Kilowattstunde

 

Die Kilowattstunde kWh

 
 

Einer der zentralen Begriffe, wenn über die Photovoltaik gesprochen wird

Intelligenter kWh-Zähler

Stromzähler (kWh)

Kaum ein Gespräch über die Photovoltaik kommt ohne irgendein dezimales Vielfaches von Watt aus:
Megawatt MW, Kilowatt kW, Gigawatt GW, zu schweigen von den Zusammensetzungen Kilowatt peak kWp oder Kilowattstunde kWh.

Das ist kein Wunder. Diese Angaben bemessen die Energie, die eine Photovoltaikanlage, viele Photovoltaikanlagen oder ein Solarstrom-Kraftwerk erzeugen - und das ist schließlich ihr Zweck.

"Erzeugen" ist natürlich nicht ganz richtig - die Physik spricht genauer von Umwandlung, da nach dem Satz von der Erhaltung der Energie keine neue Energie geschaffen werden kann - sie kann nur aus der einen Form (Lichtquanten) in die andere (Solarstrom) überführt werden.
Genau das jedoch ist es, was eine Solarzelle tagein, tagaus tut - Kilowattstunde für Kilowattstunde.

Definition der Kilowattstunde

Zunächst einige kurze Nebendefinitionen zum besseren Verständnis.

1. Was ist Leistung?

Leistung ist eine bestimmte Energiemenge, die in einer bestimmten Zeitspanne umgesetzt wird.

Die Frage etwa Was schafft diese Maschine?, könnte zwar auch mit Sie bewegt 1.000 kg 10 Meter weit! beantwortet werden.
Interessanter ist aber die Antwort: Sie bewegt 1.000 kg 10 Meter weit pro Sekunde!.

Ein alltagsnäheres Beispiel: Was schafft der Gebrauchtwagen? - Noch 260 km.
Unter uns, das ist keine Leistung, sondern traurig.

Aber wenn es heißt: Was schafft der Gebrauchtwagen? - Noch 260 km pro Stunde, dann sieht es schon anders aus.
Der leistet noch was.

Leistung: Energie in einer gesetzten Zeitspanne.

2. Was ist ein Watt?

Watt ist die physikalische Maßeinheit für Leistung. Benannt ist die Einheit nach James Watt, dem Erfinder der Dampfmaschine).

1 Watt ist (Energie in Zeit) die mechanische Arbeit von 1 Joule in einer Sekunde.

Für die Solartechnik interessant: Die Leistung von 1 Watt lässt bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt Strom in der Stärke von 1 Ampere fließen - damit sind die Stromgrößen Volt, Watt und Ampere zueinander in Beziehung gesetzt.

Mehr zum Verhältnis der Stromgrößen und wie sie in einander umzurechnen sind, in unserem Beitrag Elektrizitätsgrößen.

Einer der zentralen Begriffe, wenn über die Photovoltaik gesprochen wird

Intelligenter kWh-Zähler

Stromzähler (kWh)

Kaum ein Gespräch über die Photovoltaik kommt ohne irgendein dezimales Vielfaches von Watt aus:
Megawatt MW, Kilowatt kW, Gigawatt GW, zu schweigen von den Zusammensetzungen Kilowatt peak kWp oder Kilowattstunde kWh.

Das ist kein Wunder. Diese Angaben bemessen die Energie, die eine Photovoltaikanlage, viele Photovoltaikanlagen oder ein Solarstrom-Kraftwerk erzeugen - und das ist schließlich ihr Zweck.

"Erzeugen" ist natürlich nicht ganz richtig - die Physik spricht genauer von Umwandlung, da nach dem Satz von der Erhaltung der Energie keine neue Energie geschaffen werden kann - sie kann nur aus der einen Form (Lichtquanten) in die andere (Solarstrom) überführt werden.
Genau das jedoch ist es, was eine Solarzelle tagein, tagaus tut - Kilowattstunde für Kilowattstunde.

Definition der Kilowattstunde

Zunächst einige kurze Nebendefinitionen zum besseren Verständnis.

1. Was ist Leistung?

Leistung ist eine bestimmte Energiemenge, die in einer bestimmten Zeitspanne umgesetzt wird.

Die Frage etwa Was schafft diese Maschine?, könnte zwar auch mit Sie bewegt 1.000 kg 10 Meter weit! beantwortet werden.
Interessanter ist aber die Antwort: Sie bewegt 1.000 kg 10 Meter weit pro Sekunde!.

Ein alltagsnäheres Beispiel: Was schafft der Gebrauchtwagen? - Noch 260 km.
Unter uns, das ist keine Leistung, sondern traurig.

Aber wenn es heißt: Was schafft der Gebrauchtwagen? - Noch 260 km pro Stunde, dann sieht es schon anders aus.
Der leistet noch was.

Leistung: Energie in einer gesetzten Zeitspanne.

2. Was ist ein Watt?

Watt ist die physikalische Maßeinheit für Leistung. Benannt ist die Einheit nach James Watt, dem Erfinder der Dampfmaschine).

1 Watt ist (Energie in Zeit) die mechanische Arbeit von 1 Joule in einer Sekunde.

Für die Solartechnik interessant: Die Leistung von 1 Watt lässt bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt Strom in der Stärke von 1 Ampere fließen - damit sind die Stromgrößen Volt, Watt und Ampere zueinander in Beziehung gesetzt.

Mehr zum Verhältnis der Stromgrößen und wie sie in einander umzurechnen sind, in unserem Beitrag Elektrizitätsgrößen.

Einer der zentralen Begriffe, wenn über die Photovoltaik gesprochen wird

Intelligenter kWh-Zähler

Stromzähler (kWh)

Kaum ein Gespräch über die Photovoltaik kommt ohne irgendein dezimales Vielfaches von Watt aus:
Megawatt MW, Kilowatt kW, Gigawatt GW, zu schweigen von den Zusammensetzungen Kilowatt peak kWp oder Kilowattstunde kWh.

Das ist kein Wunder. Diese Angaben bemessen die Energie, die eine Photovoltaikanlage, viele Photovoltaikanlagen oder ein Solarstrom-Kraftwerk erzeugen - und das ist schließlich ihr Zweck.

"Erzeugen" ist natürlich nicht ganz richtig - die Physik spricht genauer von Umwandlung, da nach dem Satz von der Erhaltung der Energie keine neue Energie geschaffen werden kann - sie kann nur aus der einen Form (Lichtquanten) in die andere (Solarstrom) überführt werden.
Genau das jedoch ist es, was eine Solarzelle tagein, tagaus tut - Kilowattstunde für Kilowattstunde.

Definition der Kilowattstunde

Zunächst einige kurze Nebendefinitionen zum besseren Verständnis.

1. Was ist Leistung?

Leistung ist eine bestimmte Energiemenge, die in einer bestimmten Zeitspanne umgesetzt wird.

Die Frage etwa Was schafft diese Maschine?, könnte zwar auch mit Sie bewegt 1.000 kg 10 Meter weit! beantwortet werden.
Interessanter ist aber die Antwort: Sie bewegt 1.000 kg 10 Meter weit pro Sekunde!.

Ein alltagsnäheres Beispiel: Was schafft der Gebrauchtwagen? - Noch 260 km.
Unter uns, das ist keine Leistung, sondern traurig.

Aber wenn es heißt: Was schafft der Gebrauchtwagen? - Noch 260 km pro Stunde, dann sieht es schon anders aus.
Der leistet noch was.

Leistung: Energie in einer gesetzten Zeitspanne.

2. Was ist ein Watt?

Watt ist die physikalische Maßeinheit für Leistung. Benannt ist die Einheit nach James Watt, dem Erfinder der Dampfmaschine).

1 Watt ist (Energie in Zeit) die mechanische Arbeit von 1 Joule in einer Sekunde.

Für die Solartechnik interessant: Die Leistung von 1 Watt lässt bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt Strom in der Stärke von 1 Ampere fließen - damit sind die Stromgrößen Volt, Watt und Ampere zueinander in Beziehung gesetzt.

Mehr zum Verhältnis der Stromgrößen und wie sie in einander umzurechnen sind, in unserem Beitrag Elektrizitätsgrößen.

 

Auch sehr anschaulich, nach Wikipedia:
Ein Watt ist die Energie, die ein Kind braucht, um in einer Sekunde eine handelsübliche 100g-Tafel Schokolade einen Meter hoch anzuheben.

(Man könnte das diskutieren: Das Kind selbst, 25 kg schwer, müsste bei einer Bewegungsgeschwindigkeit von 1 m/s zusätzlich eine Leistung von 2,5 Watt = 2,5 Joule / Sekunde erbringen.
Eine Leistung, die Kalorien kostet, die durch die Zufuhr der Schokolade à 530 Kalorien ≈ 2240 kJ allerdings mehr als ausgeglichen werden dürfte.)

1 kW = 1.000 Watt ≘ das Anheben von 1.000 Tafeln Schokolade in einer Sekunde.

(Das wären 100 kg, das vierfache des kindlichen Körpergewichts - ein Traum von Zuckerschock und ein Alptraum an mechanischer Überforderung ...)

Was also ist eine Kilowattstunde?

Der Begriff Kilowattstunde ist ein wenig unglücklich, weil er zwei Zeitbegriffe kombiniert - die Stunde und die Wattleistung (Joule in Sekunde).
Das Missverständnis liegt nahe, bei der Kilowattstunde würde es sich um die Leistung von 1.000 Watt handeln, die in einer Stunde erbracht würde.
Das ist natürlich falsch.

Hier nun die korrekte Definition:
1 kWh ist die Energie, die eine Maschine mit einer Leistung von 1.000 Watt (= 1.000 Joule pro Sekunde) aufbringt, wenn sie 1 Stunde lang arbeitet.

Zum Vergleich zu jenem Missverständnis lässt sich dies nun in Joule umrechnen. 1 Stunde entspricht 3.600 Sekunden. Das heißt:

1 kWh ≘ 1.000 W &mal; 3.600 s ≘ 3.600.000 Joule ≘ 3,6 Megajoule MJ

Wie wird die Einheit kWh angewandt?

Der Vorteil dieser Definitionen von Watt und Kilowattstunde besteht darin, dass sie unabhängig sind von dem Energieträger, der sie bereitstellt.

Ob Öl, Gas, Brennholz, Strom (oder Kindermuskeln) - eine kWh bleibt eine kWh.
Das macht die Einheit so nützlich. Es erklärt auch, warum sie im Gespräch über die Photovoltaik so gern herangezogen wird.

In den Einheiten Watt und Kilowattstunde wird die Energieerzeugung - bzw. -umwandlung - vergleichbar. Das ist, zum Beispiel, bei der Wahl zwischen dem Verbrennen fossiler Energieträger und der Erzeugung erneuerbarer Energien nicht ganz unwichtig.

Die Kilowattstunde in der Photovoltaik

Für einen durschnittlichen vierköpfigen Haushalt können Sie einen durchschnittlichen jährlichen Bedarf von rund 4.500 Kilowattstunden ansetzen - genug für zwei Erwachsene, zwei Heranwachsende samt Küche, Stereoanlagen, Lampen, TVs und Computer etc.
Stromintensive Hobbies gehen extra.

Genaueres zur Berechnung von Bedarf und Dimensionierung einer Photovoltaikanlage finden Sie hier.

Als Faustregel können Sie annehmen:
Eine kristalline Photovoltaikanlage mit Südausrichtung erzeugt pro kWp Nennleistung in Süddeutschland ≈ 1.050 kWh, im Norden ≈ 995 kWh. Für die Darstellung gehen wir von 1.000 kWh / kWp aus.
Pro kWp sollten Sie - Stand 2018 - durchschnittlich etwa 6,65 m2 Dachfläche ansetzen (verschattungsfreie Südausrichtung, 32° Dachneigung).
Um mit Ihrer Photovoltaikanlage 4.500 kWh zu erzeugen, würde somit unter Idealbedingungen eine Belegung von 4,5 × 6,65 m = 29,925 m2 genügen - also ≈ 30 Quadratmeter. Was allerdings voraussetzt, dass der Strom immer genau dann erzeugt würde, wenn Sie ihn gerade brauchen.
In der Praxis jedoch ist das leider nicht der Fall.

Exkurs: kWh und CO2

Um die Energie von 1.000 kWh mit herkömmlichen Energieträgern zu erzeugen, müssten Sie 97 m3 Erdgas oder 88 Liter Heizöl verbrennen - das pustet 251 (Gas) bzw. 320 kg (Öl) an CO2-Emissionen in die Luft.

CO2-Ausstoß bei 1.000 und bei 4.500 kWh Strom-Erzeugung
Energieträger Energiedichte CO2 pro 1.000 kWh Co2 auf 4.500 kWh
Photovoltaik - 60 kg CO2 270 kg CO2
Erdgas 1.000 kWh/97,3 m3 640 kg CO2 990 kg CO2
Erdöl 1.000 kWh/87,7 l 890 kg CO2 1.251 kg CO2
Steinkohle 1.000 kWh/124 kg 790 kg CO2 1.579,5 kg CO2
Braunkohle 1.000 kWh/240 kg 980 kg CO2 2.862 kg CO2
Holzpellets 1.000 kWh/200 kg 457 kg CO2 2056,5 kg CO2
Holz 1.000 kWh/250 kg 457 kg CO2 2056,5 kg CO2
Biogas 1.000 kWh/153 m3 34 kg CO2 235 kg CO2
Rapsöl 1.000 kWh/100 l 186 kg CO2 837 kg CO2
Fernwärme - 120 kg CO2 540 kg CO2

Mehr zum Thema CO2 und CO2-Fußabdruck in der Photovoltaik können Sie hier lesen.

Ende des Exkurses.

kWh-Bedarf und Stromproduktionszeiten - Folgen für die Planung

Da die Zeiten der Solarstromproduktion auf Ihrem Dach nicht notwendigerweise (oder besser: notwendigerweise nicht) mit Ihren Verbrauchszeiten übereinstimmen, können auch 4.500 kWh selbst erzeugten Solarstroms einen Strombedarf von 4.500 kWh nicht decken.

Um die Lücke auszugleichen, sollten Sie

  • a. die erzeugte Energie zwischenspeichern, bis Sie sie verbrauchen können, und
  • b. Ihre PV-Anlage etwas großzügiger dimensionieren.

Lagern Sie Ihren Strom im Keller, bis Sie ihn brauchen!

Mit einer Photovoltaikanlage von 6 kWp lässt sich ein hoher bis sehr hoher Anteil Ihres Bedarfs im Eigenverbrauch decken, zumal wenn Sie eine intelligente Energiespeicher-Lösung einsetzen. So können Sie Ihren in den Mittagsspitzen erzeugten Strom genau dann einsetzen, wenn Sie ihn brauchen - in der Regel am Abend.
Darüber hinaus können Sie den überschüssigen, selbsterzeugten Strom in das öffentliche Netz einspeisen. Dabei fällt für jede Kilowattstunde Strom eine Einspeisevergütung an, die ausreicht, um - zusammen mit der Ersparnis im speichergestützten Eigenverbrauch - die Kosten der Photovoltaikanlage mehr als zu decken und sogar Renditen von bis zu 10% zu erwirtschaften (deutlich mehr, als Sie zurzeit bei einer Festgeld-Anlage bekommen).
Eine überschlägige Rechnung im Beispiel:

Anwendungsfall: 4.500 kWh Bedarf, 6 kWp Auslegung

Ohne Speicher

Eine 6-kWp-Photovoltaikanlage ohne Speicher kostet ≈ 7.200 € - Steuerabschreibung nicht gerechnet - und erzeugt Strom in Höhe von ∅ 6.000 kWh im Jahr. Sie wird Ihnen rund 2.200 kWh für den Eigenverbrauch liefern und rund 3.800 kWh für die Einspeisung in das öffentliche Netz.
Sie sparen 2.200 × 0,29 € = 638 € an Strom und erwirtschaften 3.800 × 12,2 ¢ = 463 € Einspeisevergütung; insgesamt 638 € + 463 € = 1101 € im Jahr - das 20 Jahre lang.
Den Rest Ihres Bedarfs von 4.500 kWh, also um 2.300 kWh, müssten Sie jedoch weiterhin zum Preis von ∅ 29 ¢/ kWh hinzukaufen.

Mit Speicher

Eine 6-kWp-Photovoltaikanlage mit Speicher mit einer Kapazität von 6.000 kWh zum Preis von ≈ 13.400 € - wieder ohne Abschreibung und ohne kfw-Bank-Zuschüsse, die bis zu 3.000 € betragen können, - erlaubt Ihnen bei effektivem Lastmanagement eine Deckung von bis zu 90% Ihres Bedarfs (100% werden es nie, denn bei hoher Belastung in dunklen Winterwochen kann die Speicherkapazität auch einmal ausgereizt sein).
Das bedeutet, Sie nutzen rund 4.100 kWh aus eigener Solarstromproduktion, kaufen 400 kWh hinzu und speisen ca. 1.900 kWh zum Preis der Einspeisevergütung ins öffentlichen Netz ein.
Sie sparen 4.100 × 29 ¢ = 1.189 € an Stromzulieferung und erwirtschaften 1.900 × 12,2 ¢ = € 228 € Einspeisevergütung: insgesamt 1.189 € + 228 € = 1.417 € p.a. - wiederum 20 Jahre lang.

Bitte beachten Sie:
Dies ist nur eine überschlägige Beispielrechnung. Lokale Einstrahlungs-
verhältnisse, kWh-Erträge und Kosten pro kWh sind
nur angenommene Durchschnittswerte, Preise Stand Frühjahr 2018.

Rechnen Sie selbst !

Genauere, ausführliche Rechnungen und Varianten mit vielen detaillierten, individuellen Einstellungsmöglichkeiten können Sie in unseren Rechnern durchspielen.
Die meisten Ergebnisse werden sofort online ausgegeben. Dabei können Sie alle Elemente so oft variieren wie nötig - und in ihren verschiedenen Spielarten durchrechnen, bis Sie die zu Ihrem Dach, Ihrem kWh-Bedarf und Ihren Ansprüchen passende Photovoltaikanlage gefunden haben.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Auch sehr anschaulich, nach Wikipedia:
Ein Watt ist die Energie, die ein Kind braucht, um in einer Sekunde eine handelsübliche 100g-Tafel Schokolade einen Meter hoch anzuheben.

(Man könnte das diskutieren: Das Kind selbst, 25 kg schwer, müsste bei einer Bewegungsgeschwindigkeit von 1 m/s zusätzlich eine Leistung von 2,5 Watt = 2,5 Joule / Sekunde erbringen.
Eine Leistung, die Kalorien kostet, die durch die Zufuhr der Schokolade à 530 Kalorien ≈ 2240 kJ allerdings mehr als ausgeglichen werden dürfte.)

1 kW = 1.000 Watt ≘ das Anheben von 1.000 Tafeln Schokolade in einer Sekunde.

(Das wären 100 kg, das vierfache des kindlichen Körpergewichts - ein Traum von Zuckerschock und ein Alptraum an mechanischer Überforderung ...)

Was also ist eine Kilowattstunde?

Der Begriff Kilowattstunde ist ein wenig unglücklich, weil er zwei Zeitbegriffe kombiniert - die Stunde und die Wattleistung (Joule in Sekunde).
Das Missverständnis liegt nahe, bei der Kilowattstunde würde es sich um die Leistung von 1.000 Watt handeln, die in einer Stunde erbracht würde.
Das ist natürlich falsch.

Hier nun die korrekte Definition:
1 kWh ist die Energie, die eine Maschine mit einer Leistung von 1.000 Watt (= 1.000 Joule pro Sekunde) aufbringt, wenn sie 1 Stunde lang arbeitet.

Zum Vergleich zu jenem Missverständnis lässt sich dies nun in Joule umrechnen. 1 Stunde entspricht 3.600 Sekunden. Das heißt:

1 kWh ≘ 1.000 W &mal; 3.600 s ≘ 3.600.000 Joule ≘ 3,6 Megajoule MJ

Wie wird die Einheit kWh angewandt?

Der Vorteil dieser Definitionen von Watt und Kilowattstunde besteht darin, dass sie unabhängig sind von dem Energieträger, der sie bereitstellt.

Ob Öl, Gas, Brennholz, Strom (oder Kindermuskeln) - eine kWh bleibt eine kWh.
Das macht die Einheit so nützlich. Es erklärt auch, warum sie im Gespräch über die Photovoltaik so gern herangezogen wird.

In den Einheiten Watt und Kilowattstunde wird die Energieerzeugung - bzw. -umwandlung - vergleichbar. Das ist, zum Beispiel, bei der Wahl zwischen dem Verbrennen fossiler Energieträger und der Erzeugung erneuerbarer Energien nicht ganz unwichtig.

Die Kilowattstunde in der Photovoltaik

Für einen durschnittlichen vierköpfigen Haushalt können Sie einen durchschnittlichen jährlichen Bedarf von rund 4.500 Kilowattstunden ansetzen - genug für zwei Erwachsene, zwei Heranwachsende samt Küche, Stereoanlagen, Lampen, TVs und Computer etc.
Stromintensive Hobbies gehen extra.

Genaueres zur Berechnung von Bedarf und Dimensionierung einer Photovoltaikanlage finden Sie hier.

Als Faustregel können Sie annehmen:
Eine kristalline Photovoltaikanlage mit Südausrichtung erzeugt pro kWp Nennleistung in Süddeutschland ≈ 1.050 kWh, im Norden ≈ 995 kWh. Für die Darstellung gehen wir von 1.000 kWh / kWp aus.
Pro kWp sollten Sie - Stand 2018 - durchschnittlich etwa 6,65 m2 Dachfläche ansetzen (verschattungsfreie Südausrichtung, 32° Dachneigung).
Um mit Ihrer Photovoltaikanlage 4.500 kWh zu erzeugen, würde somit unter Idealbedingungen eine Belegung von 4,5 × 6,65 m = 29,925 m2 genügen - also ≈ 30 Quadratmeter. Was allerdings voraussetzt, dass der Strom immer genau dann erzeugt würde, wenn Sie ihn gerade brauchen.
In der Praxis jedoch ist das leider nicht der Fall.

Exkurs: kWh und CO2

Um die Energie von 1.000 kWh mit herkömmlichen Energieträgern zu erzeugen, müssten Sie 97 m3 Erdgas oder 88 Liter Heizöl verbrennen - das pustet 251 (Gas) bzw. 320 kg (Öl) an CO2-Emissionen in die Luft.

CO2-Ausstoß bei 1.000 und bei 4.500 kWh Strom-Erzeugung
Energieträger Energiedichte CO2 pro 1.000 kWh Co2 auf 4.500 kWh
Photovoltaik - 60 kg CO2 270 kg CO2
Erdgas 1.000 kWh/97,3 m3 640 kg CO2 990 kg CO2
Erdöl 1.000 kWh/87,7 l 890 kg CO2 1.251 kg CO2
Steinkohle 1.000 kWh/124 kg 790 kg CO2 1.579,5 kg CO2
Braunkohle 1.000 kWh/240 kg 980 kg CO2 2.862 kg CO2
Holzpellets 1.000 kWh/200 kg 457 kg CO2 2056,5 kg CO2
Holz 1.000 kWh/250 kg 457 kg CO2 2056,5 kg CO2
Biogas 1.000 kWh/153 m3 34 kg CO2 235 kg CO2
Rapsöl 1.000 kWh/100 l 186 kg CO2 837 kg CO2
Fernwärme - 120 kg CO2 540 kg CO2

Mehr zum Thema CO2 und CO2-Fußabdruck in der Photovoltaik können Sie hier lesen.

Ende des Exkurses.

kWh-Bedarf und Stromproduktionszeiten - Folgen für die Planung

Da die Zeiten der Solarstromproduktion auf Ihrem Dach nicht notwendigerweise (oder besser: notwendigerweise nicht) mit Ihren Verbrauchszeiten übereinstimmen, können auch 4.500 kWh selbst erzeugten Solarstroms einen Strombedarf von 4.500 kWh nicht decken.

Um die Lücke auszugleichen, sollten Sie

  • a. die erzeugte Energie zwischenspeichern, bis Sie sie verbrauchen können, und
  • b. Ihre PV-Anlage etwas großzügiger dimensionieren.

Lagern Sie Ihren Strom im Keller, bis Sie ihn brauchen!

Mit einer Photovoltaikanlage von 6 kWp lässt sich ein hoher bis sehr hoher Anteil Ihres Bedarfs im Eigenverbrauch decken, zumal wenn Sie eine intelligente Energiespeicher-Lösung einsetzen. So können Sie Ihren in den Mittagsspitzen erzeugten Strom genau dann einsetzen, wenn Sie ihn brauchen - in der Regel am Abend.
Darüber hinaus können Sie den überschüssigen, selbsterzeugten Strom in das öffentliche Netz einspeisen. Dabei fällt für jede Kilowattstunde Strom eine Einspeisevergütung an, die ausreicht, um - zusammen mit der Ersparnis im speichergestützten Eigenverbrauch - die Kosten der Photovoltaikanlage mehr als zu decken und sogar Renditen von bis zu 10% zu erwirtschaften (deutlich mehr, als Sie zurzeit bei einer Festgeld-Anlage bekommen).
Eine überschlägige Rechnung im Beispiel:

Anwendungsfall: 4.500 kWh Bedarf, 6 kWp Auslegung

Ohne Speicher

Eine 6-kWp-Photovoltaikanlage ohne Speicher kostet ≈ 7.200 € - Steuerabschreibung nicht gerechnet - und erzeugt Strom in Höhe von ∅ 6.000 kWh im Jahr. Sie wird Ihnen rund 2.200 kWh für den Eigenverbrauch liefern und rund 3.800 kWh für die Einspeisung in das öffentliche Netz.
Sie sparen 2.200 × 0,29 € = 638 € an Strom und erwirtschaften 3.800 × 12,2 ¢ = 463 € Einspeisevergütung; insgesamt 638 € + 463 € = 1101 € im Jahr - das 20 Jahre lang.
Den Rest Ihres Bedarfs von 4.500 kWh, also um 2.300 kWh, müssten Sie jedoch weiterhin zum Preis von ∅ 29 ¢/ kWh hinzukaufen.

Mit Speicher

Eine 6-kWp-Photovoltaikanlage mit Speicher mit einer Kapazität von 6.000 kWh zum Preis von ≈ 13.400 € - wieder ohne Abschreibung und ohne kfw-Bank-Zuschüsse, die bis zu 3.000 € betragen können, - erlaubt Ihnen bei effektivem Lastmanagement eine Deckung von bis zu 90% Ihres Bedarfs (100% werden es nie, denn bei hoher Belastung in dunklen Winterwochen kann die Speicherkapazität auch einmal ausgereizt sein).
Das bedeutet, Sie nutzen rund 4.100 kWh aus eigener Solarstromproduktion, kaufen 400 kWh hinzu und speisen ca. 1.900 kWh zum Preis der Einspeisevergütung ins öffentlichen Netz ein.
Sie sparen 4.100 × 29 ¢ = 1.189 € an Stromzulieferung und erwirtschaften 1.900 × 12,2 ¢ = € 228 € Einspeisevergütung: insgesamt 1.189 € + 228 € = 1.417 € p.a. - wiederum 20 Jahre lang.

Bitte beachten Sie:
Dies ist nur eine überschlägige Beispielrechnung. Lokale Einstrahlungs-
verhältnisse, kWh-Erträge und Kosten pro kWh sind
nur angenommene Durchschnittswerte, Preise Stand Frühjahr 2018.

Rechnen Sie selbst !

Genauere, ausführliche Rechnungen und Varianten mit vielen detaillierten, individuellen Einstellungsmöglichkeiten können Sie in unseren Rechnern durchspielen.
Die meisten Ergebnisse werden sofort online ausgegeben. Dabei können Sie alle Elemente so oft variieren wie nötig - und in ihren verschiedenen Spielarten durchrechnen, bis Sie die zu Ihrem Dach, Ihrem kWh-Bedarf und Ihren Ansprüchen passende Photovoltaikanlage gefunden haben.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

 

Auch sehr anschaulich, nach Wikipedia:
Ein Watt ist die Energie, die ein Kind braucht, um in einer Sekunde eine handelsübliche 100g-Tafel Schokolade einen Meter hoch anzuheben.

(Man könnte das diskutieren: Das Kind selbst, 25 kg schwer, müsste bei einer Bewegungsgeschwindigkeit von 1 m/s zusätzlich eine Leistung von 2,5 Watt = 2,5 Joule / Sekunde erbringen.
Eine Leistung, die Kalorien kostet, die durch die Zufuhr der Schokolade à 530 Kalorien ≈ 2240 kJ allerdings mehr als ausgeglichen werden dürfte.)

1 kW = 1.000 Watt ≘ das Anheben von 1.000 Tafeln Schokolade in einer Sekunde.

(Das wären 100 kg, das vierfache des kindlichen Körpergewichts - ein Traum von Zuckerschock und ein Alptraum an mechanischer Überforderung ...)

Was also ist eine Kilowattstunde?

Der Begriff Kilowattstunde ist ein wenig unglücklich, weil er zwei Zeitbegriffe kombiniert - die Stunde und die Wattleistung (Joule in Sekunde).
Das Missverständnis liegt nahe, bei der Kilowattstunde würde es sich um die Leistung von 1.000 Watt handeln, die in einer Stunde erbracht würde.
Das ist natürlich falsch.

Hier nun die korrekte Definition:
1 kWh ist die Energie, die eine Maschine mit einer Leistung von 1.000 Watt (= 1.000 Joule pro Sekunde) aufbringt, wenn sie 1 Stunde lang arbeitet.

Zum Vergleich zu jenem Missverständnis lässt sich dies nun in Joule umrechnen. 1 Stunde entspricht 3.600 Sekunden. Das heißt:

1 kWh ≘ 1.000 W &mal; 3.600 s ≘ 3.600.000 Joule ≘ 3,6 Megajoule MJ

Wie wird die Einheit kWh angewandt?

Der Vorteil dieser Definitionen von Watt und Kilowattstunde besteht darin, dass sie unabhängig sind von dem Energieträger, der sie bereitstellt.

Ob Öl, Gas, Brennholz, Strom (oder Kindermuskeln) - eine kWh bleibt eine kWh.
Das macht die Einheit so nützlich. Es erklärt auch, warum sie im Gespräch über die Photovoltaik so gern herangezogen wird.

In den Einheiten Watt und Kilowattstunde wird die Energieerzeugung - bzw. -umwandlung - vergleichbar. Das ist, zum Beispiel, bei der Wahl zwischen dem Verbrennen fossiler Energieträger und der Erzeugung erneuerbarer Energien nicht ganz unwichtig.

Die Kilowattstunde in der Photovoltaik

Für einen durschnittlichen vierköpfigen Haushalt können Sie einen durchschnittlichen jährlichen Bedarf von rund 4.500 Kilowattstunden ansetzen - genug für zwei Erwachsene, zwei Heranwachsende samt Küche, Stereoanlagen, Lampen, TVs und Computer etc.
Stromintensive Hobbies gehen extra.

Genaueres zur Berechnung von Bedarf und Dimensionierung einer Photovoltaikanlage finden Sie hier.

Als Faustregel können Sie annehmen:
Eine kristalline Photovoltaikanlage mit Südausrichtung erzeugt pro kWp Nennleistung in Süddeutschland ≈ 1.050 kWh, im Norden ≈ 995 kWh. Für die Darstellung gehen wir von 1.000 kWh / kWp aus.
Pro kWp sollten Sie - Stand 2018 - durchschnittlich etwa 6,65 m2 Dachfläche ansetzen (verschattungsfreie Südausrichtung, 32° Dachneigung).
Um mit Ihrer Photovoltaikanlage 4.500 kWh zu erzeugen, würde somit unter Idealbedingungen eine Belegung von 4,5 × 6,65 m = 29,925 m2 genügen - also ≈ 30 Quadratmeter. Was allerdings voraussetzt, dass der Strom immer genau dann erzeugt würde, wenn Sie ihn gerade brauchen.
In der Praxis jedoch ist das leider nicht der Fall.

Exkurs: kWh und CO2

Um die Energie von 1.000 kWh mit herkömmlichen Energieträgern zu erzeugen, müssten Sie 97 m3 Erdgas oder 88 Liter Heizöl verbrennen - das pustet 251 (Gas) bzw. 320 kg (Öl) an CO2-Emissionen in die Luft.

CO2-Ausstoß bei 1.000 und bei 4.500 kWh Strom-Erzeugung
Energieträger Energiedichte CO2 pro 1.000 kWh Co2 auf 4.500 kWh
Photovoltaik - 60 kg CO2 270 kg CO2
Erdgas 1.000 kWh/97,3 m3 640 kg CO2 990 kg CO2
Erdöl 1.000 kWh/87,7 l 890 kg CO2 1.251 kg CO2
Steinkohle 1.000 kWh/124 kg 790 kg CO2 1.579,5 kg CO2
Braunkohle 1.000 kWh/240 kg 980 kg CO2 2.862 kg CO2
Holzpellets 1.000 kWh/200 kg 457 kg CO2 2056,5 kg CO2
Holz 1.000 kWh/250 kg 457 kg CO2 2056,5 kg CO2
Biogas 1.000 kWh/153 m3 34 kg CO2 235 kg CO2
Rapsöl 1.000 kWh/100 l 186 kg CO2 837 kg CO2
Fernwärme - 120 kg CO2 540 kg CO2

Mehr zum Thema CO2 und CO2-Fußabdruck in der Photovoltaik können Sie hier lesen.

Ende des Exkurses.

kWh-Bedarf und Stromproduktionszeiten - Folgen für die Planung

Da die Zeiten der Solarstromproduktion auf Ihrem Dach nicht notwendigerweise (oder besser: notwendigerweise nicht) mit Ihren Verbrauchszeiten übereinstimmen, können auch 4.500 kWh selbst erzeugten Solarstroms einen Strombedarf von 4.500 kWh nicht decken.

Um die Lücke auszugleichen, sollten Sie

  • a. die erzeugte Energie zwischenspeichern, bis Sie sie verbrauchen können, und
  • b. Ihre PV-Anlage etwas großzügiger dimensionieren.

Lagern Sie Ihren Strom im Keller, bis Sie ihn brauchen!

Mit einer Photovoltaikanlage von 6 kWp lässt sich ein hoher bis sehr hoher Anteil Ihres Bedarfs im Eigenverbrauch decken, zumal wenn Sie eine intelligente Energiespeicher-Lösung einsetzen. So können Sie Ihren in den Mittagsspitzen erzeugten Strom genau dann einsetzen, wenn Sie ihn brauchen - in der Regel am Abend.
Darüber hinaus können Sie den überschüssigen, selbsterzeugten Strom in das öffentliche Netz einspeisen. Dabei fällt für jede Kilowattstunde Strom eine Einspeisevergütung an, die ausreicht, um - zusammen mit der Ersparnis im speichergestützten Eigenverbrauch - die Kosten der Photovoltaikanlage mehr als zu decken und sogar Renditen von bis zu 10% zu erwirtschaften (deutlich mehr, als Sie zurzeit bei einer Festgeld-Anlage bekommen).
Eine überschlägige Rechnung im Beispiel:

Anwendungsfall: 4.500 kWh Bedarf, 6 kWp Auslegung

Ohne Speicher

Eine 6-kWp-Photovoltaikanlage ohne Speicher kostet ≈ 7.200 € - Steuerabschreibung nicht gerechnet - und erzeugt Strom in Höhe von ∅ 6.000 kWh im Jahr. Sie wird Ihnen rund 2.200 kWh für den Eigenverbrauch liefern und rund 3.800 kWh für die Einspeisung in das öffentliche Netz.
Sie sparen 2.200 × 0,29 € = 638 € an Strom und erwirtschaften 3.800 × 12,2 ¢ = 463 € Einspeisevergütung; insgesamt 638 € + 463 € = 1101 € im Jahr - das 20 Jahre lang.
Den Rest Ihres Bedarfs von 4.500 kWh, also um 2.300 kWh, müssten Sie jedoch weiterhin zum Preis von ∅ 29 ¢/ kWh hinzukaufen.

Mit Speicher

Eine 6-kWp-Photovoltaikanlage mit Speicher mit einer Kapazität von 6.000 kWh zum Preis von ≈ 13.400 € - wieder ohne Abschreibung und ohne kfw-Bank-Zuschüsse, die bis zu 3.000 € betragen können, - erlaubt Ihnen bei effektivem Lastmanagement eine Deckung von bis zu 90% Ihres Bedarfs (100% werden es nie, denn bei hoher Belastung in dunklen Winterwochen kann die Speicherkapazität auch einmal ausgereizt sein).
Das bedeutet, Sie nutzen rund 4.100 kWh aus eigener Solarstromproduktion, kaufen 400 kWh hinzu und speisen ca. 1.900 kWh zum Preis der Einspeisevergütung ins öffentlichen Netz ein.
Sie sparen 4.100 × 29 ¢ = 1.189 € an Stromzulieferung und erwirtschaften 1.900 × 12,2 ¢ = € 228 € Einspeisevergütung: insgesamt 1.189 € + 228 € = 1.417 € p.a. - wiederum 20 Jahre lang.

Bitte beachten Sie:
Dies ist nur eine überschlägige Beispielrechnung. Lokale Einstrahlungs-
verhältnisse, kWh-Erträge und Kosten pro kWh sind
nur angenommene Durchschnittswerte, Preise Stand Frühjahr 2018.

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