Energiemanager für PV-Anlagen: Funktionsweise, Kosten & Förderung

Ein Energiemanagementsystem, auch EnMS oder auch HEMS ("Home Energy Management System") genannt, überwacht und steuert den Energiefluss in einem Haushalt. So werden Energiemanager eingesetzt, um den Strom von der eigenen PV-Anlage optimal selbst zu verbrauchen – sei es für das Heizen mit einer Wärmepumpe oder für das Beladen des E-Autos.

Ein Energiemanager sichert die effiziente Nutzung des selbst erzeugten Stroms. Das ist sehr wichtig, denn in den meisten Haushalten ist der Stromverbrauch morgens und abends am höchsten, wenn PV-Anlagen mangels Sonneneinstrahlung den geringsten Effekt erzielen. Folgende Aufgaben übernimmt das Energiemanagementsystem:

1. Ein Energiemanagement ermöglicht die gezielte Aktivierung von elektrischen Geräten, sobald die Solarstromproduktion auf ihrem Höhepunkt ist.
2. Ein Energiemanager überwacht die Energieflüsse im Haushalt und ermittelt automatisch Einsparpotenziale.
3. Ein moderner Energiemanager ist i.d.R. flexibel kombinierbar mit jedem Smart Meter und Smart Home-Systemen.
4. Das Energiemanagement der PV-Anlage steigert die Unabhängigkeit vom Netzbetrieb und senkt die Stromkosten.
5. Durch die Nutzung von eigenem Solarstrom für z. B. Wärmepumpe und/ oder Elektroauto können Haushalte CO₂-Emissionen vermeiden

Wichtig ist ein Energiemanager auch zum Monitoring der PV-Anlage selbst:

• Ein Energiemanager überwacht die Solarerträge und hilft, Abweichungen zu erkennen.
• Das Energiemanagement-System überwacht und kontrolliert zudem den Ladestand sowie die Be- und Entladung des Batteriespeichers.
• Moderne Energiemanager bieten eine optisch anspruchsvolle Display-Ansicht, die es auch Laien ermöglicht, Erzeugung, Speicherung und Verbrauch im Blick zu behalten.

Die optimale Nutzung einer PV-Anlage gelingt mit einem zusätzlichen Stromspeicher. Dieser wird vom Energiemanager mit dem überschüssigen Strom geladen, der nicht direkt im Haus verbraucht wird. So steht der mittags erzeugte Solarstrom auch abends und in der Nacht zur Verfügung. Diese Optimierung des Energiemanagementsystems steigert den Eigenverbrauch der PV-Energie auf bis zu 80 Prozent.

Mithilfe einer intelligenten Ladestation (Wallbox), die das Energiemanagement unterstützt, kann das Elektroauto mit dem eigenen Strom aus der Photovoltaik-Anlage geladen werden. Je nach Einstrahlung wird die Ladeleistung dann entsprechend angepasst. Dadurch fährt man vollkommen emissionsfrei. Und mit einem separaten Solarspeicher funktioniert das sogar zeitversetzt – also tagsüber sauberen Solarstrom erzeugen und nachmittags und abends zur E-Auto-Beladung nutzen.

Der eigene Solarstrom kann aber nicht nur zum Beladen des Stromspeichers oder Elektroautos genutzt werden, sondern lässt sich auch zum Heizen per Wärmepumpe nutzen. Der Energiemanager kommuniziert dann mit der Wärmepumpensteuerung, die den Bedarf an warmem Heiz- oder Brauchwasser meldet. Ein moderner z. B. mit dem Internet gekoppelter Energiemanager legt dann fest, wann und in welchem Umfang die Wärmepumpe mit Strom aus der Photovoltaikanlage versorgt werden kann.

Alternativ zur Nutzung über die Wärmepumpe kann der PV-Strom auch für die Warmwasser-Aufbereitung im Haus eingesetzt werden. Hierfür leitet das Energiemanagementsystem die Energie zum Beispiel in einen Heizstab weiter, der das Brauchwasser direkt im Speicher per elektrischem Widerstand erhitzt.

Beispiel: 4-Personen-Haushalt mit 10-kWp-Solaranlage und 7-kWh-Heimspeicher

Jahresstrombedarf: ca. 7500 kWh, einschließlich Wallbox und Wärmepumpe

1. Morgens: Wenn die Familie aktiv wird, scheint die Sonne. Der erzeugte Solarstrom deckt den Energiebedarf, beispielsweise für den Haartrockner, die Kaffeemaschine, die Musikanlage und gegebenenfalls den Heizstab zur Wassererwärmung.
2. Vormittags: Alle Familienmitglieder verlassen das Haus, und der Energiebedarf sinkt auf ein Minimum. Das Energiemanagementsystem priorisiert die Wärmepumpe, um die überschüssige Energie zu nutzen. Falls kein unmittelbarer Heizbedarf besteht, wird die erzeugte Wärme im Pufferspeicher zwischengespeichert.
3. Mittags: Nun ziehen Wolken auf, und die Photovoltaikanlage erzeugt nicht mehr genug Strom für die Wärmepumpe. Das System steuert den Speicher an, um die überschüssige Energie zu speichern.
4. Am Nachmittag: Die ersten Familienmitglieder kehren nach Hause zurück, die Sonne scheint wieder, und der Speicher ist fast voll. Wenn das Elektroauto an die Wallbox angeschlossen wird, verwendet das Energiemanagementsystem den gespeicherten Solarstrom, um das Fahrzeug zu laden.
5. Abends: Nach Sonnenuntergang wird der Strombedarf zum Kochen, Fernsehen und für die Beleuchtung vollständig aus dem zuvor aufgeladenen Batteriespeicher gedeckt.

Fast alle PV-Anlagen können mit einem Energiemanager nachgerüstet werden. Je nach Anlagenstruktur und gewünschter Vernetzung der Komponenten stehen verschiedene EnM-Systeme zur Verfügung.

Moderne Stromspeicher sind mit einem integrierten PV-Energiemanager ausgestattet. Dieser Speicher ist mit der PV-Anlage, dem Haushaltsstromkreis, dem öffentlichen Netz und möglicherweise größeren Verbrauchsgeräten wie einer Wärmepumpe verbunden. Alle relevanten Daten werden zentral erfasst und koordiniert. Der Speicher fungiert somit als intelligente Schaltzentrale für Ihr Energie-System, und sämtliche Daten sind auf dem Speicher selbst, in einer App oder im Nutzerportal verfügbar. Updates und Sicherheitsprüfungen können bequem per Fernwartung durchgeführt werden.

Vorteile hierbei:

• Kein zusätzliches Gerät erforderlich
• Ideal für neu geplante PV-Systeme
• Flexible Integration neuer Komponenten in das PV-Energiemanagement

Externe PV-Energiemanager werden in der Regel im Verteilerkasten installiert, um PV-Anlage, Heimspeicher und andere Verbrauchsgeräte wie eine Wärmepumpe oder Wallbox miteinander zu vernetzen. Wie integrierte Systeme sind auch externe PV-Energiemanager über WLAN verbunden, was eine Fernkonfiguration und -wartung ermöglicht. Erzeugungs- und Verbrauchsdaten können ebenfalls über eine App mobil eingesehen und gesteuert werden.

Vorteile hierbei:

• Externes Gerät, ideal zur Nachrüstung bestehender Anlagen
• Installation und Konfiguration sollten von Fachleuten durchgeführt werden
• Besonders sinnvoll für Anlagen mit größeren Verbrauchern wie Wallboxen oder Wärmepumpen

Meistens ist das Energiemanagementsystem bereits im Stromspeicher oder dem Hybrid-Wechselrichter integriert. Externe Energiemanagementsysteme kosten – je nach Umfang und Leistung – bis zu 1.000 Euro. Die Anschaffungskosten variieren je nach Anbieter und Leistungsumfang um mehrere hundert Euro.

Grundsätzlich ergibt sich der gesamte Preis für Energiemanagementsysteme aus der Einbindung von Solarstromanlage, Speicher, Wärmepumpe, Wallbox sowie relevanter Haushaltsgeräte. Hinzu kommen bei einigen Anbietern noch monatliche Kosten für die Nutzung der Cloud, also die Speicherung der Daten beim Anbieter des Energiemanagements, im zweistelligen Bereich.

Beispiel-Preise für Energiemanagement-Systeme für Photovoltaik-Anlagen

Externe Energiemanagementsysteme sollten immer von einem Elektriker angeschlossen werden, da neben der fachkundigen Verkabelung und Einrichtung auch Arbeiten am Stromzähler bzw. Zählerschrank nötig werden. Auch diese Kosten sollten Sie bei der Anschaffung eines Energiemanagers berücksichtigen!

Die Kosten müssen Sie aber nicht immer allein tragen! Denn die effiziente Nutzung von eigenem PV-Strom kann gefördert werden: So bietet das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) in der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) einen einmaligen Zuschuss zum Kauf eines Energiemanagers an, weil dieser die Energieeffizienz von Privatgebäuden verbessert. Zuschüsse werden ab einer Investitionssumme von 2000 Euro mit 15 % auf die förderfähigen Ausgaben erteilt.

Alternativ können Sie ebenfalls prüfen, ob Sie die Kosten auch steuerlich abschreiben dürfen.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Wohngebäude-Kredit KfW 261 der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) zu beantragen. Dieses Programm ist Teil der „Bundesförderung für effiziente Gebäude“ (BEG) und unterstützt die Anschaffung und Einbau von Energiemanagementsystemen mit attraktiven Zinssätzen.

Energiemanagementsysteme für PV-Anlangen sind auf dem Vormarsch und könnten sich schon bald zu einer neuen Standardform für die Energieverwaltung im Haus etablieren. Dafür sprechen diese Gründe:

1. Anpassungsfähigkeit an dynamische Stromtarife: In der Kombination mit einem Energiemanager kann das System gezielt darauf optimiert werden, Strom aus regenerativen Quellen zu beziehen. Bei niedrigen Strompreisen versorgt das EnMS dann die Geräte im Haus lieber durch Direktbezug des Stroms und schwenkt bei höheren Preisen auf den Stromspeicher oder die PV-Anlage um. Das spart einerseits Kosten, entlastet aber auch die Stromnetze.
2. PV-Direktvermarktung: An der Börse sind die Strompreise deutlich höher als die derzeitige Einspeisevergütung. Über die Partnerschaft mit Unternehmen wird es auch für Privathaushalte zunehmend möglich, sich mit dem PV-Ertrag vom Dach an der Strombörse zu beteiligen. Das Energiemanagement der PV-Anlage ermittelt, zu welchen Zeiten wenig erneuerbare Energien ins Stromnetz eingespeist werden, und kann so höhere Erlöse für die Vermarktung erzielen als bei einer herkömmlichen Einspeisung ins örtliche Netz möglich wäre. Dennoch bleibt es das oberste Ziel des EnMs, dass die Energie zunächst im eigenen Haushalt verbraucht werden soll.
3. Steuerbare strombetriebene Geräte: Gemeinsam mit der Zahl der Erzeugungsanlagen für Solar- und Wind-Energie steigt auch der Bedarf an Strom, beispielsweise für E-Autos und Wärmepumpen. Künftig soll die mögliche Drosselung solcher Verbrauchsgeräte eine Überbelastung des Netzes vermeiden und akut wichtige Geräte priorisieren können. Beispielsweise würde das demnächst wieder benötigte Auto durch den PV-Energiemanager gegenüber der Wärmepumpe bevorzugt, bis es aufgeladen ist. Zusätzlich kann der Vorgang den Verbrauch entsprechend den Prognosen für niedrige Erzeugung und hohe Stromnachfrage optimieren.