Wann Netzstrom kaufen, und wie viel?

Ein Winterabend

Netzstrom ist heute Nacht billig. Der Akku ist auf ein Drittel gefallen, und die Wärmepumpe läuft. Also: volltanken, oder? Aber das Haus kauft nur ein kleines Stück dazu. Die Sonne von morgen ist kostenlos, und Speichern kostet etwa ein Zehntel. Und was es heute Nacht bezahlt, entscheidet mit, wer morgen heizt: die Wärmepumpe oder das Gas.

Diese Folge nimmt den Planer hinter dieser Entscheidung auseinander, rückwärts, Glied für Glied, bis zur Wettervorhersage. Danach setzt sie ihn wieder zu einer Kette zusammen.

Das Ergebnis zuerst

Hier ist der echte Planer in so einer Woche, mit Beispiel-Eingaben: grau, im Dezember. Dienstagnachmittag, der Akku steht bei etwa der Hälfte. Die Wärmepumpe macht, fürs Heizen und fürs Warmwasser, etwa zwei Fünftel von allem aus, was das Haus verbraucht. Ohne Kauf fiele der Akku am Mittwoch früh unter 30 %.

Dieser Zukauf fließt in den Akkupreis: eine Mischung aus allem, was im Akku steckt, und der einzige Preis, den die Wärmepumpe zahlt. Solange der Akkupreis unter etwa 30 ct bleibt, ist Wärme aus der Wärmepumpe billiger als Wärme aus Gas (bei einem COP von 3 und Gaswärme zu etwa 10 ct). Donnerstag? Noch keine Preise. Dieser Teil wartet.

Wie viel: die Lücke unter der Marke

Warum gut ein Viertel, und nicht mehr? Es beginnt mit einer Lücke: dem, was dem Akku unter einer Linie bei 30 % fehlen würde. Gezählt wird in Punkten: Ein Punkt ist ein Prozent des Akkus.

• Boden 20 %. Das Netz lädt den Akku nur sanft nach, also muss eine Reserve die Spitzen im Haus abfangen, etwa wenn die Wärmepumpe anspringt, während das Auto lädt. Und im Winter kann die Ladestandsanzeige driften: 20 % auf dem Bildschirm können in Wahrheit 15 sein.
• Puffer 10 Punkte. Keine Prognose ist perfekt. Boden plus Puffer ergibt die Linie bei 30 %: die Marke.
• Eine Lücke nach der anderen. Das Haus sucht die erste Lücke, schließt sie und rechnet neu, und erst dann schaut es auf die nächste. Jeder Kauf verändert die ganze Kurve danach: Die nächste Lücke kann wandern oder verschwinden.

Eine Woche Ladestand

Um diese Lücke zu finden, sagt das Haus seinen eigenen Ladestand für die nächsten sieben Tage voraus, Stunde für Stunde: 168 Stunden. Jede Stunde zählt es dazu, was die Sonne bringt, und zieht ab, was das Haus verbraucht. Auf dem Weg hinein und hinaus verliert der Akku ein wenig, etwa ein Zehntel für einen ganzen Umlauf, und die Elektronik braucht ständig ein wenig Strom, Tag und Nacht. Über einen Tag summiert sich das auf ein paar Punkte des Akkus. Unten bleibt der Ladestand am Boden stehen.

Ladestand am Ende der Stunde = Ladestand davor + Sonne − Bedarf − Verluste + geladen

Warum eine ganze Woche, wenn die Preise nur anderthalb Tage weit reichen? Weil eine graue Strecke in dieser Linie Tage früher auftaucht, als sie den Akku erreicht. Dann kann das Haus klar billige Stunden davor schon nutzen. Je weiter voraus, desto wackliger die Prognose; deshalb steigt die Marke nach den ersten zwei Tagen um zwei Punkte je Tag: 30 % für jetzt, 40 % eine Woche voraus. Mit der Zeit lernt das Haus die Größe dieser Stufen aus seinen eigenen gemessenen Prognosefehlern.

Drei Eingänge und ein Startpunkt

• Die Sonne. Das Haus rechnet seine eigene Solarprognose für die Woche, aus der Wettervorhersage und dem Sonnenstand. Für diesen Plan nimmt es nur diese reine Physik, nicht die gelernten Korrekturen: Die sind für die laufende Stunde gelernt, und über einen ganzen Tag gestreckt hat so eine Korrektur eine Prognose einmal fast verdreifacht. Ist die Prognose älter als zwei Stunden, wird ihretwegen nichts gekauft, und eine Stunde ganz ohne Solarwert ist als unbekannt markiert: In ihr wird nichts gekauft.
• Das Haus. Ein gelernter typischer Tag, einer für Werktage und einer fürs Wochenende, der sich an ungefähr die letzten zehn Tage erinnert; ein Tag zählt nur, wenn mindestens drei Viertel davon gemessen sind. Wärmepumpe und Mining werden aus diesem Muster herausgenommen. Dazu kommt das typische Laden des Autos, gelernt je Stunde und Tagestyp. Die Mining-Hardware bringt nur ihren kleinen Standby-Verbrauch mit; Mining selbst läuft mit Sonnenüberschuss, nie mit Netzstrom.
• Die Wärmepumpe, fürs Heizen und fürs Warmwasser, im Winter die größte einzelne Maschine. Das Haus rechnet Strom je Stunde, nicht wie oft sie anspringt: für die nächsten 24 Stunden aus dem täglichen Heizplan, danach den Wärmeverlust des Hauses bei der Außentemperatur dieser Stunde, geteilt durch den COP. Kälte trifft doppelt: Das Haus braucht mehr Wärme, und jede Einheit Strom bringt weniger davon (bei minus sechs Grad ein COP von nur etwa 2,5). Wenn es richtig kalt wird, hilft Gas mit, aber die Wärmepumpe läuft daneben weiter; also rechnet der Plan ihren Strom weiter mit. Warmwasser bekommt ein eigenes Muster aus den letzten zwei Wochen, weil es eher Gewohnheiten folgt als dem Wetter: An einem Oktobertag ging gut ein Drittel des Wärmepumpenstroms ins Warmwasser.
• Der Startpunkt. Wie voll ist der Akku gerade? Es zählt nur der Batteriezähler, live oder höchstens eine halbe Stunde gehalten. Ist der Wert nicht frisch, gibt es gar keinen Plan, nur eine rote Ampel. Unbekannt ist nicht null.

Zeitfenster und Preise

Der Plan wird alle fünfzehn Minuten neu gerechnet, und sofort, wenn neue Preise kommen. Jeder Eingang bewegt sich, also wird ein falscher Tipp beim Frühstück lange vor dem Mittag korrigiert. Selbst der Kalender braucht Sorgfalt: Wenn im Herbst die Uhren zurückgestellt werden, hat eine Nacht eine Stunde mehr, und der Plan zählt sie.

Bei einem dynamischen Tarif hat jede Viertelstunde ihren eigenen Preis, festgelegt am Vortag: der Day-Ahead-Preis. Das Haus sieht seinen Akku eine Woche voraus, die Preise aber höchstens anderthalb Tage: Die Preise für morgen kommen am frühen Nachmittag. Kurz davor sind nur etwa zehn Stunden Preise bekannt, direkt danach etwa 35. Deshalb teilt sich die Woche in drei Teile:

Und ein Preis von null oder darunter? Immer laden, bis 100 %. Je billiger die Stunden, die der Plan findet, desto niedriger der Akkupreis, und desto kälter darf es werden, bevor Gas die billigere Wärme ist.

Warum nicht einfach volltanken?

• Die Sonne. Was sie morgen bringt, ist kostenlos, also kauft das Haus nie eine Ladung, die die Sonne sowieso liefern würde. Und dieses Haus verkauft nichts ans Netz: Ein Akku, der an einem sonnigen Morgen voll ist, lässt viel vom Solarstrom nirgendwohin. Er wird einfach abgeregelt.
• Speichern ist nicht kostenlos. Bei jedem Umlauf geht etwa ein Zehntel verloren. Eine Ladung, die nicht gebraucht wird, ist verlorenes Geld.
• Das Akku-Konto. Sonnenstrom im Akku zählt mit null Cent, also schieben bezahlte Zukäufe aus dem Netz den Akkupreis nach oben. Steigt er über den winterlichen Kipppunkt, um 30 ct, wird Wärme aus Gas billiger als Wärme aus der Wärmepumpe.
• Die Zellen. Einmal am Tag soll der Akku eine Stunde lang voll sein, damit sich seine Zellen ausgleichen. Diese Vollstunde ist für die Sonne gedacht, nicht für gekauften Strom.

Also gelten diese Regeln. Aus dem Netz höchstens 90 %: Die obersten zehn Prozent bleiben frei für Sonne, die die Prognose nicht kommen sah. Nie in der täglichen Vollstunde. Nie, solange die Sonne das Haus schon deckt. Nur ein Preis von null oder darunter bricht diese Regeln.

Der billigste Strom ist der, den man nie kaufen muss.

Was den Plan am stärksten bewegt

In Zahlen: die Sonne. In einem echten Wochenplan, an einem Oktobernachmittag gerechnet, deckte die vorhergesagte Sonne an einem Tag knapp die Hälfte des Bedarfs und an einem anderen mehr als das Anderthalbfache. Die Wettervorhersage selbst liegt daneben: Für morgen verschiebt sie die Solarsumme im Mittel um etwa 11 %, für übermorgen um etwa 17 %. Weiter draußen ist der Fehler hier nicht gemessen, und genau deshalb steigt die Marke. Das Solarmodell selbst liegt eher niedrig, um etwa 15 %: der sicherere Fehler, lieber etwas zu viel gekauft als zu wenig.

Dann die Temperatur, über die Wärmepumpe: In dieser Oktoberwoche machte sie zwischen 14 und 28 % des Bedarfs aus, im Winter wächst dieser Anteil stark. Und die Preise: Die bekannten Stunden kosteten zwischen etwa 19 und 39 ct. Am billigsten war es um Samstagmittag, während die Sonne den Akku ohnehin füllte. Billig, aber es gab keine Lücke, also wurde nichts gekauft. Billig allein ist nie ein Grund.

Vom Plan zum Ladegerät

Jedes Glied hier hat eine Geschichte. Eine frühe Version wollte 48 Stunden Preise, bevor sie überhaupt etwas plante; an dem Tag, an dem es geprüft wurde, waren es nicht einmal 17, und diese Version hat nie geladen. Seitdem gilt: mit dem planen, was bekannt ist. Eine andere Version hätte mittags gekauft, in einen Akku, den die Sonne schon füllte, weil Mittagspreise oft die billigsten des Tages sind. Seitdem gilt: kein Netzladen, solange die Sonne das Haus deckt.

Das letzte Glied ist das Ladegerät. Jeder Ladeblock geht in den eigenen Ladeplan des Batteriesystems: lade bis zu diesem Stand, hör zu dieser Zeit auf. Jeder Block läuft mit voller Leistung, so viel Ladegerät und Netzanschluss hergeben: Der Plan entscheidet, wann, nicht wie stark. Nach jeder Einstellung liest das Haus sie vom Gerät zurück; nur keine Fehlermeldung zu bekommen, reicht nicht. Wird der Rechner des Hauses still, endet das Laden trotzdem von selbst, und ein kleiner Wächter am Batteriesystem entfernt den Eintrag nach zehn Minuten ohne Herzschlag. Vor und während jedes Blocks werden die Regeln immer wieder geprüft: kein Laden, solange Mining läuft, in der Vollstunde oder bei einem Akku-Alarm, und keins, wenn der Preis um mehr als fünf Cent über den Plan gesprungen ist.

Eine Winterwoche, Schritt für Schritt

Erinnerst du dich an den Kauf vom Anfang? So ist der Planer darauf gekommen. Dienstag, 15 Uhr, bedeckt, der Akku bei 52 %. Das Haus verbraucht etwa ein Drittel des Akkus pro Tag, plus ein paar Punkte Verluste; die Sonne deckt höchstens die Hälfte davon, an den meisten Tagen viel weniger. Preise sind bis Mittwoch Mitternacht bekannt: 41 ct in der Abendspitze, 22 ct zwischen eins und fünf Uhr morgens und wieder 22 spät am Mittwochabend.

Der Rest wartet, und der Plan wird neu gerechnet, sobald die Preise für Donnerstag kommen, am Mittwochnachmittag. Und der echte Oktoberplan von vorhin? Akku bei etwa drei Vierteln. Der tiefste Punkt der kommenden Woche: etwa 48 %, immer noch etwa zehn Punkte über der Marke, die bis dahin auf 38 % gestiegen war. Der Plan sagte: nichts nötig. Das ist die billigste Antwort.

Die Seite zu Stufe 3 rechnet diese Woche als Code nach, Viertelstunde für Viertelstunde.

Die ganze Kette

Aus dem Wetter wird eine Solarprognose. Aus den Gewohnheiten des Hauses, dem Auto, der Wärmepumpe und dem Warmwasser wird der Bedarf. Ein verlässlicher Ladestand ist der Start. Zusammen: eine Woche Ladestände. Unter der Marke: eine Lücke. Die Preise entscheiden, wann. Und der eigene Ladeplan des Batteriesystems übernimmt das Laden und hört von selbst auf. Jedes Glied kann falsch liegen. Deshalb trägt jedes ein Alter, einen Grund und einen sicheren Weg, aufzuhören.

Die Kette auf der Logik-Landkarte verfolgen: jedes Glied, was es nutzt und wer es nutzt.

Kauf nur, was fehlt. Nur, wenn es gebraucht wird. Zur billigsten Zeit, die du schon kennst, und überlass den Rest der Sonne.