt, dass der Solarmanager für mich das zukunftsgerichtetere System ist als der Smartfox. An dieser Stelle muss ich aber auch sagen, dass sich der Smartfox sicherlich weiter entwickelt hat und ich diese Entwicklung nicht aktiv verfolgt habe, also meine Einschätzung auf meinen damaligen Erfahrungen basiert.

Der Solarmanager nutzt das LAN oder WLAN im Haus und steuert die Verbraucher über TCP/IP und die Einbindung der Verbraucher API. Hört sich jetzt kompliziert an, ist es aber nicht. So kann ich beispielsweise einen SmartPlug von mystrom benutzen und diesen ganz normal im Hausnetz einbinden. Die Steckdose wird somit intelligent. Im Solarmanager kann ich dann diesen Smartplug als Verbraucher auswählen und sagen, wie dieser bei Überschuss reagieren soll. Das spannende daran ist, dass der SmartPlug auch gerade den aktuellen Stromverbrauch misst und im Solarmanager angezeigt wird. Bei den meisten Verbrauchern stehen die drei Optionen «Nur Solar», «Solar & Niedertarif», «Immer» zur Verfügung. Ebenfalls lässt sich die Leistung des Verbrauchers einstellen. So kann beispielsweise mein Trocker mit 1400W so eingestellt werden, dass bei einem Überschuss von 1400W dieser eingeschaltet wird (also eigentlich nur der SmartPlug). Zusätzlich ist es noch sinnvoll den Trockner auch bei Niedertarif laufen zu lassen. Ich muss mich jetzt nicht mehr um den Trockner kümmern, denn er schaltet bei genügend Sonne oder sonst in der Nach beim günstigen Tarif ein.

Am Solarmanger hängen mittlerweile mehrere Geräte, die entweder den Stromverbauch messen oder steuern. So auch ein Askoma Askoheat+ zur Warmwasseraufbereitung. Oder eine Easee Wallbox zum laden des Elektroautos. Alles angeschlossen am hauseigenen Netz und eingebunden im Solarmanager.

Was macht nun der Solarmanager an einem sonnigen Tag. Ab einem Überschuss von 500W schaltet er die erste Stufe des Heizstabes ein. Ist der Überschuss bei 1300W schaltet er um und beginnt das eAuto mit der kleinsten Stufe zu laden. die Warmwassererwärmung stoppt dann. Ist das Auto fertig geladen beginnt er wieder mit der Warmwassererwärmung. Besteht gleichzeitig im Technikraum zu viel Luftfeuchtigkeit, weil Wäsche am trocknen ist, schaltet der Lufttrockner und die Leistung der Ladestation wird um eine Stufe reduziert. Der Solarmanager regelt nun alles automatisch und in der App kann ich die Produktion und den Verbrauch des Strom visualisieren.

Fazit und persönliche Empfehlung für Einsteiger in die Solarstromproduktion

Vorneweg, alles kann man nicht automatisch steuern, denn ein Kühlschrank braucht permanent Strom und nicht nur dann, wenn die Sonne scheint. Aber immer mehr Geräte, wie Waschmaschine, Tumbler, Ladestationen oder Wärmepumpen lassen sich extern ansteuern und so mit dem eigenen Strom versorgen.

Ich bereue den Einsatz des Solarmanagers nicht und bin heute froh, dass ich den Smartfox deinstalliert habe. So kann ich einerseits das SolarEdge Portal nutzen, denn mit dem Smartfox-Energiezähler war diese Kombination auch nicht möglich und es wurde nur die Produktion auf dem Solaredgeportal angezeigt, nicht aber der Verbrauch.

Im Laufe der Zeit wurde ich sogar fast etwas süchtig, nach der Identifikation von Stromverbrauchern und der Optimierung. Heute werkeln diverse SmartPlugs oder Energiezähler im Haus und zeigen mir wo der Strom verbraucht wird. Alleine das ist schon sehr spannend. Der Smartfox wäre nicht in der Lage gewesen diese Anforderungen zu erfüllen, respektive nur mit dem Kauf zusätzlicher Hardware und der dazu benötigten Elektroinstallation. Denn beim Smartfox wird das Meiste via Elektrokabel verdrahtet. Sprich jede Steckdose die ich ansteuern wollte musste vom Elektroinstallateur angeschlossen werden. Beim Solarmanager kaufe ich mir den plug für 20-30 Franken und binde diesen selber in kurzer Zeit ein. Beim Smartfox war nach 4 Relais zudem Schluss. Beim Solarmanager ist eher mit den Anzahl Verbrauchern Schluss, bevor diese nicht mehr eingebunden werden können im Solarmanager.

Zu guter letzt ist der Solarmanager ein «offenes» System und das Team hinter dem Solarmanager bindet immer wieder neue Hersteller von Peripheriegeräten in das System ein. Sogar Wärmepumpen lassen sich so intelligent einbinden und ansteuern. Lizenzkosten kommen nicht dazu. Eine minimale Gebühr für die Cloud des Solarmanagers ist jährlich fällig.