Was ein Energiemanagementsystem ändert

Ein Energiemanagementsystem (EMS) ist die Steuerung, Software und Hardware zusammen, die entscheidet, wann eine Heimbatterie und ein E-Auto laden oder entladen. EnergyFlow bildet zwei Stufen dieser Steuerung ab. Was die zusätzliche Intelligenz wert ist, hängt von Ihren Preisen ab.

Regeln und preisbewusste Optimierung

Eine regelbasierte Steuerung entspricht der Arbeitsweise eines einfachen Wechselrichters (des Geräts zwischen Solarmodulen und Haus) und einer Batterie. Jede Stunde fragt sie: Erzeugt die PV-Anlage mehr Strom, als das Haus benötigt? Wenn ja, speichert sie den Überschuss und speist den Rest ein. Wenn nicht, nutzt sie zuerst die Batterie und danach das Netz. Preise berücksichtigt sie nicht.

Eine preisbewusste Steuerung betrachtet den ganzen Tag. Sie kennt die Stundenpreise sowie die erwartete PV-Erzeugung und Nachfrage. Danach plant sie die Batterie für die niedrigste Tagesrechnung: Strom günstig kaufen, speichern und nutzen, wenn er teuer ist. Günstig kaufen, um später teuer zu nutzen oder zu verkaufen, heißt Arbitrage. Beide Steuerungen halten dieselben Batteriegrenzen ein.

In EnergyFlow ist die zweite Betriebsart ein Optimierer. Er findet den günstigsten Plan unter allen Plänen, die die Grenzen einhalten. Er plant jeweils einen Kalendertag (siehe den Methodenartikel). Der Bedarf für Wärmepumpe, Warmwasser und Pool geht als Eingabe ein. Geplant werden nur Batterie- und EV-Flüsse.

Welche Preise verwendet das Modell?

Ein dynamischer Tarif ändert sich jede Stunde mit dem Großhandelsmarkt für Strom, statt den ganzen Tag einen Festpreis zu berechnen. EnergyFlow erstellt ihn aus Day-ahead-Preisen: dem Großhandelspreis für jede Stunde des nächsten Tages, der bei einer Auktion am Vortag festgelegt wird. Für die abgedeckten Länder gibt es stündliche Day-ahead-Dateien. Frankreich, Belgien, die Niederlande, Österreich und die Schweiz haben jeweils eine eigene Preiszone. Luxemburg und Deutschland teilen sich eine Zone. Auf den Bezugspreis kommen Netzentgelt und Mehrwertsteuer. Der Einspeisepreis ist ein Anteil des Marktpreises. Der Optimierer plant den Tag anhand seiner 24 Preise, wie es auch eine echte Steuerung nach Veröffentlichung der Preise könnte.

Wann die Batterie aus dem Netz lädt

Im regelbasierten Modus nie. Die Batterie wird nur mit PV-Überschuss geladen.

Der Optimierer lädt aus dem Netz, wenn es günstiger ist, jetzt Strom zu kaufen und später zu nutzen, als die Alternative. Als Faustregel gilt: Er kauft, wenn der Preis, den er später am selben Tag nicht zahlen muss (oder durch Einspeisung verdient), multipliziert mit dem Speicherwirkungsgrad (dem Anteil, der wieder aus der Batterie kommt), über dem heutigen Preis liegt. Bei 92 % Standardwirkungsgrad gibt die Batterie von 100 geladenen kWh 92 kWh zurück. Der spätere Preis muss den heutigen also deutlich übertreffen. Der Optimierer kann PV-Strom außerdem zu einer Stunde mit hohem Preis einspeisen, statt ihn bis zum Abend zu speichern. Das steigert die Einnahmen und senkt den Eigenverbrauch.

Warum ein Festpreis wenig Spielraum für Optimierung lässt

Bei einem einzigen Bezugspreis über den ganzen Tag gibt es keine günstige Stunde für den Netzbezug. Es bleibt nur die Frage, ob PV-Überschuss gespeichert oder eingespeist wird. Liegt der Einspeisepreis unter dem Bezugspreis, was meistens der Fall ist, lohnt sich das Speichern, solange die Batterie Platz hat. Genau das macht der regelbasierte Modus. Bei einem Festtarif mit einem Bezugspreis und einem Einspeisepreis bietet eine preisbewusste Steuerung daher wenig zusätzlichen Nutzen, und der Optimierer läuft nicht.

Beide Verfahren in EnergyFlow vergleichen

Es gibt keinen Schalter für den Verteilmodus. Er beschreibt, wie Strom stündlich zwischen PV-Anlage, Batterie, Elektroauto und Netz aufgeteilt wird. Der Modus ergibt sich aus Ihrem Tarif und der Batterie:

In der Zusammenfassung auf der Ergebnisseite steht, welcher Modus lief: der preisbewusste Optimierer oder die Regeln.

Drei Vergleiche sind sinnvoll. Haus, Wetter, Zeitpläne und PV-Anlage müssen dabei gleich bleiben.

• Festtarif gegen dynamischen Tarif, jeweils mit derselben Batterie. Der Unterschied umfasst zwei Dinge, Preisstruktur und Steuerung.
• Dynamischer Tarif mit und ohne Batterie. Der Abstand zeigt zusammen, was Batterie und Optimierer beitragen.
• Dynamischer Tarif mit verschieden großen Batterien. So sehen Sie, ab wann eine größere Batterie bei dieser Preisreihe kaum noch zusätzlichen Nutzen bringt.

EnergyFlow führt bei dynamischem Tarif mit Batterie keinen regelbasierten Lauf aus. Deshalb lässt sich der Beitrag des Optimierers nicht vom Tarifeffekt trennen.

Beachten Sie das Wetterjahr. Ein Lauf mit realem Wetterjahr wird mit den Marktpreisen dieses Kalenderjahrs bewertet; ein typisches Jahr mit einem festen Referenzjahr. Wenn Sie das Wetterjahr ändern, ändert sich somit auch das Preisjahr.

Das Auto als zweite Batterie

Vehicle-to-home (V2H) ermöglicht es einem geparkten Elektroauto, das Haus über ein bidirektionales Ladegerät mit Strom zu versorgen. Jedes Jahr unterstützen mehr Automodelle diese Funktion. Da die Autobatterie oft größer als ein Heimspeicher ist, lohnt es sich, diesen zusätzlichen Speicher zu testen, bevor Sie eine größere Heimbatterie kaufen.

Ein Haus mit PV-Anlage, Heimbatterie, Wärmepumpe und einem Auto, das Strom zurückgeben kann, muss jede Stunde viele Energieflüsse verteilen. Das ist die Aufgabe des EMS. Je mehr Speicher im Haus vorhanden ist, desto mehr zählen seine Entscheidungen. Beim Auto gibt es zusätzliche Grenzen: Tagsüber ist es möglicherweise unterwegs, es muss für die nächste Fahrt genug geladen bleiben und der Hersteller begrenzt die Rückspeisung. Aktivieren Sie V2H für dasselbe Haus und vergleichen Sie Eigenverbrauch und Jahreskosten mit und ohne die Funktion. Der Methodenartikel erklärt, wie das Modell das Auto behandelt.

Was Sie in den Ergebnissen prüfen sollten

Die Jahreskosten sind in Energiekosten nach Abzug der Einspeisevergütung und feste Netzkosten aufgeteilt. Die festen Kosten hängen nicht vom Modus ab, also vergleichen Sie die Energiekosten. Prüfen Sie anschließend die Energieflüsse. Im regelbasierten Modus ist der Netzbezug zum Laden der Batterie fast null. Beim Optimierer ist genau dort sein Laden aus dem Netz zu sehen. Die Einspeisung kann steigen und der Eigenverbrauch sinken, obwohl sich die Rechnung verbessert (siehe den Artikel zum Eigenverbrauch).

Grenzen des Modells

• Der Optimierer kennt PV-Erzeugung und Nachfrage des Tages genau. Ein echtes EMS verwendet Prognosen. Die reale Ersparnis wäre daher kleiner als im Modell.
• Er plant jeden Kalendertag einzeln und bewertet die Ladung um Mitternacht nicht. Energie wird nicht für die Preise des nächsten Tages zurückgehalten.
• Geplant werden nur Batterie- und EV-Flüsse. Heizung, Warmwasser und Pool richten sich nicht nach den Preisen.
• Begrenzungen der Netzeinspeisung, Leistungspreise (Gebühren nach dem höchsten Leistungsbezug), Vorgaben der Stromanbieter und die echte Firmware eines Produkts werden nicht modelliert.
• Die Standardformel für den dynamischen Tarif verwendet zurzeit luxemburgische Werte. Passen Sie Netzentgelt, Mehrwertsteuer und Einspeiseanteil an Ihren Vertrag an.
• Das Ergebnis ist eine Schätzung, keine Vorhersage für das Verhalten eines bestimmten Produkts in Ihrem Haus.