Berechnung der Kosten für die Erzeugung von Solarstrom für den Eigenbedarf eines Haushalts in der Mitte Europas

Als Antwort auf die Kommentare zum Strompreis in Deutschland und die vernünftige Frage „Wie lange werden die Menschen das aushalten?“ Habe ich mich entschlossen, meine Berechnung in diesem Artikel anzugeben.

Eintrag

Ich mache diese Berechnung zum zweiten Mal. Das erste wurde vor ein paar Jahren gemacht, und das nächste werde ich machen, sobald aktualisierte Daten erscheinen. Er rechnet nicht mit Objektivität, sondern beantwortet nur die Frage "Ist das sinnvoll?"

Die Berechnung der Kosten für Solarstrom, der zu Hause erzeugt wird, unter Berücksichtigung der heutigen Gerätepreise und der aktuellen Betriebszeiten und ohne Berücksichtigung verschiedener Subventionen, "grüner Tarife" und anderer Abfälle besteht darin, dass er früher oder später storniert wird und die Sonne ständig. Die resultierende Zahl kann mit dem aktuellen Strompreis in dieser Region verglichen werden und zeigt, ob sich Investitionen in eigene erneuerbare Energien auszahlen werden.
Ich berücksichtige speziell nur die Grundausstattung und berücksichtige nicht die Kosten für Installationsarbeiten, Verkabelung usw., da dies die Berechnung nicht wesentlich beeinflussen, sondern erschweren sollte.

Anfangsbedingungen

Für Berechnungen nehmen wir solche Ausgangsbedingungen an.

• Lassen Sie uns irgendwo in der Mitte Europas ein Haus haben, zum Beispiel in der Nähe von München. Dies ist notwendig, um die Sonneneinstrahlung und dementsprechend die benötigte Fläche von Sonnenkollektoren zu bestimmen.
• Wir haben eine ausreichend große Fläche für den Einbau von Batterien, die nach Süden ausgerichtet ist.
• Der jährliche Verbrauch unseres Haushalts sei 4000 kWh. Lassen Sie es gleichmäßig über die Monate verteilt sein. Das heißt Der monatliche Verbrauch beträgt 4000/12 = 333 kW * h.

Berechnung der Ausrüstung und ihrer Kosten

Der erste Haftungsausschluss - ich sage gleich, die Berechnung wird für ein „ehrliches“ System durchgeführt, bei dem die Verbrauchsspitze möglicherweise nicht mit der Produktionsspitze übereinstimmt und das System daher aus Sonnenkollektoren + Batterien + Wechselrichter besteht. Meiner Meinung nach ist dies die einzige Version des Systems, die bestenfalls vollständige Autonomie und Unabhängigkeit von Netzentgelten ermöglicht. Im schlimmsten Fall ziehen Sie gelegentlich Strom aus dem Netz. Ein ungefähres Diagramm dieser Lösung ist in der folgenden Abbildung dargestellt.



Im Allgemeinen funktioniert es so: Die Solarmodule sind über einen Wechselrichter mit dem Hausnetz verbunden. Batterien sind über ihren Wechselrichter ebenfalls mit demselben Netzwerk verbunden. Das Heimnetzwerk ist auch mit einem regulären Netzwerk verbunden. Smart Management regelt den Betrieb von Wechselrichtern so, dass das Potenzial von Solarmodulen immer optimal genutzt wird. Das heißt Wenn die Sonnenenergie ausreicht, um alle Heimgeräte mit Strom zu versorgen, wird die überschüssige Energie von der Batterie aus dem Heimnetzwerk entnommen und aufgeladen. Wenn die Sonne verschwindet, wird das Heimnetzwerk von einer Batterie gespeist und entladen. Nur wenn die Batterie vollständig entladen ist und keine Sonne scheint, beginnt das Haus, Strom aus dem Netz zu entnehmen.

Der zweite Haftungsausschluss - da das Wetter inkonsistent ist, sprechen wir von durchschnittlichen statistischen Zahlen. In Wirklichkeit kann es einen Monat lang regnen und dann haben alle Berechnungen keine Bedeutung.

Sonnenkollektoren

Beginnen wir also mit Sonnenkollektoren. Wir müssen herausfinden, wie viele sie brauchen, um unseren schlimmsten Strombedarf zu decken. Wir kennen zwei Zahlen - die benötigte Strommenge beträgt 4000 kWh / Jahr und der Standort ist München.

Berechnung der Sonneneinstrahlung

Je nach Standort müssen wir die durchschnittliche Menge an Sonnenstrahlung pro Quadratmeter erhalten. Sie wird in kWh / m2 / Tag angegeben. Das heißt, wie viel Energie jeder Quadratmeter Oberfläche an einem Tag von der Sonne erhält. Für die Berechnung verwenden wir diesen Rechner , der uns monatliche Statistiken liefert, wobei bewölkte Tage, Nebel usw. berücksichtigt werden.

Da wir unseren Strom auch im Winter benötigen, wenn die Sonne ein wenig scheint, interessieren wir uns für den Monat mit der niedrigsten Sonneneinstrahlung - Dezember oder Januar. Dies gibt uns das Worst-Case-Szenario.
Wir können es für eine ebene Fläche nehmen und dann den optimalen Winkel der Sonnenkollektoren finden, aber der Taschenrechner erledigt dies für uns. Klicken Sie also sofort auf die optimale Neigung für den Winter (27 Grad) und erhalten Sie die geschätzten Zahlen:



Das heißt, die Mindesteinstrahlung liegt im Dezember und beträgt 1,51 kWh / m2 / Tag. Nicht genug? Aber vergessen Sie nicht, dass es ein Tag ist. Und in einem Monat wird es 1,51 * 30,5 = 46 kWh / m2 sein.

Bestimmen der Anzahl der Panels

Um die resultierende Zahl in Elektrizität umzuwandeln, benötigen wir:

a) Entscheiden Sie sich für die Art der Sonnenkollektoren und deren Effizienz
b) Legen Sie die Anzahl der Sonnenkollektoren fest

Durch a) Ich habe diese ohne zu zögern gewählt.

Warum sie? Ich weiß es nicht, wahrscheinlich, weil wir in Habré sind und die Verfügbarkeit von technischen Daten, Datenblättern und anderen Nachweisen für uns wichtig ist. All dies ist vorhanden.

Was ist der Haken im Solarbatteriegebäude? Die Tatsache, dass Hersteller aller Solarmodule bereits im Namen des Modells die geschätzte Figur schätzen - Produktion bei einer nominalen Sonneneinstrahlung von 1000 W / m2. In diesem Fall ist es gleich 330 W und diese Zahl allein bindet sowohl Effizienz als auch Fläche.
Die Fläche dieses Solarmoduls beträgt standardmäßig 1,6 m. Sein Wirkungsgrad beträgt also 330 / (1000 * 1,6) = 20,6%, was dem Datenblatt entspricht. Und der Witz stellt sich heraus, dass, wenn wir 330 W mit 1,51 multiplizieren - die durchschnittliche Sonneneinstrahlung im Dezember -, wir 498 W * h erhalten - das ist, wie viel Strom ein solches Panel in München im Winter pro Tag erzeugt, das für eine Winterecke eingerichtet ist. Dies ist eine wichtige Zahl für weitere Berechnungen.

Gemäß b) ist die erforderliche Anzahl von Paneelen wie folgt definiert. Da der Rechner uns die Erzeugung pro Tag angibt, muss der Verbrauch tagelang nachgerechnet werden. Das heißt Teilen Sie 4000 kWh durch 365 und erhalten Sie 10,96 kWh / Tag. Wenn wir wissen, dass ein Panel 498 Wh ergibt, können wir leicht feststellen, dass wir 10,96 / 0,498 = 22 Panels benötigen.

Es ist viel oder wenig - jeder entscheidet für sich. Es gibt solche Nuancen:

• Diese Paneele sollten streng nach Süden in einem Winkel von 27 Grad installiert werden. Das heißt, wenn Sie ein Flachdach nehmen, wird die tatsächlich von den Paneelen belegte Fläche größer. Viel mehr
• Wenn das Dach eine Neigung aufweist, aber nicht streng nach Süden ausgerichtet ist, ist die Batterieleistung geringer.
• Es ist zu beachten, dass 22 Paneele benötigt werden, wenn wir auch im Dezember den gesamten Energieverbrauch der Sonne nutzen wollen. Wenn wir diesen Zustand abschwächen und zum Beispiel entscheiden, dass wir im November, Dezember und Januar aus dem Netzwerk saugen können, haben wir eine minimale Sonneneinstrahlung von 2,59 (im Oktober) und die Gesamtzahl der benötigten Paneele verringert sich auf 10,96 / (2,59) * 0,330) = 13. Das ist fast 2-mal weniger.

Wir werden auf die Frage der Auswahl der Anzahl der Paneele zurückkommen, wenn wir die Kosten berücksichtigen. Obwohl nicht, denke ich. Lassen Sie uns sofort hier entscheiden.

Ausgabepreis

Also gehen wir zu den Websites, die Sonnenkollektoren verkaufen, und googeln unser Panel VBHN330SA16. Ich habe Preise von 250 bis 280 Euro pro Panel bekommen. Das heißt, 22 Panels kosten 22 * ​​270 (Durchschnitt) = 5 940 Euro.

Nun aufgepasst! Da dies kein No-Name ist, lesen wir das Datenblatt und stellen fest, dass Panasonic auf das Panel eine Garantie von 25 Jahren gewährt. Gleichzeitig garantiert er, dass sich die Paneele in dieser Zeit nicht um mehr als 10% verschlechtern. Nehmen wir uns diese Zeit fürs Leben und glauben, dass wir diese Paneele nach 25 Jahren wegwerfen, ist es nicht schwierig, die Kosten pro Kilowattstunde zu berechnen, vorausgesetzt, wir wählen nur unsere 4000 kWh pro Jahr aus. Wir werden 25 Jahre lang 100.000 kWh (100 MWh) abbauen. Wir teilen 5 940 Euro auf 100.000, wir bekommen 0,0594 Euro / kWh oder ungefähr 6 Euro Cent pro kWh.

Ich erinnere Sie daran, dass dies nur ein Bestandteil von Sonnenkollektoren ist. Und das nur, wenn wir den erzeugten Strom irgendwo speichern und dann nutzen (natürlich im Dezember).

Solar Wechselrichter

Wir gehen weiter - der Wechselrichter. Hier schwimme ich ein bisschen, deshalb bitte ich Sie, mir in den Kommentaren mitzuteilen, ob ich falsch gezählt habe.

Die Wahl

Wenn wir bedenken, dass wir mindestens 10 kWh pro Tag verbrauchen müssen, denke ich, dass die Spitzenleistung irgendwo bei 4-5 Kilowatt liegen sollte. Vielleicht gibt es irgendwo im Dezember mittags Daten über die maximale Sonneneinstrahlung, um zu berechnen, ob dies ausreicht oder nicht.

Ausgabepreis

Ein typischer Wechselrichter - der gleiche SMA Sunny Boy 4.0 - kostet rund 1000 Euro. Wenn wir also dieses Geld in unsere Produktion aufteilen, erhalten wir +0,01 Euro.

Nuancen:

• Es ist bereits erkennbar, dass der Solarwechselrichter ein Minimum an den Gesamtkosten darstellt. Daher können Sie leicht teurer und leistungsstärker nehmen. Wir haben eine leistungsstarke Reihe von Sonnenkollektoren.

Batterien

Die Wahl

Hier habe ich eine einfache Wahl - Tesla Powerwall. www.tesla.com/de_DE/powerwall?redirect=no
7200 Euro (ohne Berücksichtigung der Installation) für 13,5 kWh Kapazität. 10 Jahre Garantie. 4,6 kW Leistung. Power - OK, entspricht dem Solar Inverter, ist aber mit der Kapazität nicht sehr. Wenn unser Haus 11 kWh pro Tag verbraucht, reichen 13,5 kWh für kaum einen Tag. Es ist notwendig, mehr zu setzen. Mindestens 2 Stck.

Ausgabepreis

Da die Garantie für Powerwall nur 10 Jahre beträgt, ohne Einschränkung der geförderten Kilowattstunden, glauben wir, dass wir in 25 Jahren 2 + 2 + 2/2 = 5 Powerwalls mit Gesamtkosten von 7200 * 5 = 36.000 Euro austauschen werden. Teilen Sie durch 100000 kWh und Sie erhalten 0,36 Euro.

Zusammenfassung

Kosten pro kWh

Die Gesamtkosten für Solarstrom beliefen sich auf:

• Sonnenkollektoren: 0,06
• Wechselrichter: 0,01
• Batterien: 0,36

Gesamtbetrag: 0,43 Euro.

Davon entfällt der Löwenanteil auf die Batterien und ist vor allem auf die möglicherweise kurze Lebensdauer von nur 10 Jahren zurückzuführen. Aber hoffen wir, dass sich dies bald zum Besseren ändert. Einsparungen sind möglich, da die Solarmodule über einen DC / DC-Wandler direkt mit der Powerwall verbunden sind. So können Sie einen Wechselrichter einsparen. Am Ende werden es aber wieder ein paar Cent sein, die eine Kilowattstunde kosten.
Interessanterweise waren die Kosten für Sonnenkollektoren in den Gesamtkosten ziemlich niedrig - hauptsächlich aufgrund der langen Lebensdauer. Daher ist es nicht sinnvoll, Eisen zu sparen, aber es ist besser, in zuverlässige Geräte zu investieren, um einen kostspieligen Batteriewechsel in großer Höhe zu vermeiden. Nun, Sie können die Anzahl der Panels variieren, ohne großen Einfluss auf den endgültigen Strompreis zu haben.

Darlehen

Da wir normalerweise kein Geld für solche Investitionen haben und für unseren Strom zahlen möchten, vorzugsweise mit einer kleinen monatlichen Zahlung, müssen wir einen Kredit aufnehmen.

Ich brauche also 43 Tausend Euro für eine einmalige Investition in Ausrüstung. Genauer gesagt nicht so. Ich benötige 7000 Euro für Sonnenkollektoren für 25 Jahre und 14400 für zwei Powerwalls für 10 Jahre, da wir nur 2 Stück Powerwalls benötigen.

OK, ich gehe zur nächsten Bank und nehme zwei Kredite zu 2% - zum Beispiel hier .

Wir hämmern die angegebenen Beträge in den Darlehensrechner und erhalten monatliche Zahlungen in Höhe von 29,67 und 132,50 Euro pro Monat oder 162,17 * 12 = 1946 Euro pro Jahr - dies ist der Preis für unseren kostenlosen Strom unter Berücksichtigung des Darlehens und der monatlichen Zahlungen anstelle von einmaligen Investitionen .
Infolgedessen steigt der Strompreis von 43 auf 49 Cent oder 14%.

Letzter Haftungsausschluss

• Wenn wir den erhaltenen Preis mit dem Strompreis der deutschen Steckdose von 0,30 Euro vergleichen, können wir davon ausgehen, dass sich dieses Projekt noch nicht ausgezahlt hat. Es ist jedoch zu bedenken, dass die Gesamtkosten für Solar-kWh auf 0,21 bis 0,22 Euro (0,25 einschließlich Gutschrift) sinken, wenn Statistiken belegen, dass Powerwall die gleichen 25 Jahre ersatzlos leben kann interessanter. Aus diesem Grund glaube ich grundsätzlich, dass 30 Cent eine psychologische Barriere sind, über der die Menschen ernsthaft darüber nachdenken werden, auf die lokale Generation in dieser Region umzusteigen. Und diese Barriere sinkt, wenn die Batterien billiger werden und Elektroautos auftauchen.
• Da das Wetter instabil ist, handelt es sich nur um Statistiken. Sie können im Dezember nur zwei sonnige Tage haben und müssen Strom aus dem Netz ziehen oder andere Stromerzeugungsoptionen (Diesel oder Strom aus Ihrem Elektroauto) anschließen.
• Daher wird das Netzwerk in keiner Weise benötigt, aber von ihm wird es notwendig sein, eine ausreichend kleine Leistung abzusaugen.
• Es ist klar, dass wir im Sommer eine viel größere Stromerzeugung haben werden als im Winter - etwa das 2,7-fache oder fast 30 kWh / Tag bei einem Verbrauch von 11 kWh / Tag. Das heißt Im Sommer ist es notwendig, den Verbrauch zu maximieren, da es tatsächlich kostenlos ist - Klimaanlagen können nicht ausgeschaltet werden. Je mehr Sie im Sommer Strom ausgeben können, desto günstiger wird es im Allgemeinen. Das heißt, alle möglichen Kessel und Geräte müssen ebenfalls in Elektrizität umgewandelt werden.
• Und im Sommer, über eine Woche, wird für das Tesla-Modell C fast ein "Panzer" mit zusätzlichem Strom versorgt, sodass ein Elektroauto in diesem Fall ein Muss ist. Kostenlos zu sezieren.
• Nun, es gibt einen solchen Vorteil - wenn das Licht überall ausgeschaltet ist, werden Sie es immer noch haben. In Deutschland natürlich nicht grundsätzlich, aber trotzdem.
• Es gibt eine Meinung, dass ein Solarkraftwerk auf dem Dach die Kosten des Hauses erhöht. Das heißt, die Investition zahlt sich auch hieraus aus.

Kurz gesagt, die Vorteile von IMHO sind mehr als die Nachteile.

In den Kommentaren möchte ich genau auf den Artikel, die Haftungsausschlüsse, die Nuancen und die Möglichkeiten eingehen, um die besten Nummern, die aktualisierten Daten für ein anderes Gebiet usw. zu erhalten. Ich schlage vor, in dem eingangs erwähnten Artikel über grüne Energie im Allgemeinen zu sprechen.

Vielen Dank für das Lesen dieses Artikels.