Berechnungsgrundlagen
Wie Voltary PV-, Batterie- und Tarif-Szenarien berechnet.
Voltary berechnet PV-, Batterie- und Tarif-Szenarien auf Basis von Zeitreihen. Dafür werden Verbrauch, PV-Erzeugung, Batterieverhalten, Strompreise und wirtschaftliche Annahmen über einen Analysezeitraum simuliert.
Die Ergebnisse sollen helfen, Optionen konsistent zu vergleichen: Welche PV-Größe passt zum Verbrauch? Wie verändert eine Batterie Netzbezug, Eigenverbrauch und Wirtschaftlichkeit? Wie wirken Tarifannahmen, Einspeisevergütung, Preisentwicklung und Batteriekosten zusammen?
Voltary zeigt Szenarioergebnisse unter den gewählten Einstellungen und Annahmen. Sie ordnen ein, wie sich verschiedene Konfigurationen im Vergleich verhalten können. Im Vordergrund steht der belastbare Vergleich mehrerer Optionen unter denselben Regeln.
Welche Fragen Voltary beantwortet
Voltary betrachtet technische und wirtschaftliche Fragen gemeinsam. Ob eine PV-Anlage oder Batterie sinnvoll dimensioniert ist, hängt von den technischen Eckdaten, von Erzeugung und Verbrauch, von Tarif und Kosten und vor allem von der Zielsetzung ab.
- Wie viel des eigenen Stromverbrauchs kann durch PV und Batterie gedeckt werden?
- Wie verändert eine Batterie den Netzbezug, die Einspeisung und den Eigenverbrauch?
- Welche Batterie- oder PV-Größe ist unter den gewählten Annahmen wirtschaftlich attraktiv?
- Wie stark hängen Ergebnisse von Strompreisen, Einspeisevergütung, Investitionskosten, Wartung und Preisentwicklung ab?
- Welche Konfiguration passt besser zu einem Ziel wie Autarkie, Gesamtgewinn oder Rendite?
Voltary berechnet dafür, wie viel Strom direkt genutzt, gespeichert, aus der Batterie entnommen, aus dem Netz bezogen oder eingespeist wird. Aus diesen Energieflüssen entstehen technische Kennzahlen wie Eigenverbrauch und Autarkie sowie wirtschaftliche Kennzahlen wie Einsparung, Amortisation, ROI, Gewinn, NPV und IRR.
Welche Daten einfließen
Die Berechnung kombiniert Nutzereingaben, hochgeladene Daten, hinterlegte Produktannahmen und externe Datenquellen. Welche Daten konkret genutzt werden, hängt vom jeweiligen Flow ab: bestehende PV-Anlage, Batterienachrüstung, neue PV-Anlage oder Tarifvergleich.
Nutzerdaten und Uploads
- Verbrauchsdaten oder ein erzeugtes Lastprofil
- bestehende PV-Erzeugung, Netzbezug, Einspeisung oder Messdaten, soweit vorhanden
- Angaben zu Standort, Haushalt, Verbrauch und bestehender Anlage
PV- und Standortdaten
- geplante oder bestehende PV-Leistung
- Ausrichtung, Neigung und Flächen geplanter Dachbereiche
- standortbezogene Ertragsprofile für neue PV-Szenarien auf Basis von PVGIS der Europäischen Kommission
Batterie- und Kostenannahmen
- Nennkapazität, nutzbare Kapazität und Mindestreserve
- Lade- und Entladeleistung als Begrenzung der kurzfristigen Flexibilität
- Lade- und Entladewirkungsgrade für Speicherverluste
- Selbstentladung und Standby- bzw. Hilfsverbrauch, soweit im Szenario relevant
- Batteriealterung, garantierte Zyklen und Lebensdauerannahmen
- Investitionskosten, Wartungskosten und wiederkehrende Kostenbestandteile
- hinterlegte Hersteller- oder Produktdaten ausgewählter Batteriespeicher, sofern ein konkretes Modell betrachtet wird
Tarif- und Marktdaten
- Strompreis, Einspeisevergütung und fixe Tarifbestandteile
- täglich aktualisierte Day-ahead-Spotmarktdaten für dynamische Tarife, derzeit auf Basis von Bundesnetzagentur | SMARD.de
- regionale oder länderspezifische Kosten- und Regelbestandteile, etwa Einspeiseregeln wie das Solarspitzengesetz
Wirtschaftliche Annahmen
- Analysehorizont
- Inflation oder Preisentwicklung
- Diskontsatz für Finanzkennzahlen wie NPV
- laufende Kosten und wiederkehrende Fixbestandteile
Je nach gewähltem Weg arbeitet Voltary entweder mit hochgeladenen Messdaten oder mit einem erzeugten Profil. Für neue PV-Anlagen werden standort- und ausrichtungsbezogene Ertragsprofile abgeleitet. So wird eine geplante Anlage zeitlich aufgelöst betrachtet und nicht nur als pauschale Jahreserzeugung.
Warum Voltary zeitaufgelöst rechnet
PV- und Batteriesysteme brauchen eine zeitliche Betrachtung. Zwei Haushalte können denselben Jahresverbrauch haben und trotzdem sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielen, wenn sich Verbrauch, PV-Erzeugung und Strompreise zeitlich anders verteilen.
Eine Batterie ist besonders stark von diesem zeitlichen Muster abhängig. Ihr Nutzen entsteht, wenn zu einem Zeitpunkt Energie zum Laden verfügbar ist und zu einem späteren Zeitpunkt ein sinnvoller Bedarf zur Entladung entsteht. Auch dynamische Tarife wirken über konkrete Preisfenster und das zeitliche Zusammenspiel von Verbrauch und Flexibilität.
Deshalb läuft die Simulation in festen Zeitintervallen. Je nach Datengrundlage und gewählter Einstellung arbeitet Voltary mit 15- oder 60-Minuten-Auflösung. Dadurch werden Last, PV-Erzeugung, Batterieeinsatz, Netzbezug, Einspeisung und Tarifpreise zeitlich aufgelöst betrachtet, bevor sie zu Monats-, Jahres- oder Finanzkennzahlen zusammengefasst werden.
Diese Zeitreihenlogik ist der Kern des Vergleichs. Sie macht sichtbar, ob eine Batterie tatsächlich Restlastspitzen reduziert, ob PV-Erzeugung zur richtigen Tageszeit anfällt und ob Preisunterschiede groß genug sind, um ein Szenario wirtschaftlich zu verändern.
Wie die Berechnung grundsätzlich abläuft
Die konkrete Berechnung unterscheidet sich je nach Anwendung, folgt aber einer einheitlichen Grundlogik.
Zunächst werden Verbrauch, PV-Erzeugung, Preise und technische Parameter in ein gemeinsames Zeitraster gebracht. Zeitachsen, Einheiten, fehlende Werte und die gewählte Auflösung werden so vorbereitet, dass jedes Intervall konsistent ausgewertet werden kann.
Danach wird das PV-Profil bestimmt. Für bestehende Anlagen nutzt Voltary Mess- oder Upload-Daten. Für geplante Anlagen werden standort-, ausrichtungs- und flächenbezogene Ertragsprofile erzeugt, auch für mehrere Dachflächen oder Orientierungen.
Anschließend simuliert Voltary den Batterieeinsatz je Intervall. Dabei werden Kapazität, Lade- und Entladeleistung, Wirkungsgrade, Mindestreserve, nutzbare Kapazität sowie die gewählten Tarif- und Kostenannahmen berücksichtigt.
Darauf aufbauend werden Netzbezug, Einspeisung, Eigenverbrauch und Batterienutzung mit den gewählten Tarif-, Markt- und Kostenannahmen bewertet.
Am Ende werden die Zeitreihen zu technischen und wirtschaftlichen Kennzahlen zusammengeführt und die betrachteten Szenarien vergleichbar gemacht.
Wichtige Annahmen und Stellschrauben
Jede Simulation beruht auf Annahmen. Viele davon können vom Nutzer angepasst werden, andere greifen als dokumentierte Produktstandards, sobald spezifischere Angaben fehlen.
Analysehorizont
Voltary betrachtet in der Regel langfristige Szenarien über mehrere Jahre. Dadurch können Preisentwicklung, Alterung, Wartungskosten und kumulierte Cashflows berücksichtigt werden.
Zeitauflösung
Die Simulation arbeitet je nach Datengrundlage und gewählter Einstellung mit 15- oder 60-Minuten-Intervallen. Eine feinere Auflösung kann kurzfristige Last-, PV- und Preisverläufe genauer abbilden, setzt aber passende Eingangsdaten voraus.
Wirkungsgrade
Beim Laden und Entladen entstehen Verluste. Voltary bewertet gespeicherten Strom deshalb mit den entsprechenden Lade- und Entladeverlusten.
Batteriegrenzen
Kapazität, Ladeleistung, Entladeleistung und Mindestreserve begrenzen, wie flexibel eine Batterie in einem konkreten Intervall reagieren kann. Die passende Größe hängt davon ab, ob Kapazität, Leistung, Kosten und Nutzungsmuster zur Zielsetzung passen.
Batteriealterung
Die nutzbare Kapazität einer Batterie kann über die Zeit sinken. Dieser Effekt beeinflusst langfristige Ergebnisse und wird gesondert erklärt.
PV-Degradation
PV-Erzeugung kann über den Analysezeitraum leicht abnehmen. Dadurch wird eine mehrjährige Betrachtung realistischer als eine bloße Wiederholung des ersten Jahres.
Preisentwicklung
Strompreise, Einspeiseerlöse und Kosten können über die Jahre fortgeschrieben werden. Kleine Änderungen in diesen Annahmen können langfristig deutliche Effekte haben.
Wartung und Fixkosten
Wiederkehrende Kosten und fixe Tarifbestandteile können in die Wirtschaftlichkeit einfließen. Sie sind wichtig, weil viele relevante Kostenpositionen außerhalb des reinen Arbeitspreises entstehen.
Diese Werte sind Modellannahmen und können je nach Flow, Nutzerangabe oder hinterlegtem Standard variieren. Ergebnisse sollten deshalb immer zusammen mit den zugrunde liegenden Annahmen gelesen werden.
Batteriealterung
Voltary berücksichtigt, dass Batteriespeicher über die Zeit nutzbare Kapazität verlieren können. Das Modell unterscheidet zwischen zwei Alterungsarten:
- kalendarische Alterung, die auch ohne aktive Nutzung über die Zeit entsteht
- zyklische Alterung, die durch Lade- und Entladevorgänge entsteht
Vereinfacht gilt:
Kapazitätsverlust = kalendarischer Anteil + zyklischer Anteil
Verfügbare Batteriekapazität = Nennkapazität x (1 - Kapazitätsverlust)
Die kalendarische Alterung hängt vor allem vom Zeitverlauf und vom typischen Ladezustand ab. Die zyklische Alterung hängt vor allem davon ab, wie stark und wie häufig die Batterie genutzt wird. Tiefere Zyklen belasten die Batterie stärker als flache Lade- und Entladebewegungen.
In erweiterten Einstellungen können Sensitivitäten für kalendarische und zyklische Alterung angepasst werden. Eine höhere kalendarische Sensitivität bewertet zeitabhängige Alterung konservativer. Eine höhere zyklische Sensitivität bewertet Nutzung und tiefere Zyklen konservativer.
Die Alterungsannahmen sind eine Modellnäherung. Herstellerspezifische Garantien, Zellmodelle und temperaturabhängige Lebensdaueranalysen bleiben eigene Bewertungsgrundlagen.
Was die Kennzahlen bedeuten
Eigenverbrauch
Eigenverbrauch beschreibt, welcher Anteil der PV-Erzeugung im Gebäude oder über die Batterie selbst genutzt wird. Ein hoher Eigenverbrauch kann wirtschaftlich attraktiv sein, wenn selbst genutzter Strom mehr wert ist als eingespeister Strom.
Autarkie
Autarkie beschreibt, welcher Anteil des Stromverbrauchs durch eigene Erzeugung und Speicher gedeckt wird. Eine hohe Autarkie reduziert Netzbezug; die beste Wirtschaftlichkeit kann je nach Kosten, Tarif und Zielsetzung bei einer anderen Konfiguration liegen.
ROI
ROI setzt den durchschnittlichen jährlichen Nutzen ins Verhältnis zur Investition. Er eignet sich für einfache Vergleiche und sollte zusammen mit Cashflow, Amortisation, Gewinn und Finanzkennzahlen gelesen werden.
Amortisationszeit
Die Amortisationszeit zeigt, nach wie vielen Jahren die kumulierten nominalen Netto-Cashflows die Anfangsinvestition erreichen. Sie ist anschaulich, aber empfindlich gegenüber Annahmen zu Preisentwicklung, Kosten und Nutzung.
Gewinn
Gewinn betrachtet den Nettoeffekt über den Analysehorizont nach Investitionen und laufenden Annahmen. Er kann andere Szenarien bevorzugen als ROI, weil eine größere Investition absolut mehr Nutzen erzeugen kann, auch wenn die relative Rendite niedriger ist.
NPV und IRR
NPV diskontiert zukünftige Cashflows auf den heutigen Wert. IRR ist der interne Zinssatz, bei dem die diskontierte Cashflow-Reihe gerade null wird. Beide Kennzahlen sind hilfreich für finanzielle Vergleiche, bleiben aber modellabhängig.
Jede Kennzahl beantwortet eine andere Frage. Eine Konfiguration kann bei Autarkie stark sein, aber wirtschaftlich schwach. Eine andere kann einen guten ROI haben, aber weniger absolute Einsparung erzeugen. Deshalb zeigt Voltary mehrere Kennzahlen nebeneinander.
Wie Ergebnisse interpretiert werden sollten
Die wichtigsten Ergebnisse sind Vergleichswerte. Wenn mehrere Szenarien mit denselben Annahmen berechnet werden, zeigt der Vergleich, welche Konfiguration unter diesen Bedingungen besser abschneidet.
Absolute Euro-Beträge sind modellierte Erwartungswerte unter den gewählten Annahmen. Das gilt besonders für lange Analysehorizonte, weil Wetter, Verbrauch, Preise, Regulierung und reale Anlagensteuerung über Jahre unsicher bleiben.
- Szenariounterschiede sind oft aussagekräftiger als einzelne Ergebniswerte.
- Sensitivitäten helfen, robuste Entscheidungen zu treffen.
- Ergebnisse sollten zusammen mit den Annahmen betrachtet werden.
- Eine wirtschaftlich plausible Konfiguration sollte auch bei vorsichtigeren Annahmen nachvollziehbar bleiben.
Die Berechnung schafft eine strukturierte Entscheidungsgrundlage, die mit Angeboten, technischen Planungsdaten und individuellen Rahmenbedingungen abgeglichen werden sollte. Installationsplanung und Finanzberatung bleiben eigene Prüfschritte.
Grenzen des Modells
Voltary liefert Szenario- und Vergleichsrechnungen. Reale Ergebnisse können abweichen, weil Wetter, Verbrauchsverhalten, Strompreise, regulatorische Regeln, Anlagenverfügbarkeit und Installationsdetails sich über Jahre verändern können.
Die Simulation bildet die wichtigsten Energieflüsse, technischen Grenzen und wirtschaftlichen Annahmen ab. Herstellerspezifische Steuerungslogiken, thermische Zellmodelle und einzelne Garantiebedingungen gehören zu den Detailfragen, die separat geprüft werden sollten.
Auch wirtschaftliche Ergebnisse brauchen Kontext. Steuern, Finanzierung, Förderbedingungen und individuelle Vertragsdetails müssen separat geprüft werden.
Die Grenzen des Modells spiegeln bewusste Produktentscheidungen wider. Voltary priorisiert eine nachvollziehbare, konsistente und vergleichbare Simulation. Das macht Ergebnisse verständlicher; einzelne reale Systeme können im Betrieb dennoch anders reagieren.
Die Berechnungsgrundlagen werden weiterentwickelt, wenn sich Modellannahmen, Datenquellen oder Produktfunktionen ändern.