Wie een zonnesysteem exploiteert, probeert zoveel mogelijk van de geproduceerde elektriciteit zelf te verbruiken. De hoge eindverbruikersprijzen voor elektriciteit kunnen dan immers worden bespaard.
Wat betekent zelfvoorziening – een definitie?
Met betrekking tot een zonnesysteem wordt de term zelfvoorziening opgevat als de maatstaf voor de onafhankelijkheid van een systeembeheerder van het elektriciteitsnet. Als alleen zelf geproduceerde zonne-energie wordt verbruikt, spreekt men van volledige zelfvoorziening.
Hoe groter het deel van de verbruikte elektriciteit dat door het zonnesysteem wordt geleverd, hoe hoger de zelfvoorziening van het desbetreffende systeem.
Een typisch fotovoltaïsch systeem heeft echter slechts een zelfvoorzieningsgraad van meestal 30 tot 40%. De zelfvoorzieningsgraad kan echter nog worden verhoogd met behulp van een opslagtank voor zonne-energie.
Hoe minder elektriciteit van het net wordt afgenomen, hoe hoger de mate van zelfvoorziening, ook wel “zelfvoorzieningsquotum” genoemd. De mate van zelfvoorziening wordt berekend aan de hand van het aandeel van zelf verbruikte zonnestroom in het totale elektriciteitsverbruik van de eigenaar van het systeem.
Zelfvoorziening ter plaatse en op de balans
In principe kan een onderscheid worden gemaakt tussen lokale en balanszelfvoorziening.
Als er een lokale autarkie Als er geen lokale zelfvoorziening is, hoeft er op geen enkel moment elektriciteit aan het net te worden onttrokken, aangezien het volledige verbruik wordt gedekt door het zonnesysteem of door de bijbehorende zonne-opslagunits.
In de meeste gevallen bestaat deze lokale zelfvoorziening echter niet. In de zomermaanden wordt doorgaans meer elektriciteit geproduceerd dan verbruikt. In de winter daarentegen wordt vaak meer elektriciteit verbruikt dan rechtstreeks ter plaatse kan worden geleverd.
Als deze twee waarden elkaar in evenwicht houden, spreekt men van een balans autarkie. In dat geval wordt gedurende het jaar ten minste evenveel elektriciteit geproduceerd als verbruikt. Ondertussen wordt echter nog steeds elektriciteit van het net afgenomen.
Waarom zelfvoorzienend worden?
Een hoge mate van zelfvoorziening is in veel gevallen een belangrijk criterium voor de beoordeling van een zonne-installatie.
Kostenbesparingen
Voor de meeste eigenaren van particuliere zonnesystemen staat het potentieel voor kostenvermindering op de voorgrond. Dit komt doordat het door de staat gegarandeerde feed-in tarief voor zonne-energie aanzienlijk lager is dan de consumentenprijzen voor elektriciteit. Daarom besparen systeembeheerders met elke kWh die zij zelf produceren, die zij verbruiken en niet aan het net hoeven te onttrekken.
Bescherming van het milieu
Milieubescherming kan ook een reden zijn voor een hoge mate van zelfvoorziening. Wie immers zijn eigen elektriciteitsverbruik gericht vermindert en aanpast aan de productiecycli van zijn zonnesysteem, levert een belangrijke bijdrage aan de energietransitie en bespaart grote hoeveelheden koolstofdioxide.
Volledige zelfvoorziening
Voor consumenten die geen aansluiting op het elektriciteitsnet hebben, vervult zelfvoorziening met zonne-energie een doel op zich. Maar zelfs als er toegang is tot het elektriciteitsnet, kan een hoge mate van zelfvoorziening grote voordelen hebben bij de volgende stroomstoring.
Wat is een goed niveau van zelfvoorziening?
Zonnesystemen van particulieren hebben vaak een zelfvoorzieningsgraad tussen 30 en 40% zonder mogelijkheden voor elektriciteitsopslag. Dit betekent dat ondanks het zonnesysteem de meeste elektriciteit van het net wordt afgenomen.
Met een zonne-opslagsysteem kan deze waarde meestal worden verhoogd tot ongeveer 80%. Met de juiste opslagcapaciteit kan overtollige zonnestroom namelijk worden opgeslagen en alleen worden gebruikt wanneer het verbruik groter is dan de elektriciteitsproductie.
In de meeste gevallen bereiken particuliere huishoudens geen zelfvoorzieningsgraad van aanzienlijk meer dan 80%. Enerzijds komt dit doordat er in de winter vaak te weinig elektriciteit wordt geproduceerd. Anderzijds is het doorgaans economisch niet haalbaar om het volledige elektriciteitsverbruik in de ochtend- en avonduren te dekken met opgeslagen zonne-energie, aangezien de opslageenheden dan oneconomisch groot zouden moeten zijn.
De volgende tabel geeft een voorbeeld van hoe zelfvoorzienend uw huishouden moet zijn met fotovoltaïsche energie:
Hoe kun je de mate van zelfredzaamheid vergroten?
Om de zelfvoorzieningsgraad te verhogen, kunnen verschillende stelschroeven worden geoptimaliseerd.
Uw elektriciteitsverbruik verminderen
De eenvoudigste manier is je eigen elektriciteitsverbruik te verminderen. De elektriciteitskosten gaan omlaag en de onafhankelijkheid wordt vergroot. Dit is echter geen duurzame oplossing. U moet er rekening mee houden dat een lager aandeel van uw eigen verbruik betekent dat u meer elektriciteit aan het net levert. Aangezien de EEG-vergoeding momenteel minder dan 9 cent per kilowattuur bedraagt, leidt dit tot een lager rendement.
Intelligente planning van het elektriciteitsverbruik
Bovendien moet het consumptiegedrag ook in de tijd worden bekeken. Zo moet zoveel mogelijk elektriciteit worden verbruikt wanneer de zon schijnt. Een eenvoudige manier om dit te optimaliseren is bijvoorbeeld de timer op de wasmachine te gebruiken om de was te doen tijdens de middaguren.
Goede planning van het PV-systeem
Als laatste optimalisatiemogelijkheid moeten de opties voor zelfvoorziening al bij de planning van het zonnesysteem in aanmerking worden genomen. Naast de specifieke dimensionering van het systeem moeten ook de reeds genoemde opslagmogelijkheden in de planning worden opgenomen.
Is 100% zelfvoorziening mogelijk met fotovoltaïsche energie?
Volledige zelfvoorziening met zonne-energie is in principe mogelijk en wordt een fotovoltaïsch eilandsysteem genoemd. In de meeste gevallen is dit echter economisch niet aantrekkelijk en dus meestal alleen zinvol voor verbruikers zoals berghutten die niet op het elektriciteitsnet kunnen worden aangesloten.
Voor de gemiddelde particuliere gebruiker daarentegen zijn de opslagkosten te hoog om volledige zelfvoorziening na te streven. Ten slotte moet het gebruikte elektriciteitsopslagsysteem dan zodanig worden gedimensioneerd dat het ook tijdens langere fasen van lage elektriciteitsproductie de stroomvoorziening in stand houdt. Dergelijke fasen bestaan bijvoorbeeld in de winter.
Om genoeg elektriciteit te produceren voor volledige zelfvoorziening in het koude seizoen, zouden zeer grote beschikbare oppervlakten voor de zonnemodules nodig zijn, naast krachtige systemen voor de opslag van zonne-energie.
Wat is het verschil tussen zelfconsumptie en zelfvoorziening?
Hoewel zowel zelfconsumptie als zelfvoorziening betrekking hebben op de zelf verbruikte zonnestroom, verwijzen deze twee termen naar zeer verschillende processen.
De mate van zelfvoorziening is de hoeveelheid zelf opgewekte elektriciteit die uw behoeften dekt zonder elektriciteit van het net te betrekken. Hoe hoger het aandeel van het zonnesysteem in het elektriciteitsverbruik, hoe hoger de mate van zelfvoorziening. Dit kan dus ook worden verhoogd door het elektriciteitsverbruik te verminderen.
Zelfconsumptie daarentegen dient als economisch efficiëntiecriterium voor een zonnesysteem. Het geeft aan hoe groot het aandeel van zelf verbruikte elektriciteit is in de totale zonneproductie. Deze parameter is dus vooral afhankelijk van de vraag of de elektriciteitsproductie gelijktijdig met het elektriciteitsverbruik plaatsvindt en of er overeenkomstige opslagmogelijkheden voor de elektriciteit zijn.
Hoe wordt de mate van fotovoltaïsche zelfvoorziening berekend?
Het is betrekkelijk eenvoudig om de mate van zelfvoorziening te berekenen. Dit is het quotiënt van de zelf verbruikte zonnestroom en het elektriciteitsverbruik.
De formules voor de berekening van zelfvoorziening en zelfconsumptie zijn:
Autarkie = 1 – gekochte elektriciteit / verbruikte elektriciteit
Eigen verbruik = verbruikte elektriciteit / geproduceerde elektriciteit
Een voorbeeld: Een huishouden met een jaarlijks elektriciteitsverbruik van 4.000 kWh heeft een zonnesysteem met een gemiddelde elektriciteitsproductie van 2.5000 kWh. Hiervan wordt 1.500 kWh aan het elektriciteitsnet geleverd.
Het eigen verbruik bedraagt dus 1.000 kWh.
De zelfvoorzieningsgraad van het betreffende huishouden is dan dus 1.000 kWh / 4.000 kWh = 25%.
De aldus berekende zelfvoorzieningsgraad is een jaarlijkse gemiddelde waarde. Doorgaans is de mate van zelfvoorziening hoger in de zomer dan in de winter. De zon schijnt immers langer in de zomermaanden. Dit betekent dat zonnestroom ook zonder opslagmogelijkheden over een langere periode kan worden gebruikt.
Berekening van de mate van zelfvoorziening van een PV-systeem met een opslagsysteem
Bij gebruik van een opslagtank is de berekening anders en complexer.
De aanvullende variabelen zijn:
- Capaciteit van de opslag in kWh
- Maximale losdiepte
- Efficiëntie
Een nuttig instrument voor de berekening van zelfvoorzienings- en zelfconsumptiecijfers is de Onafhankelijkheidscalculator van de Universiteit van Berlijn.
Onafhankelijkheidscalculator van de HTW Berlijn
Conclusie
Autarkie verwijst naar het vermogen van een zonnesysteem om het toenemende elektriciteitsverbruik van de systeemeigenaar te dekken. Hoe hoger de mate van zelfvoorziening, hoe minder elektriciteit er van het net moet worden afgenomen.
Zonder passende maatregelen bereiken de meeste particuliere zonnesystemen een zelfvoorzieningsgraad van 30 tot 40%. Met behulp van elektriciteitsopslag en aan de elektriciteitsproductie aangepaste verbruikspatronen kan dit door particuliere gebruikers worden verhoogd tot waarden van ongeveer 80%.
In de meeste gevallen is het economisch niet zinvol om te streven naar een hogere mate van zelfvoorziening. De reden hiervoor is dat de benodigde eenheden voor de opslag van elektriciteit extreem groot zouden moeten zijn, hetgeen tot zeer hoge aanschafkosten zou leiden.