Sektorenkopplung im Haus: PV-Überschuss optimal nutzen
Die Sektorenkopplung ermöglicht, Energie effizienter und nachhaltiger einzusetzen. Wir erklären, wie eine sektorenübergreifende Lösung bei der eigenen Energieversorgung gelingt und wie selbst erzeugter Strom intelligent im Haushalt verbraucht wird für den Einsatz einer Wärmepumpe, Wallbox oder für weitere Haushaltsgeräte. Zudem erklären wir, wie Energiemanagement den PV-Überschuss sinnvoll managt. Mit dem Solarstromrechner von Bosch lassen sich die Autarkie und der Eigenverbrauch Ihres Systems berechnen.
Was ist Sektorenkopplung?
Einfach erklärt, handelt es sich bei der Sektorenkopplung um die intelligente Verknüpfung unterschiedlicher Energiebereiche – darunter Strom, Wärme und Mobilität. Ziel ist es, Synergien zu schaffen und die Erzeugung erneuerbarer Energiequellen optimal zu nutzen und so Energie und CO2 zu sparen. Dies betrifft nicht nur die Industrie, sondern auch Privathaushalte.
Die Elektrifizierung im Einfamilienhaus und intelligentes Energiemanagement ermöglichen einen hohen Grad an Autarkie bei der eigenen Energieversorgung und weniger Abhängigkeit von öffentlichen Stromanbietern. Die intelligente Sektorenkopplung trägt dazu bei, die Gesamteffizienz des Energiesystems zu optimieren und die CO2-Emissionen zu reduzieren.
Sektorenkopplung umfasst auch die zunehmende Verknüpfung der Gebäude und großen Stromverbraucher im Gebäude mit den Stromnetzen und dem Energiemarkt. Diese Kopplung ist eine wichtige Voraussetzung, um die wachsende Menge an nicht steuerbarer erneuerbarer Energie effizient nutzen und speichern zu können, wenn sie zur Verfügung steht. Darüber hinaus werden über Mechanismen wie zeitabhängige Strompreise und Netzentgelte sowie Regelungen zur netzdienlichen Steuerung sichergestellt, dass Stromnetze nicht überlastet werden. Auf diese Weise leistet die Sektorenkopplung einen wichtigen Beitrag zum Ausbau erneuerbarer Energien und zur Absicherung unserer Stromnetze.
Folglich ist Sektorenkopplung ein sinnvolles Mittel, um die Energiewende schneller voranzutreiben und fossile Brennstoffe wie Gas, Kohle und Benzin (Erdöl) schrittweise durch regenerativ erzeugten Strom zu ersetzen.
Wie funktioniert Sektorenkopplung im eigenen Haus?
Der selbst erzeugte, 100 Prozent erneuerbare Solarstrom aus Ihrer PV-Anlage kann genutzt werden, um die Heizung und Warmwassererzeugung zu unterstützen, Ihr Elektrofahrzeug über die Wallbox zu laden, Haushaltsstrom für die Beleuchtung bereitzustellen sowie Haushaltsgeräte wie Kühlschrank, Geschirrspül- und Waschmaschinen zu betreiben.
Der Stromspeicher nimmt den überschüssigen Strom vom Tag mit in die Nacht, um den Bedarf zu überbrücken. Durch die Vernetzung aller Komponenten beziehen Sie weniger teuren Netzstrom und erhöhen den Eigenverbrauch mit PV. Überschüssige Energie speist das System ins öffentliche Stromnetz ein.
Welche Komponenten für das Zusammenspiel notwendig sind
Um bei Ihnen zuhause ein intelligentes Energiekonzept zu realisieren, bei dem Wärme-, Stromerzeugung und Elektromobilität miteinander verknüpft werden, sind folgende technische Komponenten notwendig:
- Photovoltaikanlage
- Wärmepumpenheizung
- Wallbox für E-Mobilität
- Batteriespeicher
- Pufferspeicher (optional)
- Regler
- Energiemanagementsystem
Warum Sektorenkopplung? Das sind die Vorteile
Mit dem smarten Zusammenspiel aus Wärmepumpe, Photovoltaik und Wallbox wird Ihr selbst erzeugter Strom intelligent im Haushalt verbraucht und Sie sparen langfristig bei den Stromkosten. Die Ergänzung eines intelligenten Energiemanagementsystem senkt Ihre Kosten nochmals und maximiert den Autarkiegrad Ihres Gebäudes. Ausschlaggebend ist, wie effizient alle Systemkomponenten zusammenwirken.
- Effiziente und nachhaltige Energieversorgung durch erneuerbare Energien.
- Reduzierung von CO2-Emissionen in verschiedenen Sektoren (Wärme, Verkehr und Strom).
- Unabhängigkeit von öffentlichen Versorgern durch selbst erzeugten, sauberen Strom.
- Langfristige Versorgungssicherheit sowie niedrige Strompreise und Heizkosten.
- Integration von Elektromobilität in das Energiesystem.
Mit einem elektrifizierten Haus stellen Sie sich zukunftssicher auf. Bosch begleitet Sie auf Ihrem Weg zur Energiewende in den eigenen vier Wänden – mit maßgeschneiderten Komplettlösungen aus einer Hand. Mit dem Solarstromrechner von Bosch erfahren, wie viele Kosten Sie mit Sektorenkopplung in Ihrem Zuhause sparen.
Kombinieren Sie Ihre Wärmepumpe mit Photovoltaik – jetzt Einsparung berechnen!
Photovoltaik als Herzstück der Sektorenkopplung
Die Integration von Solarmodulen auf dem Dach Ihres Hauses ist die Basis zur nachhaltigen Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie. Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um und liefern so eine grüne Quelle für den Hausstrom. Doch was passiert mit dem Überschuss an Solarenergie, den die PV-Anlage während sonnenreicher Zeiten produziert?
Durch die Sektorenkopplung lässt sich die erzeugte Solarenergie unmittelbar in verschiedenen Sektoren des Haushalts nutzen und der PV-Überschuss intelligent managen. Eine Batterie speichert den überschüssigen Solarstrom. So steht auch dann Energie zur Verfügung, wenn die Sonne nicht scheint.
Im Idealfall verbrauchen Sie den selbst erzeugten PV-Strom durch Eigennutzung, statt ihn beim örtlichen Netzbetreiber einzuspeisen. Das ist deutlich lukrativer für Sie. Bei richtiger Auslegung und intelligenter Steuerung ist die PV-Anlage in der Lage, den Eigenverbrauch im Haus zu decken.
Ein Wechselrichter wandelt den von den PV-Modulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, der im Haushalt von verschiedenen Verbrauchern wie Wärmepumpe und Elektro-Auto genutzt werden kann.
PV-Strom für den Betrieb der Wärmepumpe nutzen
Die Wärmepumpe nutzt Strom, um Wärme aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser zu gewinnen und sie für die Heizung und Warmwasserbereitung einzusetzen. Dort besteht im Haushalt der größte Energiebedarf. Die Heizungsanlage mit kostenlosem Photovoltaikstrom zu betreiben, ist eine nachhaltige Lösung für die Wärmeversorgung im Einfamilienhaus und Mehrfamilienhaus. Das effiziente Zusammenspiel aus Wärmepumpe und Photovoltaik optimiert den Eigenverbrauch und erhöht die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems.
In Neu- und Bestandsbauten ermöglicht die Wärmepumpe eine effiziente Umwandlung von Strom in Wärme, während die Photovoltaikanlage die dafür benötigte elektrische Energie bereitstellt. Aus 1 kWh Strom stellt die Wärmepumpe etwa 4 kWh Wärme her. Das hängt von der jeweiligen Jahresarbeitszahl ab. Der Batteriespeicher führt den gespeicherten Solarstrom bei Bedarf der Wärmepumpe zu. Es ist ebenfalls möglich, den erzeugten PV-Strom als Wärme in einem zentralen Pufferspeicher zu speichern. Dieser hat ein größeres Speicherpotenzial.
Elektroauto mit eigenem PV-Strom laden
Es ist außerdem realisierbar,Elektromobilität in das System zu integrieren und den verfügbaren Photovoltaikstrom mit einer E-Ladestation zu verbrauchen. Laden Sie in Zeiten hoher Solarproduktion Ihr E-Auto oder E-Bike über eine Wallbox auf. Das Energiemanagementsystem leitet den PV-Überschuss gezielt in die intelligente Wallbox. Die Batterien der Elektrofahrzeuge dienen auch als temporärer Speicher überschüssiger Energie.
Bosch berät Sie gerne bei der Installation einer Wallbox zuhause.
Wie groß sollte eine Photovoltaikanlage für ein Einfamilienhaus sein?
Entscheidend für die Planung der PV-Anlage sind die Ausrichtung, Neigungswinkel und die verfügbare Dachfläche. Im Gegensatz zur Solarthermie nutzt eine Photovoltaikanlage jedes einzelne Watt und speist die Energie verlustfrei in den Speicher ein. Wenn die Dachfläche maximal mit Solarpanels ausgestattet ist, erreichen Sie eine höhere Autarkie.
Je größer die Photovoltaikanlage und der Batteriespeicher sind, desto energieautarker sind Sie aufgestellt und desto weniger Strom muss beim öffentlichen Energieversorger bezogen werden. Mit einer großflächig dimensionierten PV-Anlage ist sichergestellt, dass sie den Heizbedarf auch im Winter abdeckt.
Die Größe einer PV-Anlage wird in kWp angegeben, das heißt Kilowatt peak. Mit einem kWp lassen sich circa 1.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugen. Eine PV-Anlage für ein Einfamilienhaus hat für gewöhnlich 5 bis 10 kWp Leistung. Das bedeutet, die Photovoltaikmodule produzieren jährlich rund 5.000 bis 10.000 kWh Strom.
Der jährliche Stromverbrauch setzt sich zusammen aus dem Strombedarf der Wärmepumpe und dem Haushaltsstrombedarf sowie optional dem Bedarf an Strom für E-Mobilität. Angenommen, ein Einfamilienhaus hat einen typischen Bedarf von 10.000 kWh Strom pro Jahr. In diesem Fall benötigen Sie realistischerweise eine PV-Anlage mit 10 kWp, um Ihren Stromverbrauch zu decken. Ein Fachbetrieb berechnet die ideale Dimensionierung der Photovoltaikanlage unter Berücksichtigung sämtlicher Faktoren.
Intelligentes Energiemanagement für maximale Effizienz
Es lohnt sich, ein smartes Energiemanagementsystem im Haus zu ergänzen. Dadurch profitieren Sie von einer zusätzlichen Kostenersparnis, da der Stromverbrauch in einem vernetzten Haushalt optimiert wird. Zudem erhöht es den Anteil am Gesamtstromverbrauch durch die eigene PV-Anlage und den Eigenverbrauchsanteil des PV-Stroms.
Das Energiemanagement hat die zentrale Aufgabe, den PV-Überschuss des Solarstroms effizient zu steuern. Es ist sozusagen das Gehirn, das alle Energieströme im energieautarken Haus managt und die Geräte gezielt ansteuert. Solche innovativen Technologien passen sich den individuellen Bedürfnissen an und sorgen dafür, dass die Energie genau dann genutzt wird, wenn sie benötigt wird. Eine entscheidende Rolle dabei spielen Regler zur präzisen Steuerung.
Der smarte Energiemanager von Bosch verteilt den selbst produzierten Strom aus der PV-Anlage intelligent in Ihrem Smart Home an die verschiedenen Verbrauchsstellen und steuert Ihre Heizungsanlage leistungsgeregelt. Das System stimmt die Betriebszeiten der Wärmepumpe mit den Spitzenzeiten der PV-Produktion ab, um eine optimale Ausnutzung des Photovoltaikstroms zu gewährleisten.
Smarte Stromnetze: Regelungen und Chancen
Sichere Netze mit Energiewirtschaftsgesetz §14a
Das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) ist ein deutsches Gesetz, das die leitungsgebundene Energieversorgung regelt und kontinuierlich an den Wandel der Zeit angepasst wird. Der Zweck des Gesetzes, wie im § 14a festgelegt, ist eine sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente, umweltverträgliche und treibhausgasneutrale Versorgung der Allgemeinheit mit Elektrizität, Gas und Wasserstoff, die zunehmend auf erneuerbaren Energien beruht.
Besonders relevant ist der § 14a EnWG, der seit dem 01.01.2024 in Kraft ist und steuernde Eingriffe des Netzbetreibers zur Sicherstellung der Netzstabilität und flächendeckenden Netzanschlüssen von Wärmepumpen und Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge regelt. Dies erfordert den obligatorischen Einbau eines Smart-Meter-Gateways und einer Steuerbox ab dem genannten Datum. Von dieser Regelung betroffen sind Wärmepumpen, Klimaanlagen, Ladeeinrichtungen, Wallboxen und Stromspeicher, die im Niederspannungsnetz angeschlossen sind und eine elektrische Anschlussleistung von über 4,2 kW aufweisen und nach dem 01.01.2024 in Betrieb genommen werden. Zur Sicherstellung der Netzstabilität kann der Netzbetreiber die Leistung der Verbrauchseinrichtungen begrenzen, wodurch die Verbraucher von reduzierten Netzentgelten profitieren.
Die Limitierung der Verbrauchseinrichtungen ist nur bei kritischem Netzzustand erlaubt und bei mehrfacher Nutzung der Limitierung ist der Netzbetreiber zum Netzausbau verpflichtet. Für die Limitierung sieht die Bundesnetzagentur verschiedene Möglichkeiten vor, wie das Dimmen über EEBus und das vorübergehende Abschalten oder Dimmen über die SG-Schnittstelle oder Relais-Kontakte, wodurch die Leistungsaufnahme einer steuerbaren Verbrauchseinrichtung im Bedarfsfall reduziert werden kann.
Flexible Stromtarife
Ab 2025 sind alle Stromanbieter gesetzlich verpflichtet, zeitabhängige Stromtarife anzubieten. Zusätzlich haben alle Stromkunden, die unter §14a fallen, ab April 2025 die Möglichkeit, Modul 3 mit zeitabhängigen Netzentgelten zu verwenden. Diese Regelungen eröffnen die Chance, die Stromkosten zu reduzieren, indem große Verbraucher wie Elektroautos, Wärmepumpen oder Wasch-/Spülgeräte gezielt in Niedrigtarifzeiten genutzt werden. Durch den verstärkten Ausbau der erneuerbaren Energien sind diese Zeiten nicht mehr nur nachts, sondern auch um die Mittagszeit verfügbar. Bereits heute sind variable Tarife bei einigen Anbietern nutzbar, vorausgesetzt, man verfügt über ein Intelligentes Messsystem (Smart Meter) oder ein vom Anbieter bereitgestelltes Zusatzgerät, das die Verbrauchsdaten regelmäßig zum Energieversorger schickt. Über Zeitprogramme oder manuellen Betrieb hat man damit selbst in der Hand, wie hoch die Stromkosten sind.
EEBus, die Sprache für Sektorenkoppelung
Was ist EEBUS?
EEBus ist ein Kommunikationsprotokoll, das sich auf Anwendungsszenarien im Energiemanagement für Weißware, Heizungs- und Lüftungssysteme sowie Elektromobilität konzentriert. Es ermöglicht die intelligente Kommunikation zwischen Haushaltsgeräten, Elektrofahrzeugen, Wärmepumpen, Energieerzeugern, Speichersystemen, Energiemanagementsystemen (EMS) und dem Smart Meter Gateway. EEBUS fungiert als einheitliche Sprache, die verschiedenste elektrische Gebäudekomponenten über ihre Sektorengrenzen hinweg verbindet.
Wie funktioniert EEBus?
Die EEBUS-Kommunikation erfolgt über Netzwerk, unabhängig davon, ob kabelgebunden oder über WLAN. In der Regel existiert ein zentrales Energiemanagement-System (HEMS), das über EEBUS mit allen angeschlossenen Komponenten wie der Wärmepumpe, der Wallbox oder dem Smart Meter Gateway kommuniziert. Alternativ können EEBUS-fähige Geräte auch direkt mit dem Smart Meter Gateway kommunizieren, um Leistungslimitierungen nach §14a umzusetzen. Besonderes Augenmerk wird auf die IT-Sicherheit gelegt, um unbefugten Zugriff zu verhindern. EEBUS basiert auf definierten Anwendungsszenarien, die den Austausch von Daten zwischen verschiedenen Komponenten regeln und das Verhalten der Teilnehmer in bestimmten Fällen festlegen. Ein Beispiel ist hier die Leistungslimitierung nach §14a (LPC).
EEBUS Anwendungsfälle
- Die Kapazitätsmanagement-Anwendungsfälle auf Gebäudeebene erlauben dem Verteilernetzbetreiber (VNB) die Überwachung des Stromverbrauchs, der Frequenz und Spannung auf Gebäude- oder Geräteebene.
- Anwendungsfälle für dynamische Stromtarife bieten Verbrauchern einen finanziellen Anreiz, ihr Energieverbrauchsverhalten anzupassen und fördern die Verlagerung von Lasten in Schwachlastzeiten oder Zeiten mit viel Angebot aus erneuerbaren Energien.
- Anwendungsfälle zur Eigenverbrauchsoptimierung ermöglichen es einem Energiemanagement-System, aktuellen Überschuss aus selbst erzeugtem Strom zu ermitteln und auf flexible Verbraucher wie Wärmepumpen oder Wallboxen zu verteilen.
- Anwendungsfälle für Monitoring und Komfort können für den Austausch von Informationen über aktuellen Energieverbrauch, Erzeugung und zukünftige Energiebedarfe verwendet werden.
Eine detailliertere Übersicht der Use cases finden sich auf der EEBUS Homepage und in weiteren Veröffentlichungen.
EEBUS Unterstützung in unseren Wärmepumpen und Hybrid-Systemen
EEBUS wird seit 09/2024 sukzessive in unserem ausgerollten Wärmepumen und Hybrid-Portfolio und in folgenden Produktlinien ab den genannten Software-Versionen unterstützt:
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Compress 7001i AW und Compress 7400i AW
Außeneinheit (ab Version) v01.22 Systemregler Name HPC 400 Systemregler (ab Version) NF 73.06 Unterstützte Use cases Limitierung nach §14a -
Compress 5800i AW und Compress 6800i AW
Außeneinheit (ab Version) v07.10 Systemregler Name UI 800
Systemregler (ab Version) NF 47.09 Unterstützte Use cases Limitierung nach §14a PV Eigenverbrauch (OHPCF, ab Q1/25) -
Compress 7800i LW
Außeneinheit (ab Version) v03.06 Systemregler Name UI 800 Systemregler (ab Version) NF 47.09 Unterstützte Use cases Limitierung nach §14a -
Compress 3400i AWS
Außeneinheit (ab Version) v02.03 Systemregler Name HPC 400 Systemregler (ab Version) NF 73.06 Unterstützte Use cases Limitierung nach §14a -
Hybridpaket mit Bosch Hybridmanager
Außeneinheit (ab Version) v06.06 Systemregler Name CW 400 Systemregler (ab Version) NF 47.06 Unterstützte Use cases Limitierung nach §14a -
Hybridpaket mit Bosch Hybridmanager
Außeneinheit (ab Version) v06.06 Systemregler Name UI 800 Systemregler (ab Version) NF 49.09
Voraussetzung ist in allen Fällen das Bosch Gateway Modul.
Welche Kosten entstehen und ist Förderung möglich?
Wärmepumpen kosten in der Anschaffung etwa 10.000 bis 15.000 Euro zuzüglich der Installationskosten. Sie erhalten eine hohe staatliche Förderung für eine Wärmepumpe von mindestens 30 Prozent der Kosten. Die Höhe der Fördersumme hängt von der Art der Wärmepumpe ab und welche vorhandene Heizung Sie ersetzen. Informieren Sie sich, was Sie beim Nachrüsten einer Wärmepumpe beachten müssen.
Die Investitionskosten für Photovoltaik richten sich primär nach der Leistung und Größe der Anlage und variieren stark je nach Region und Hersteller. Rechnen Sie im Schnitt mit Kosten von circa 10.000 Euro für eine Solaranlage. Hinzu kommen die Kosten für den Stromspeicher. Es besteht die Möglichkeit, die Kombination aus Photovoltaikanlage, Solarstromspeicher und Wallbox durch die KfW fördern zu lassen. Die Kosten einer Wallbox starten bei etwa 500 Euro zuzüglich der Installation. Rechnen Sie zusätzlich für das Energiemanagement mit einmaligen Kosten von ungefähr 400 Euro. Diese amortisieren sich in der Regel schnell.
Für den Verbrauch gilt: Je mehr Sie von Ihrem Wärmebedarf über die PV-Wärmepumpe decken können, desto günstiger werden die Gesamtwärmekosten. Über die Einspeisevergütung mit einer Solaranlage von etwa 8 Cent pro kWh im Durchschnitt ist es möglich, Ihre Nebenkosten im Haus zu einem großen Teil abzudecken.
Welche Heizung am effektivsten mit Strom ist, hängt von Ihren wohnlichen Voraussetzungen und der Technologie ab. Zum Beispiel bietet eine Infrarotheizung mehr Vorteile gegenüber Heizlüftern. Infrarotheizungen wandeln elektrische Energie direkt in Infrarotstrahlung um. Diese erwärmt die Objekte im Raum und sorgt für angenehmen Wärmekomfort. Ihr Stromverbrauch ist niedriger als bei einem Heizlüfter, der die Luft erwärmt. Wenn Sie eine Infrarotheizung mit Photovoltaikstrom betreiben, sind die Betriebskosten besonders gering.
FAQ zum Thema Sektorenkopplung
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