Balkonkraftwerke effizienter nutzen – Eigenverbrauch maximieren statt Energie zu verschenken
Die Zahl installierter Balkonkraftwerke in Deutschland wächst rasant, doch ihr volles Potenzial wird häufig nicht ausgeschöpft. Besonders in Mehrfamilienhäusern bleibt tagsüber erzeugte Solarenergie ungenutzt und fließt ohne Vergütung ins öffentliche Netz. In unserem aktuellen Beitrag analysieren wir vier realitätsnahe Szenarien und zeigen, wie durch den gezielten Einsatz von Warmwasserbereitung, Batteriespeichern und intelligenter Steuerung der Eigenverbrauch deutlich gesteigert werden kann. Eine praxisnahe Grundlage für alle, die den wirtschaftlichen Nutzen ihrer Anlage optimieren möchten.
Autoren: Tobias Fuchslechner/Georg Mina, myPV/dcg
Balkonkraftwerke erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Die Gründe dafür sind vielfältig: Eine gewisse Unabhängigkeit von steigenden Energiepreisen, immer günstigere Komponenten und die einfache Installation. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass bei einer Wechselrichterleistung von 800 W keine Genehmigung durch den Netzbetreiber erforderlich ist. Dennoch bleibt oft unklar, wie viel Energie tatsächlich genutzt werden kann und welches Potenzial diese Kleinstanlagen bieten.
Viele Balkonkraftanlagen werden im Wohnungsbau verwendet. Zu Zeiten, da der Stromverbrauch am höchsten ist, in den Morgenstunden und am Abend, ist der Ertrag vergleichsweise gering. Im Verlauf des Tages, wo der Stromertrag am höchsten ist, bleibt die Energie oft ungenutzt und geht unvergütet ins öffentliche Netz. Das erfreut zwar den Stromanbieter, bringt dem Verbraucher aber nichts. Hier könnte deutlich mehr aus der selbsterzeugten Photovoltaikenergie gemacht werden.
Um dieses Potenzial anschaulich abzubilden haben wir in diesem Artikel anhand von vier Beispielszenarien Effizienz und Eigenverbrauch von Balkonkraftwerken untersucht. Wir gehen von einem 2-Personen-Haushalt in Konstanz (Baden-Württemberg) aus, in dem ein 120 l Warmwasserspeicher mit einem 3 kW Heizstab verbaut ist. Bei der Berechnung gehen wir von einem täglichen Warmwasserverbrauch von insgesamt 100 l aus. Für den Stromverbrauch wird ein Lastprofil mit stündlichen Werten für ein Paar im Alter von 30 bis 65 Jahren, beide außer Haus berufstätig, verwendet. Der Haushalt verbraucht im Jahr 2.152 kWh Strom für die herkömmlichen Hausverbraucher, ohne Warmwasserbereitung. Für die Warmwasserbereitung werden zusätzlich 2.629 kWh/Jahr angenommen.
Auf diesen Annahmen wurden einige Varianten mit einem Balkonkraftwerk, mit den für Deutschland zugelassenen Parametern berechnet. Es wird ein 800 W Wechselrichter mit einer Modulleistung von 1 kWp verwendet. Für die Berechnungen mit einem Batteriespeicher wird eine Kapazität von 2 kWh simuliert. Fertige Komplettpakete bietet beispielsweise Zendure an. Die PV-Module sind mit einem Winkel von 30° von der Balkonbrüstung gerechnet (also 60° geneigt), angebracht und nach Süd-Ost ausgerichtet. Dabei werden eine Variante nur mit einem Balkonkraftwerk ohne Batteriespeicher, eine mit einer optimierten Wärmebereitung mit überschüssigem Strom vom Balkonkraftwerk, eine Variante mit Batteriespeicher und eine komplett kombinierte Variante (mit Wärmebereitung und Batteriespeicher) gerechnet. Die Wärmebereitung erfolgt dabei mit dem stufenlosen Photovoltaik Power-Manager AC•THOR, der die Verwendung der überschüssigen Energie aus dem Balkonkraftwerk gezielt für die Warmwasserbereitung regelt.
Szenario 1: Reine Nutzung der PV-Energie des Balkonkraftwerks ohne Batteriespeicher
Hier werden Photovoltaikmodule mit 1 kWp und einem 800 W Wechselrichter ohne Batteriespeicher simuliert. Der jährliche Ertrag des Balkonkraftwerks liegt bei 1.201 kWh. Die Auswertung zeigt deutlich, dass im 2-Personen-Haushalt von den 1.201 kWh Sonnenenergie ganze 655 kWh ungenutzt bleiben und ohne Kostenvorteil für den Balkonkraftwerksbesitzer in das öffentliche Netz eingespeist werden. In dieser Variante werden die erzeugten 546 kWh des Balkonkraftwerks direkt im Haushalt, unter anderem auch für die zufällige elektrische Wärmebereitung, genutzt. Diese niedrige Eigenverbrauchsquote liegt an der Ausrichtung der Anlage und der beruflichen Abwesenheit während der Hauptproduktionszeiten. Aufs Jahr gesehen spart man also nur 546 kWh Netzstrom und verschenkt 655 kWh an den Netzbetreiber.
Ein schönes Zubrot für die Stromanbieter, wir reden von immerhin über 780.000 Balkonkraftwerken in Deutschland, für den Verbraucher eher weniger vorteilhaft (Stand Januar 2025)!
Tabelle 1: Balkonkraftwerk mit 1 kWp, ohne Batteriespeicher, mit zufälliger Warmwasserbereitung
Szenario 2: Überschüsse des Balkonkraftwerks für die Wärmebereitung nutzen
In der zweiten Variante wird das Balkonkraftwerk mit einem stufenlos regelbaren Leistungssteller, der den Überschuss von einem Zähler am Netzeinspeisepunkt ausliest, gerechnet. Durch die Überschussmessung kann sehr viel Energie über einen Heizstab an den Warmwasserspeicher übergeben werden – selbst beim Balkonkraftwerk. Dadurch kann man den solaren Deckungsgrad des Warmwassers erhöhen und die erzeugte Energie des Balkonkraftwerks effizient nutzen. Eine Lösung bietet hier der EcoTracker von everHome. Dieser Strommesser darf vom Endkunden selbst, ohne Zuhilfenahme einer Fachkraft, installiert werden, da er einfach auf den bestehenden Zähler aufgesetzt wird und damit nicht ins Stromsystem eingreifen muss. Ein stufenlos regelbarer Photovoltaik Power-Manager von my-PV etwa, genannt AC•THOR, kann so den 3 kW Heizstab im Warmwasserspeicher stufenlos zur Wärmebereitung regeln. Übers Jahr gesehen werden somit 683 kWh für die Warmwasserbereitung aus dem Balkonkraftwerk verwendet. Heißt in Zahlen weiter, dass fast 30 % des Jahreswarmwasserbedarfs für den 2-Personen-Haushalt aus der normalerweise überschüssigen Energie eines 1 kWp Balkonkraftwerks gedeckt werden können.
Überdies werden nur mehr gut 92 kWh im Jahr (!) in das öffentliche Netz eingespeist. Das ist um etwa 85 % weniger Energie, im Gegensatz zu der Variante ohne stufenlose Regelung, die gratis ins Netz gespeist wird. Der Netzbezug für die Haushaltsverbraucher, wie Elektrogeräte und Beleuchtung, bleibt genau gleich, wie wenn der Wärmebereich nicht verwendet werden würde; heißt, es entstehen im Alltagsbetrieb keine Mehrkosten, im Gegenteil. Die Lösungen von my-PV verwenden nur den überschüssigen Photovoltaikstrom, hier aus dem Balkonkraftwerk. Eine Erhöhung des Eigenverbrauchs und der Autarkie ist also ganz einfach umzusetzen!
Tabelle 2: Balkonkraftwerk mit 1 kWp, ohne Batteriespeicher, mit stufenlos geregelter Warmwasserbereitung
Szenario 3: Balkonkraftwerk in Verwendung mit einem Batteriespeicher
Fast schon obligatorisch für viele Betreiber eines Balkonkraftwerks ist die Nutzung eines Batteriespeichers – in unterschiedlichen Größen. Je weniger eigens erzeugter PV-Strom an den Betreiber verschenkt werden muss, desto besser das Gefühl des Balkonkraftwerkbesitzers. So lässt sich die Netzeinspeisung verringern und die erzeugte Energie speichern. Mit einem Batteriespeicher kann die produzierte Energie auch zu den Tageszeiten genutzt werden, zu denen kein Ertrag mehr aus dem Balkonkraftwerk zur Verfügung steht. Die Variante mit einem Batteriespeicher, aber ohne geregelter Wärmebereitung ist folgend berechnet.
Für die Berechnung wurde nun ein 2 kWh Batteriespeicher ergänzt bei gleicher Modulleistung von 1 kWp, allerdings im ersten Schritt mit dem Wegfall der stufenlosen Regelung für die Warmwasserbereitung. Selbst mit einem Batteriespeicher, der doppelt so groß ist wie die Leistung der PV-Module, werden noch 85 kWh kostenlos ins Netz eingespeist – also nahezu gleich viel wie bei der stufenlosen Warmwasserbereitung, ohne Batteriespeicher – hier waren es 92 kWh.
Dies ist ein wesentlich besseres Ergebnis als die 655 kWh ohne Batteriespeicher, dennoch werden hier noch85 kWh sprichwörtlich verschenkt.
Im Vergleich zur vorhergehenden Variante (ohne Batteriespeicher, dafür mit Warmwasserbereitung) hat der 3 kW Heizstab mit dem AC•THOR einen Netzbezug von 3.431 kWh. Hier wird deutlich, dass im Warmwasser mehr Energie gespeichert werden kann als im Batteriespeicher!
Tabelle 3: Balkonkraftwerk mit 1 kWp, 800 W Wechselrichter mit 2 kWh Batteriespeicher, ohne stufenlose Regelung der Warmwasserbereitung
Szenario 4: Balkonkraftwerk in Verwendung mit einem Batteriespeicher und Warmwasserbereitung
Nun aber noch die Kombination aus Balkonkraftwerk, Batteriespeicher und einer stufenlos geregelten Warmwasserbereitung. Für die mit Sicherheit – von den Anfangsinvestitionen mit Batteriespeicher und dem finanziellen Mehraufwand für die Warmwasserbereitung mittels PV-Strom –kostenintensivste Variante ergeben sich folgende Ergebnisse. Der Batteriespeicher wird geladen und deckt einen Teil des Stromverbrauchs im Haushalt, erst danach wird Überschuss in die Warmwasserbereitung gelenkt. So werden nur noch 49 kWh pro Jahr an den Energieversorger verschenkt – das sind im Vergleich zu Szenario 1 (einem herkömmlichen Balkonkraftwerk) nur mehr 7 %.
Mit dieser Konstellation kann der Balkonkraftwerksbesitzer somit 48 % des Eigenstromverbrauchs und zusätzlich 11 % des Warmwasserbedarfs pro Jahr decken.
Tabelle 4: Balkonkraftwerk mit 1 kWp, 800 W Wechselrichter mit 2 kWh Batteriespeicher
Das Maximum aus dem Balkonkraftwerk schafft man nur mit der Wärmebereitung!
Eine stufenlose Regelung, wie der AC•THOR sie bietet, kann das Maximum an überschüssiger Leistung des Balkonkraftwerks zur Warmwassererzeugung nutzen und somit den Eigenverbrauch massiv erhöhen. Ein Batteriespeicher kann ebenfalls dazu beitragen, die überschüssige Energie zu speichern und zu nutzen, wenn sie benötigt wird. Die Kombination von Batteriespeicher und stufenloser Regelung zur Warmwassererzeugung steigert die Effizienz weiter, hier werden nur noch 49 kWh in der Simulation an den Netzanbieter verschenkt.
Balkonkraftwerke bieten viele Vorteile – mit der stufenlosen Wärmebereitung holen Besitzer das Maximum aus ihrem eigenen Balkonkraftwerk heraus.
