Wie EnergyFlow ein Energiemanagementsystem simuliert
Ein Energiemanagementsystem für ein Haus (EMS) entscheidet Stunde für Stunde, wohin der Strom fließt: ob Solarstrom das Haus, die Batterie, das Auto oder das Netz versorgt und wann Strom aus dem Netz bezogen wird. EnergyFlow simuliert das Verhalten eines EMS auf zwei Arten. Die erste verwendet einfache Regeln, wie ein gewöhnlicher Solarwechselrichter mit Batterie. Die zweite ist ein Optimierer, der jeden Tag anhand der Stundenpreise plant. Das Glossar erklärt EMS, V2H und weitere Abkürzungen.
Welche Daten einfließen
Für jede der 8,760 Stunden im Jahr erhält das simulierte EMS die Erzeugung Ihrer Solarmodule (PV), den Strombedarf sowie die Preise für Bezug und Einspeisung. Zum Bedarf gehören Heizung, Kühlung, Lüftung und Warmwasser sowie Haushaltsgeräte und Beleuchtung. Der Bedarf ist fest: Das EMS verschiebt den Betrieb der Wärmepumpe nie in eine günstigere Stunde. Es berechnet Netzbezug und Einspeisung, Laden und Entladen der Batterie, deren Ladezustand (wie voll sie ist), das Laden des Autos und die daraus entstehenden Kosten.
Einfache Regeln oder Optimierer
Sie wählen den Modus nicht selbst. Er hängt von Ihrer Konfiguration ab. Bei einem Festtarif gilt jede Stunde derselbe Preis. Ein dynamischer Tarif folgt dem Stromgroßhandelsmarkt, sodass sich der Preis stündlich ändert. Der Optimierer läuft, wenn Sie sowohl einen dynamischen Tarif als auch einen Hausspeicher haben. Andernfalls gelten die einfachen Regeln.
| Konfiguration | Ausgeführte Steuerung |
|---|---|
| Festtarif, mit oder ohne Batterie | Einfache Regeln |
| Dynamischer Tarif, kein Hausspeicher | Einfache Regeln; Stundenpreise werden nur zur Berechnung der Kosten verwendet |
| Dynamischer Tarif mit Hausspeicher | Optimierer |
Ein dynamischer Tarif mit einem Auto, aber ohne Hausspeicher verwendet ebenfalls die einfachen Regeln. Kann der Optimierer einen Tag nicht berechnen, bleibt das regelbasierte Ergebnis erhalten und die Ursache wird gespeichert.
Einfache Regeln
Dieser Modus berücksichtigt keine Preise. Jede Stunde vergleicht er PV-Erzeugung und Bedarf und folgt einer festen Reihenfolge.
| Situation | Reihenfolge |
|---|---|
| PV-Erzeugung ist höher als der Bedarf | 1. Batterie bis zu ihrer Obergrenze und Ladeleistung laden. 2. Auto laden, wenn es zu Hause ist und weniger Ladung hat, als es für die nächste Fahrt braucht. 3. Den Rest einspeisen. |
| Bedarf ist höher als die PV-Erzeugung | 1. Batterie bis zu ihrer Untergrenze entladen. 2. Haus aus dem Auto versorgen, sofern Vehicle-to-home (V2H, die Autobatterie versorgt das Haus) aktiviert und die Ladung höher als die Reserve ist. 3. Den Rest aus dem Netz beziehen. |
Die Batterie wird nur mit PV-Strom geladen, nie aus dem Netz. Das Auto kann außerdem aus dem Netz geladen werden, wenn die Abfahrt naht und die Ladung für die nächste Fahrt noch nicht reicht.
Der Optimierer
Der Optimierer plant jeweils einen Kalendertag. Er kennt die Solarerzeugung, den Bedarf und die 24 Stundenpreise dieses Tages und berechnet den günstigsten Plan für Batterie und Auto: wann sie geladen, entladen, Strom bezogen und eingespeist werden. Er hält die unteren und oberen Batteriegrenzen, Leistungsgrenzen, Verluste und die Regeln des Autos ein. Der Batterieladestand wird in den nächsten Tag übernommen. Zu Jahresbeginn ist die Batterie halb voll. Das ähnelt einem Day-Ahead-Markt, auf dem die Stundenpreise für morgen am Vortag veröffentlicht werden.
Bei niedrigen Preisen kann der Optimierer die Batterie aus dem Netz laden und bei hohen Preisen Batteriestrom einspeisen. Verbleibende Ladung um Mitternacht hat für ihn keinen Wert, also berücksichtigt er den nächsten Tag nicht. Außerdem kennt er Erzeugung und Bedarf jedes Tages genau. Ein echtes System kann sie nur vorhersagen, daher wäre seine tatsächliche Ersparnis geringer.
Ein EMS vor dem Kauf testen
Wenn Sie ein EMS erwägen, können Sie simulieren, was es bei Ihnen tun könnte. Rechnen Sie dasselbe Haus zweimal mit demselben Wetterjahr. Im ersten Lauf wählen Sie einen Festtarif und eine Batterie. Dann gelten die einfachen Regeln, wie bei einem Haus ohne preisgesteuerte Regelung. Im zweiten Lauf verwenden Sie einen dynamischen Tarif und dieselbe Batterie. Dann läuft der Optimierer. Vergleichen Sie jährliche Stromkosten, Netzbezug, Einspeisung und Eigenverbrauch.
Die Differenz schätzt den möglichen Wert einer preisgesteuerten Regelung für Ihr Haus und diesen Tarif. Darin vermischen sich der Tarifaufbau und die Regelung, weil der Optimierer mit Festtarif nicht läuft. Das Ergebnis überschätzt wahrscheinlich die Wirkung eines echten Produkts und sagt nichts über ein bestimmtes Produkt aus. Was ein Energiemanagementsystem ändert erklärt diesen Vergleich.
Herkunft der Preise
Die Day-Ahead-Preise stammen aus der EPEX-Auktion. Wir speichern Stundenpreisdateien für Österreich, Belgien, Frankreich, Deutschland, Luxemburg, die Niederlande und die Schweiz. Deutschland und Luxemburg gehören zur selben Gebotszone und haben denselben Großhandelspreis. Welche Dateien verfügbar sind, hängt von Zone und Jahr ab. Ein Lauf mit einem realen Wetterjahr verwendet Preise aus demselben Jahr. Ein typisches Jahr verwendet das feste Referenzjahr 2024. Bei einem dynamischen Tarif setzt sich der Bezugspreis aus dem Spotpreis (dem Großhandelspreis, mindestens null), einer Netznutzungsgebühr und Mehrwertsteuer zusammen und unterschreitet nie einen Mindestbezugspreis. Die Einspeisevergütung ist ein Anteil des Spotpreises und nie kleiner als null. Der Assistent zeigt alle Werte und lässt Sie diese ändern. Die Standardwerte stammen derzeit aus einem luxemburgischen dynamischen Tarif vom Januar 2026. Geben Sie die Werte Ihres Vertrags ein, wenn sie davon abweichen. Bei beiden Tarifarten wird außerdem eine feste jährliche Netzgebühr angesetzt, standardmäßig 432 EUR.
Wir speichern Day-Ahead-Stundenpreise für alle sieben Länder, die wir abdecken. Wenn ein dynamischer Tarif nicht angeboten wird, läuft ein damit gespeichertes Projekt mit Festpreisen und ohne Optimierer. Ein Hinweis erscheint in den Ergebnissen.
Batterie und Auto
Beide Modi verwenden dieselben Batteriegrenzen, die unter Grenzen des Hausspeichers beschrieben werden.
Sie geben für jeden Wochentag die Autofahrten an: Abfahrtszeit, Rückkehrzeit und Entfernung. Dieselbe Woche wird das ganze Jahr wiederholt. Das Auto wird nur geladen oder entlädt sich ins Haus, wenn es zu Hause ist. Vor jeder Fahrt muss es die dafür benötigte Energie und eine Reserve bereithalten (standardmäßig 30 % der Batterie). Wenn das Auto laut Wochenplan nicht lange genug zu Hause ist, um geladen zu werden, bricht der Lauf mit einem Fehler ab, statt ein Ergebnis auszugeben.
Wie Netzbezug und PV-Einspeisung zugeordnet und Eigenverbrauch berechnet werden, steht unter Eigenverbrauch und Autarkie.
Vehicle-to-home (V2H)
V2H ermöglicht einem geparkten Elektroauto, das Haus über eine bidirektionale Ladestation mit Strom zu versorgen. Die Technik ist noch relativ neu auf dem Automarkt, aber jedes Jahr bieten mehr Modelle sie an. Eine Autobatterie ist oft um ein Mehrfaches größer als ein Hausspeicher. V2H kann daher mittäglichen Solarstrom aufnehmen und abends abgeben, wie ein Hausspeicher.
Es gibt auch Grenzen, die darüber entscheiden, ob sich V2H für Ihr Haus lohnt:
- Das Auto hilft nur, wenn es zu Hause ist. Ein Fahrzeug, das um 7:00 wegfährt und um 19:00 zurückkommt, verpasst den größten Teil der Solarzeit.
- Für die nächste Fahrt muss ausreichend Ladung plus Reserve bleiben.
- Fahrzeughersteller begrenzen die Energiemenge, die ein Auto an das Haus abgeben darf. Einige setzen eine Grenze wegen der Batteriegarantie. Andere verlangen eine bestimmte Ladestation oder ein Energiemanagementsystem.
- Bei jeder Kilowattstunde, die in die Autobatterie hinein- und wieder herausfließt, geht ein Teil der Energie verloren.
Der Nutzen von V2H hängt deshalb von Ihren Fahrten, der Solaranlage, dem Tarif und der Größe Ihres Hausspeichers ab, falls vorhanden. Eine Simulation vor dem Kauf einer bidirektionalen Ladestation ist daher sinnvoll. Rechnen Sie dasselbe Haus mit und ohne V2H und vergleichen Sie Eigenverbrauch und Jahreskosten.
Im Modell folgt V2H Ihrer Fahrtenwoche und der Reserve des Autos. Der Optimierer begrenzt die V2H-Energie zudem auf etwa 2.000 kWh pro Jahr. Das ist eine Modellannahme, die verhindern soll, dass das simulierte Auto für kleine Preisvorteile zyklisch be- und entladen wird, und kein Hersteller- oder Garantiewert. Die einfachen Regeln haben keine Jahresgrenze, nur die Reserve des Autos.
Grenzen des Modells
- Die Simulation rechnet in Stunden. Sie erkennt keine Spitzen innerhalb einer Minute und bildet nicht nach, wie ein echter Regler sekündlich reagiert.
- Gesteuert werden nur Batterie- und Autoflüsse. Heizung, Warmwasser und Pool verschieben ihren Bedarf nicht nach dem Preis.
- Der Batteriewirkungsgrad bleibt konstant. Alterung, Standby-Verluste und Temperatureffekte fehlen.
- Tarife bestehen aus kWh-Preisen und einer festen Gebühr. Netzentgelte nach Spitzenleistung oder Anschlusskapazität fehlen.
- Die Ergebnisse schätzen, was eine Steuerung nach diesen Regeln mit Ihren Eingaben tun würde. Sie sagen nicht voraus, wie ein bestimmtes kommerzielles Produkt arbeitet.