Energiemanagementsysteme: Wie kann ich meine PV-Anlage überwachen und steuern?

Einen immer höheren Anteil unseres Energiebedarfs decken wir über regenerative Quellen. Laut Statistischem Bundesamt waren das im Jahre 2021 in Deutschland allein, was die Kapazität von Photovoltaikanlagen angeht, rund 59 Gigawatt. Um diese gigantische Kapazität effizient nutzen zu können, sind Energiemanagement-Systeme von zentraler Bedeutung.

Schließlich lässt sich die Sonne nicht nach Bedarf ein- und ausschalten. Es kommt vielmehr darauf an, dass wir unseren Stromverbrauch so organisieren, dass wir den größtmöglichen Nutzen von der Sonneneinstrahlung haben. Zudem ist es erforderlich, die PV-Anlage zu überwachen und angeschlossene Geräte intelligent miteinander zu vernetzen und zu steuern.

Energiemanagementsysteme übernehmen die Energiefluss-Steuerung der PV-Anlage

Grundsätzlich ist ein Energiemanagementsystem eine Einrichtung, die das Verhältnis von Energieeinsatz und -nutzen optimiert. Beim Energiemanagement für eine PV-Anlage bedeutet das auch, einen möglichst hohen Anteil der erzeugten Solarenergie für den Eigenverbrauch zu nutzen. So kann der Zukauf von teurem Strom aus dem Netz ebenso verringert werden wie die Einspeisung von gering vergütetem PV-Strom. Um das zu erreichen, registriert das Energiemanagementsystem alle Energieflüsse im Haus. Es merkt sich also, wann und wie viel Energie durch die PV-Anlage entsteht beziehungsweise aus dem Stromnetz beigesteuert werden muss. Darüber hinaus sammelt der Energiemanager Daten beispielsweise zur Entwicklung des Wetters, um diese in die Ertragsprognose einfließen zu lassen. Auf der anderen Seite zeichnet der Energiemanager auf, welche Abnehmer wann und wie viel Energie verbrauchen. Daraus entsteht eine Verbrauchsprognose. Schließlich entwickelt das Energiemanagementsystem für die PV-Anlage eine Steuerung, bei der die Kurven der Ertrags- und Verbrauchsprognose möglichst angeglichen werden.

Im Wesentlichen geschieht das bei der Photovoltaik durch eine Überschuss-Steuerung. Das heißt, in den Zeiten, in denen eine besonders hoher Anteil des Solarstroms nicht selbst genutzt, sondern eingespeist wird, aktiviert das Energiemanagement-System Verbraucher wie die Wallbox für die E-Mobilität oder lädt den Batteriespeicher der PV-Anlage. Ergänzt wird das beim Energiemanagementsystem für die Photovoltaik durch eine intelligente Steuerung. Sie gibt Ihnen die Möglichkeit, Prioritäten zu setzen und Regeln zu definieren. Sie können also festlegen, ab welcher Überschussleistung welcher Verbraucher wann, wie lange und in welcher Hierarchie-Folge versorgt werden soll. Erst, wenn alle Abnehmer in der Hierarchie versorgt sind, gibt die Photovoltaik Steuerung die Einspeisung ins Netz frei.

So gelingt es, mit einem Energiemanagementsystem die PV-Anlage zu überwachen

Energiemanagementsysteme bestehen aus einer Hardware- und einer Softwarekomponente. Die Hardware wird meist im Stromzähler installiert. Oft ist sie auch im Wechselrichter integriert. In beiden Fällen besteht die Box meist nur aus Anschlüssen sowie einigen Kontrollleuchten und eventuell Schaltern. Alternativ dazu gibt es externe Energiemanagement-Lösungen, die außerhalb des Zählerkastens, aber normalerweise in seiner Nähe montiert werden. Häufig sind diese Geräte mit einem kleinen Display und einer Einstellungsleiste ausgestattet. Die Software kann aus einer App bestehen, mit der Sie die PV-Anlage mit dem Handy überwachen können. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass ein Online-Portal vorhanden ist.

Tatsächlich übernimmt das Energiemanagementsystem der PV-Anlage nicht die Steuerung aller Energieflüsse. Das ist auch gar nicht erforderlich. Viele, wenn nicht den meisten Geräte im Haushalt werden wie Leuchten, Staubsauger oder Kaffeemaschine ausschließlich bei Bedarf verwendet. Anders sieht das aus bei Verbrauchern wie Waschmaschine, Wäschetrockner, Spülmaschine, den Akkus von Haushaltsgeräten und Werkzeugen, dem Kompressor und/oder Warmwasserspeicher der Wärmepumpe sowie dem bereits erwähnten Batteriespeicher der PV-Anlage und der Wallbox. Sie können zur PV-Überwachung per Energiemanagement an die Boxen angeschlossen werden. Zudem ist es möglich und sinnvoll, weitere intelligente Komponenten wie den Smart Meter mit dem Energiemanagementsystem zu verbinden. Dazu kommen Sensoren, die Daten sammeln, um die PV-Anlage zu überwachen. Sie messen beispielsweise die Temperatur der Solarzellen, die Strahlungsintensität des Sonnenlichtes oder die Leistung des Wechselrichters.

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Das muss die Software der Energiemanagementsysteme leisten

Alle Daten des Energiemanagementsystems kommen in einer App oder auf der Seite eines Webportals zusammen. So können Sie Ihre PV-Anlage mit dem Handy überwachen oder am PC steuern. In der Regel ist jedes der Energiemanagementsysteme auf eine bestimmte Software zugeschnitten. Beispiele dafür sind

  • der E3/DC Energiemanager und das E3/DC Portal,
  • der KOSTA Smart Energy Meter und das KOSTAL Solar Portal,
  • der SMA Sunny Home Manager 2.0 und die Sunny Portale und Places,
  • der Sungrow Smart Energy Manager und die Sungrow iSolarCloud
  • sowie die Produkte von SolarEdge oder smart-me.

In jedem Falle sollte die Software Analysedaten zur Steuerung der PV-Anlage liefern. Ferner sollten der PV-Ertrag sowie der Bezug von Netzstrom aufgeführt sein. Dazu kommen Verbrauchsanalysen der angeschlossenen Abnehmer, eine Energiebilanz und andere Indikatoren, um die Energieeffizienz der Photovoltaik und ihre Überschuss-Steuerung zu verbessern. Des Weiteren sollte eine komfortable Steuerung der PV-Anlage durch das Zuweisen von Prioritäten sowie das Einstellen von weiteren Bedingungen je Ausgang des Energiemanagers möglich sein.

Die Kosten, um auf solche Weise die Photovoltaik durch eine intelligente Steuerung effizienter zu machen, sind unterschiedlich. Die App beziehungsweise der Zugang zum Webportal sind meist kostenlos. Allerdings wird in der Regel eine Nutzungsgebühr fällig. Sie kann für ein Eigenheim mit vielleicht 30 Euro im Monat zu Buche schlagen, welche jedoch zum Anschaffungspreis der Hardware, der bei etwa 500 bis 2.000 Euro liegt, dazukommen.

Welche Vorteile haben Energiemanagementsysteme und welche Herausforderungen sind mit ihnen verbunden?

Indem Sie Ihre PV-Anlage überwachen, sind Sie selbstverständlich stets über ihren Zustand informiert. Sie können an der PV-Anlage aber nicht nur die Steuerung übernehmen, sondern mit dem Energiemanagementsystem auch Ihre Eigennutzung an Solarstrom erhöhen. Das ist effizient und spart Kosten. Außerdem verbessern Sie damit Ihren ökologischen Fußabdruck. Auf der anderen Seite aber ist die Anschaffung eines Energiemanagementsystems mit einer nicht unerheblichen Investition sowie meist auch mit Folgekosten verbunden. Dazu kommen eine anspruchsvolle Installation, die in der Regel nur von einem Fachbetrieb durchgeführt werden kann, sowie Datenschutzrisiken, vor allem, wenn die Informationen Ihres Energiemanagementsystems in der Cloud ausgewertet und dargestellt werden.

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