Eigene Photovoltaik-Anlage installiert: Planung, Realisierung & nächste Schritte

Seit Ende September produzieren wir eigenen Strom, dank einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach. Wer mir auf sozialen Kanälen wie Facebook oder Twitter folgt, hat das bestimmt schon mitbekommen und ich wurde natürlich oft nach Daten und einem Bericht gefragt. Gerne komme ich dem Wunsch nach, ich möchte gleich auch einleitend der Firma Oppliger, im speziellen Thomas Oppliger, für die hervorragende Zusammenarbeit bei der Realisierung dieses Projekts danken. Von allen Projekten und Testberichten hier im Blog, definitiv das grösste und umfangreichste Projekt das ich in Angriff genommen habe.

Photovoltaik-Anlage, warum jetzt?

Der Gedanke zu einer Photovoltaik-Anlage schwirrte mir schon länger im Kopf rum, auch weil einige Blogleser immer wieder mit solchen Inputs kamen und ich habe selbst immer wieder etwas gerechnet wann es sich lohnt. Dank meinem Smart Home Projekt mit Loxone Komponenten und auch dem Smappee Energiemonitor, konnte ich die letzten zwei Jahre über einige Daten sammeln, was den Stromverbrauch des Hauses und einzelner Geräte anbelangt, besonders Heizung, Boiler und Grossverbraucher wie Herd, Backofen und Waschmaschine.

Erste Schritte der eigenen PV-Anlage: Unterkonstruktion auf das Dach montieren

Für Anlagen meiner Grösse gibt es vom Bund (Schweiz) die Möglichkeit eine Einmalvergütung zu beantragen, diese beträgt aktuell noch 1400-. CHF Grundbeitrag und 450.- CHF pro installiertem kWp, sprich pro installierter Maximalleistung der gesamten Module. Diese gilt noch bis März nächstes Jahr, ab April gibt es dann 400CHF/kWp, eine Installation vor dem Stichtag ist also zu bevorzugen (Einmalvergütung Informationen). Da man Solaranlagen auch steuerlich absetzen kann und es in unserem Fall dieses Jahr mehr Sinn macht, haben wir uns entschieden noch dieses Jahr ans Netz zu gehen. Das im August dann auch noch bekanntgegeben wurde, dass der Aargauer Energiekonzern AEW die Strompreise nächstes Jahr um 10% erhöht, kam dem positiven Entscheid natürlich auch entgegen.

Unterkonstruktion steht – bereit für die Module

Planung: Wie gross soll die PV-Anlage werden?

Ein guter Ausgangspunkt für die Planung ist sich die Stromrechnungen der letzten 3-4 Jahre einmal in einer Tabelle einzutragen um zu sehen was man so gebraucht hat, vor allem Unterscheidung Sommer/Winter ist interessant. In meinem Fall kam noch dazu, dass ich wegen der Wärmepumpe natürlich auch einen grossen Verbraucher im Haus habe, zusätzlich wollte ich auch für Elektromobilität gerüstet sein. Meine groben Kenndaten sehen wie folgt aus:

• Jahresverbrauch: 10’500kWh
• Sommer: 3’500kWh
• Winter: 7’000kWh

Eine grobe Regel besagt, der Jahresstromverbrauch in MWh soll man als Anlage in kWp auslegen. Würde bei mir bedeuten ich brauche eine 10,5kWp PV-Anlage, weil ich rund 10,5MWh Strom im Jahr brauche. Watt Peak oder eben abgekürzt kWp steht übrigens für die Leistungsabgebe der gesammten Anlage unter Normbedingungen bei einem Test.

Durchbruch ins Haus für DC-Leitungen

Ich wollte das genauer anschauen, da macht es sicher Sinn sich die Anlage einmal zu simulieren. Zahlreiche Tools habe ich ausprobiert, besonders empfehlen und einfach in der Handhabung ist der Rechner von Energieschweiz, den ihr aber am einfachsten über den Solardachrechner des Bundesamt für Energie abfüllt. Hat man einmal die Daten, kann man sich die Wirtschaftlichkeit der eigenen Anlage genauer ausrechnen, eine gute Vorlage für Excel bietet Swisssolar an.

Hier arbeitet man mit vielen unklaren Faktoren wie Sonneneinstrahlung über ein Jahr, wie sehen die Stromkosten die nächsten Jahre aus und etwas vom wichtigsten, wie hoch wird mein Eigenverbrauchsanteil sein. Denn vom Elektrizitätswerk erhält man meist nur einen Bruchteil des Strompreises für die Einspeisung, in unserer Gemeinde sind es 5Rp./kWh, der Strom im Hochtarif kostet rund das Dreifache. Daher lohnt es sich möglichst viel selbst zu verbrauchen.

Montage der Leistungsoptimierer, einer pro Modul.

Entscheidung und Beratung

Ich habe mir mit den obigen Simulationen schon einige Gedanken gemacht und mich dann mit Thomas Oppliger getroffen, wir hatten vorher schon Kontakt und ich sah ihn als idealen Partner für die Realisierung des Projekts. Er hat bei einem Beratungsgespräch einige seiner realisierten Anlagen vorgestellt und er nutzt im Vergleich zu anderen Installateuren vor allem aktuelle Technik, besonders die Monokristallinen und schwarzen Solarmodule von LG mit 320Wp und einem guten Preis-/ Leistungsverhältnis haben mir gefallen. Thomas hat auch das Dach ausgemessen und mir ein paar Tage nach dem Gespräch 3 Varianten offeriert mit detaillierten Simulationen zum Jahresertrag. Obwohl ich mich eher technisch versiert einschätze und ich ziemlich alles schon selbst berechnet hatte, war es sehr hilfreich jemanden mit jahrelanger Erfahrung zu haben und nach einigen Telefonaten und E-Mails bezüglich Anpassung der Anlage, haben wir dann entschieden die Anlage zu bauen. Im nächsten Abschnitt folgen die Details dazu.

Notieren der Leistungsoptimieren Seriennummern für das Webportal

Meine PV-Anlage: Eckdaten und Komponenten

Ich habe mich entschieden Module auf beide Dachseiten zu verteilen, da ich ein Ost- und ein Westdach habe, kann ich so bereits frühmorgens Strom produzieren und das bis in die Abenddämmerung. Dabei habe ich aber den Fokus auf des Westdach gelegt, einerseits geeigneter weil nur zwei Dachfenster und keine Lukarnen vorhanden sind, andererseits kann ich so abends nach der Arbeit zum Beispiel das Elektroauto nach nachladen. Die Anlage ist wie folgt realisiert worden:

• Ost (91°) und 36° Dachneigung: 7 Module
• West (91°) und 36° Dachneigung: 22 Module
• Module: LG Solar LG320N1K-A5 Black Mono
• Leistung DC: 9.28kWp
• Leistung AC: 8kWp
• Wechselrichter: Solaredge SE8K und an jedem Modul ein Leistungsoptimierer
• Unterkonstruktion: Aufdach Creotecc Alutec Einlegesystem

Warum Solaredge mit Leistungsoptimierern?

Für einfache Anlagen ohne grosse Verschattungen, kann man die Panels direkt in Serie hängen und auf einen Wechselrichter wie z.B. Fronius zurückgreifen. Ich wollte aber aber wegen der Nutzung von Ost-/Westseite, dem tollen Monitoring-System von Solaredge bis auf Modulebene und der langen Garantiezeit (12 Jahre auf den Wechselrichter) lieber etwas mehr Geld investieren und dafür eine Top-Lösung haben.

Zudem war mir die Anbindung an Loxone wichtig, was aber bei Solaredge und Fronius gegeben ist.

Einlegen der LG Solar LG320N1K-A5 Module

Installation der PV-Anlage

Für die Installation der Anlage musste zuerst ein Baugerüst zur Absturzsicherung gestellt werden, danach konnte es losgehen. Für die komplette Anlage wurden rund 4 Tage eingeplant, wobei ich selbst auch noch 2 Tage davon mitgeholfen hatte. Das hatte ich schon bei der Planung so bemerkt, einerseits wollte ich das aus Negierde und Interesse machen, andererseits aber auch, damit ich genau weis wie alles verbaut wurde, so kann ich bei Problemen auch erst mal selber auf Fehlersuche.

Erdung und Verkablung der Module mit den Leistungsoptimierern

Ein Grossteil der Arbeit besteht aus der Montage der Unterkonstruktion, dafür haben die Mitarbeiter von Haustechnik Oppliger Ziegel entfernt und Hacken direkt auf die Konterlattung des Dachs geschraubt. Damit liegt die Photovoltaik-Anlage direkt auf den tragenden Balken des Dachs auf, an den Hacken wurden dann Aluminiumschienen verschraubt. Da ich alle Module quer auf dem Dach habe, ein Modul misst rund 160x100cm, wurden die schwarz eloxierten Einlegeschienen dann quer verlegt.

Ost-Seite des Dachs mit einer Reihe von 7 Modulen, ergibt 2.24kWp.

Praktischerweise hatte ich noch Leerrohre vom Technikraum bis unter den Dachstock, so musste nur noch ein Durchbruch für die Kabel gemacht werden und wir konnten beginnen die Module zu verkabeln. Mit 29 Modulen reicht mir ein String, sprich ein DC-Strang bis nach unten (Plus-, Minus- und Erdungskabel). Da ich mich für das Solaredge System entschieden habe mit den Leistungsoptimierern, wurde auf die Unterkonstruktion jeweils ein Leistungsoptimierer verschraubt. Diese werden über den String miteinander verbunden, danach können die Panels in die Einlegeschienen verlegt und direkt an die Optimierer angeschlossen werden. Wie ich feststellen musste, dauert das verbauen der Unterkonstruktion am Längsten, gefolgt vom ganzen Verkablungsaufwand und das Einlegen der Module ist dann ein Klacks. Einzig das hochtragen verlangt etwas Kraft und Balance auf dem Dach, aber danke Einlegesystem und bereits vorhandener Verkablung ist die Arbeit schnell erledigt.

22 Module auf dem Westdach sind installiert.

Installation Wechselrichter

Wie erwähnt wurden die Kabel durch die Dachisolation und Dampfsperre ins Haus gezogen, dort wurde ein Überspannungsableiter installiert, der sollte periodisch zur Sicherheit überprüft werden. Etwas mühsam war das einziehen der zwei DC-Kabel und des Potentialausgleichs (Erdung) bis in den Keller, aber auch das wurde geschafft. Im Keller, bzw. im Technikraum, habe ich nebst dem Hausverteiler (Tableau) noch mein zusätzliches mit den Loxone Komponenten, sowie ein kleines 19″ Rack mit diversen Netzwerkgeräten und daneben hatte es noch Platz für den Wechselrichter. Der Wechselrichter macht aus den fast 800V DC die benötige 3-Phasen Wechselspannung für das Stromnetz.

Solaredge Wechselrichter

PV-Anlage in Betrieb

Mit der Elektroinstallation AC-seitig und den benötigten Abnahmen (Danke Martin) konnte es dann los gehen, seit Ende September sind wir eigene Stromproduzenten. Die Anlage läuft seither ohne jegliche Probleme und wie es auch mit einem neuen Gadget jeweils so ist, checkt man bei einer eigenen PV-Anlage ständig den Energieertrag des Tages oder bei starkem Sonnenschein die aktuelle Leistung. Der Solaredge Wechselrichter kann zwar auf dem kleinen Display die wichtigsten Daten anzeigen, besser aber man nutzt das ausführlichere Webport. Ich lese den Wechselrichter noch zusätzlich über Modbus TCP aus und verwerte die Daten in Loxone, damit habe ich noch einiges vor, dazu aber später mehr.

PV-Anlage – Auslegung im Solaredge Webportal

Photovoltaik Monitoring

Wie erwähnt, hat Solaredge ein Webportal, dort wird die Anlage konfiguriert, sprich alle Module werden in einem Plan für Ausrichtung und Montagewinkel erfasst und mittels Seriennummer der Leistungsoptimierer zugeordnet. Wie man das im obigen Screenshot erkennen kann, habe ich so meine komplette Anlage im Überblick, vor allem auch jedes einzelne Modul und dessen kumulierte Energie über definierte Intervalle. Schon sehr cool, sowas hatte ich mir von Anfang an gewünscht.

PV-Anlage – Energiedaten im Webportal

Natürlich gibt es im Portal auch Daten der gesamten Anlage, diese sind eigentlich interessanter. Ich kann mir die aktuelle Tagesproduktion, aktuelle Leistung, Tagesdaten und so weiter anzeigen lassen. Diese Features gehören alle zum Solaredge Wechselrichter und sind nicht zusätzlich kostenpflichtig.

In meiner Hausautomatisierung Loxone habe ich die Daten dank der Modbus Schnittstelle ebenfalls zur Verfügung. Dort arbeite ich aber vor allem mit aktuellen Leistungsdaten und Gesamtstromverbrauch. Ziel ist es den Eigenverbrauch zu erhöhen. Nachfolgend drei Screenshots meiner bisherigen Implementation, wichtig ist einmal zu sehen was man aktuell produziert, was verbraucht und ob man einspeist oder zusätzlich Strom bezieht. Als wichtige Eckpfeiler berechnet ich Autarkie und Eigenverbrauchswerte seit Laufzeit der Anlage, Ziel ist es natürlich möglichst alles selbst zu verbrauchen. Die Autarkie ist mir nicht so wichtig, dafür wäre auch ein Speicher nötig.

Photovoltaik mit Solaredge in Loxone implementiert

Kein PV-Speicher, warum?

Wie erwähnt, um die Autarkie hoch zu halten wäre ein PV-Speicher in Form einer Batterie nötig. Die Preise von solchen Speichern sind aber noch zu hoch, die PV-Anlage selbst wird sich erst in rund 15 Jahren amortisiert haben (je nach Preisentwicklung des Strommarkts) und da die Lebensdauer der Batterien meist im Bereich von 10, maximal 15 Jahren liegen kommt man nie über den Break-even Punkt. Was der Speicher-Thematik dann den Todesstoss versetzt ist die Ausnahme des Speichers von Vergütungen und er ist nicht steuerabzugsfähig (gemäss meinen Informationsquellen) und so wird man den Investitionsbetrag über die Laufzeit nie herausholen.

Erschwerend kommt hinzu, dass viele Speicher sehr schwer lieferbar sind, die preislich einigermassen günstige Tesla Powerwall 2 ist aber nur als AC-Version erhältlich und dann noch einphasig, also ich erwarte in den nächsten 1-2 Jahren hier grosse Entwicklungssprüngen und Preisanpassungen, dann wird es spannend. Wer interessante Angebote, Speichersystem oder sonstige Tipps hat, in den Kommentaren bin ich froh über jede Anmerkung.

Meine Photovoltaik-Anlage auf dem Ost-Dach

Wie geht es weiter?

Soweit so gut, die Anlage ist in Betrieb und läuft einwandfrei, ich zeichne bereits Eigenverbrauchswerte auf und die Integration in Loxone hat funktioniert. Ich sage aber immer, eine Photovoltaik-Anlage zu installieren ohne den Eigenverbrauch zu optimieren, das macht keinen Sinn. Die Einspeisevergütung ist gering und wenn man schon Überschuss generiert, soll man den doch passend brauchen. Daher stehen bei mir, etwa in dieser Reihenfolge, einige Optimieren auf dem Plan:

• Warmwasser-Boiler bei PV-Überschuss einschalten (volle Leistung)
• Warmwasser-Boiler über Phasenanschnitt (Vollwellenpaketsteuerung) geregelt hochfahren, das braucht keine 3kW Überschuss, Modul ist noch in der Evaluationsphase
• PV-Forecast (48h) zur vorausschauenden Regelung nutzen (Datenabgriff läuft bereits)
• Installation von Wallbox (Ladestation) für Elektroauto
• Elektroauto mit Überschüss geregelt laden
• Wärmepumpe bei Überschuss einschalten, entweder über bestehenden Tado-Thermostaten wenn möglich, sonst weitere Abklärungen nötig.
• PV-Speicher ins Auge fassen?

Die Liste kann man noch beliebig erweitern, ich kann auch problemlos die Waschmaschine nur bei Überschuss laufen lassen, doch irgendwo ist mir dann die Komfort-Einschränkung zu gross und der Nutzen zu klein. Es kommen bestimmt noch weitere Ideen, das wichtigste aber ist, dass man die Grossverbraucher wie Boiler, Heizung und Elektroauto im Griff hat. Bei Kochen wird man beim Mittagessen auch wenig, bis keinen Strom beziehen müssen, beim Nachtessen aber wäre nur ein Speicher die Lösung, daher mal schauen wo mich die Reise hinführt…

Meine Photovoltaik-Anlage auf dem West-Dach

Fazit

Wie einleitend gesagt, dass war das bisher grösste Projekt in den ganzen 7.5 Jahren Technikblog, aber dafür auch ein nachhaltiges für die Umwelt und für die persönliche Freude daran. Es ist immer toll zu sehen, wenn man dank Sonnenstrahlen seinen eigenen Strom erzeugt und damit das Haus versorgen kann. Auf die jetzt folgenden Eigenverbrauchsoptimierungen freue ich mich richtig, klar gibt es dafür auch teilweise fixfertige Lösungen, ich möchte aber möglichst alles selbst im Griff haben und mit Loxone umsetzen. Wenn hier weiteres Interesse besteht, berichte ich gern darüber.

Wenn ihr Fragen zum ganzen Bau, zur Planung oder weitere Ideen und Inputs habt, her damit in den Kommentaren.

Die eigene Photovoltaik-Anlage wurde zusammen mit Haustechnik Oppliger AG geplant und realisiert.