Referenzprojekt – Duisburg, Buchholz

Ein Beispiel aus unserer Praxis

Das Projekt auf einen Blick

Ziel: Wirtschaftlichkeitsanalyse für PV-Anlage, Batterie & E-Auto

Kunde: Familie mit zwei Kindern (Privatkunden)

Standort: Duisburg, Buchholz

Dauer: 1 Monat

Untersuchte Varianten: 102

Gewinn im Best-Case: 2.580 € (über 20 Jahre)

Verlust im Worst-Case: 33.600 € (über 20 Jahre)

Hintergründe zum Projekt

Eine vierköpfige Familie aus Duisburg-Buchholz fragt sich, ob eine Investition in eine Photovoltaik-Anlage mit Batterie-Speicher & E-Auto wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll wäre. Das Dach des Einfamilienhauses hat eine ungünstige Lage und ist einer hohen Verschattung ausgesetzt. Aufgrund dessen wurden die Berater des RE Con e.V. als unabhängige & gemeinnützige Sachverständige hinzugezogen. Ziel ist es eine Verschattungsanalyse durchzuführen, ebenso wie eine Variantenanalyse, in welcher verschiedene Kombinationen und Größen der Photovoltaik-Anlage, des Batterie-Speichers & E-Autos aus wirtschaftlicher und ökologischer Perspektive bewertet werden sollen.

Standort & Rahmenbedingungen

Abb. 1: Lage des Einfamilienhauses in Duisburg-Buchholz.

Das Einfamilienhaus der Familie liegt direkt an einer Allee mit 17 Meter hohen Fichten, welche ganzjährig Schatten auf das Dach werfen. Daneben wirft eine Gaube, in der Mitte des Dachs, Schatten auf manche Bereiche. Außerdem hat das Dach eine ungünstige Neigung (45 °) und Süd-Ost-Ausrichtung, welche den möglichen Energieertrag aus der PV-Anlage erheblich reduzieren.

Nach einer detaillierten Datenerfassung vor Ort (inkl. Aufnahmen mit eine Drohne) und unter Verwendung der Baupläne des Gebäudes hat der RE Con e.V. daher ein detailliertes 3D-Modell erstellt, um die Verschattungen genauer untersuchen zu können und mit den Ergebnissen unserer Software abzugleichen.

Im nächsten Absatz gehen wir daher genauer auf unseren Ansatz bei der Beratung ein.

Unser Ansatz

Verschattungsanalyse

Ziel ist es zwei verschiedene Möglichkeiten für die Platzierung der Solarmodule zu finden (für kleine und große Modulleistungen):

  1. Identifikation der Verschattungsobjekte:
    Nahegelegene Allee mit 17 m hohen Fichten.
    Gaube auf dem Süd-Ost-Dach des Gebäudes.
  2. Datenerfassung vor Ort:

    Vermessung der Verschattungsobjekte mit Drohne.

  3. Analyse versch. Modulplatzierungen:
    Berechnung der Verschattungen für insgesamt 16 verschiedene Anlagengrößen mit unterschiedlichen Platzierungen der Module.
  4. Finalisierung:
    Auswahl von zwei Anlagengrößen (4 & 7 kWp), bei welchen der Gewinn maximal ist, und Bestimmung der Verschattungsverluste für 20 Jahre (8,9 % bei 4 kWp und 9,9 % bei 7 kWp) .

Bei einer Begehung des Grundstückes haben sich unsere Berater einen Überblick, über die Verschattungsobjekte vor Ort verschafft.

  1. Stromverbrauch:
    Für die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage werden typischerweise 20 Jahre betrachtet. In dieser Zeit werden die Kinder der Familie älter und ziehen auch irgendwann aus. Aus bisherigen Abrechnungsdaten der Familie lässt sich nachvollziehen, dass der Stromverbrauch jährlich um 4 % gestiegen ist und nach dem Ausziehen der Kinder sprunghaft sinken wird.
  2. Solarbatterie:
    Basierend auf bisherigen Erfahrungen des RE Con e.V. wurden drei Batteriegrößen für die Analyse ausgewählt (2, 3 & 5 kWh). Außerdem wurden nur Lithium-Ion-Speicher betrachtet.
  3. E-Auto:
    Um die Wirtschaftlichkeit der Anschaffung eines E-Autos zu bewerten, wurden drei verschiedene Alternativen betrachtet: Ersatz des Erstwagens (Skoda Citigo), Ersatz des Zweitwagens (VW Golf Kombi) und Vergleich mit Neuwagen (VW Golf). Dafür wurden Wertverlust, Kfz-Steuern, Versicherungs-, Wartungs- & Fahrtkosten miteinander verglichen.
  4. Preis- & Wetter-Szenarien:
    Um die wetterbedingten Schwankungen zu berücksichtigen, werden die Wetterdaten aus zehn verschiedenen Jahren (2010 bis 2019) berücksichtigt. Außerdem werden repräsentative Preisdaten (günstigste, teuerste & Durchschnittspreise) des Bundesverband Solarwirtschaft (BSW e.V.) für die PV-Anlage und die Solarbatterie verwendet. Somit wird jede Variante mit einem Referenz-, Best- & Worst-Case berechnet.

Insgesamt wurde die Wirtschaftlichkeit für 102 Kombinationen (34 Varianten mit Referenz-, Best- & Worst-Case) berechnet.

  1. PV-Anlage mit Verschattungen:
    Beide Anlagengrößen (4 kWp & 7 kWp) sind wirtschaftlich vorteilhaft. Bei einer Investition von ca. 8.400 € können im besten Fall Gewinne in Höhe von 2.080 € (über 20 Jahre) erzielt werden. Zudem können jedes Jahr bis zu 500 kg CO2 eingespart werden.
  2. PV-Anlage mit Verschattungen & Solarbatterie:

    Für beide Anlagengrößen (4 kWp & 7 kWp) sind alle Batteriegrößen (2, 3 & 5 kWh) unwirtschaftlich. Die Investition in eine Batterie lohnt sich nur bei sehr geringen Anschaffungskosten. Ursache sind die ungünstige Ausrichtung des Dachs und die Verschattungen. Im schlechtesten Fall können Verluste in Höhe von 14.460 € (über 20 Jahre). Allerdings könnten jedes Jahr bis zu 790 kg CO2 eingespart werden.
  3. PV-Anlage mit Verschattungen, Solarbatterie & E-Auto:
    Die Kombination mit einem E-Auto erscheint nur dann als wirtschaftlich vorteilhaft, wenn die Anschaffung des E-Autos mit der Anschaffung eines (ähnlich motorisierten) Neuwagens verglichen wird. In diesem Fall sind Einsparungen in Höhe von bis zu 16.220 € möglich.
    Würde das E-Auto als Ersatz für den Erstwagen beschafft werden, so kann dies, in Kombination mit hohen Anschaffungskosten für PV-Anlage und Solarbattrie, zu einem Verlust in Höhe von bis zu 33.600 € möglich. In jedem Jahr würden die Kunden durchschnittlich 1.680 € (im Vergleich zu Heute) draufzahlen. Allerdings könnten jedes Jahr bis zu 1.380 kg CO2 eingespart werden.

Abb. 2: Vorgehensweise bei der Beratung.

Fazit & Handlungsempfehlung

Aufgrund der ungünstigen Lage des Dachs (45 ° Neigung & Süd-Ost-Ausrichtung) und starken Verschattungen durch die nahegelegene Allee, ist eine PV-Anlage von nur 7 kWp wirtschaflich vorteilhaft. Bei einer Investition von ca. 8.400 € können im besten Fall Gewinne in Höhe von 2.580 € (über 20 Jahre) erzielt werden. Zudem können jedes Jahr bis zu 500 kg CO2 eingespart werden. Würde das Dach mit mehr als 18 Solarmodulen belegt werden, können hohe Verluste erwartet werden, weil der Energieertrag der PV-Anlage nicht ausreicht die jährlichen Kosten zu decken.

Eine Solarbatterie (Lithium-Ion-Speicher) lohnt sich nur bei sehr niedrigen Anschaffungskosten. In diesem Fall wäre eventuell eine kleine Batterie, mit einer Kapazität von bis zu 2 kWh, wirtschaftlich vorteilhaft. Außerdem könnten dann CO2-Einsparungen von ca. 700 kg pro Jahr erzielt werden. Für die Wirtschaftlichkeit müssten im nächsten Schritt konkrete Angebote miteinander verglichen werden.

Die Anschaffung eines E-Autos lohnt sich nicht als Ersatz für die bisherigen Erst- und Zweitwägen. Nur bei Vergleich mit einem (ähnlich motorisierten) Neuwagen ist das E-Auto wirtschaftlich vorteilhaft. Ohne Solarbattrie könnten bereits CO2-Einsparungen von ca. 910 kg pro Jahr erzielt werden. Die Kombination mit einer 2 kWh Solarbatterie können sogar CO2-Einsparungen von ca. 1.200 kg pro Jahr erreicht werden.

Wirtschaftlichkeit der Beratung:

  • Kosten der Beratung: 0 €
  • Gewinn im Best-Case: 2.580 €
  • Verlust im Worst-Case: 33.600 €