Was ist Nulleinspeisung?
Bei einer Nulleinspeisung soll kein Solarstrom ins öffentliche Netz fließen. Ein Messgerät am Hausanschluss, meist ein Smart Meter, misst laufend, ob das Haus gerade Strom bezieht oder abgibt. Aus diesem Wert berechnet die Steuerung, wie viel Leistung der Wechselrichter oder der Akku in diesem Moment liefern darf.
Ganz null wird es in der Praxis selten. Zwischen Messung und Nachregeln vergeht Zeit. Schaltet der Wasserkocher ab, ist der Überschuss da, bevor die Regelung reagiert, und fließt für einen Moment ins Netz. Wie schnell die Regelung nachzieht, hängt unter anderem davon ab, in welchem Takt die Steuerung neu rechnet. In Simons Laborexperiment entstehen solche Kurven jeden Tag.
Warum überhaupt Nulleinspeisung?
Für Strom, den ein Balkonkraftwerk einspeist, gibt es in der Regel keine Vergütung. Für Strom aus dem Netz zahlst du den vollen Preis. Jede Kilowattstunde, die im Haus bleibt, ist deshalb mehr wert als eine, die ins Netz geht.
Simons Ziel ist die Nulleinspeisung. Ganz erreicht ist sie noch nicht (Stand Oktober 2026). Wie weit das Laborexperiment gekommen ist, steht weiter unten.
Autarkiegrad berechnen
Der Autarkiegrad gibt an, welcher Anteil deines Stromverbrauchs aus der eigenen Anlage kommt, direkt oder über den Akku.
Autarkiegrad = selbst erzeugter und selbst verbrauchter Strom ÷ gesamter Stromverbrauch × 100 %
Rechenbeispiel: Ein Haushalt verbraucht 2.500 kWh im Jahr. Kommen davon 1.000 kWh aus der eigenen Anlage, liegt der Autarkiegrad bei 40 Prozent.
In Simons Laborexperiment liegt der Autarkiegrad von April bis September nahezu bei 100 Prozent. Im Herbst und Winter sinken die Solarerträge stark.
Die Eigenverbrauchsquote misst von der anderen Seite: Sie gibt an, welcher Anteil des erzeugten Stroms im Haus bleibt. Eine große Anlage an einem kleinen Haushalt erreicht einen hohen Autarkiegrad und eine niedrige Eigenverbrauchsquote.
Für mehr Autarkie gibt es drei Stellschrauben: Energie sparen, Energie erzeugen und die Hausautomatisierung in die Steuerung der PV-Anlage einbinden. Diese Seite behandelt die dritte.
Wie eine Steuerung entscheidet
Steuerungen für PV-Anlagen bauen auf wenigen Grundformen auf, die sich kombinieren lassen.
| Form | So entscheidet sie | Beispiel |
|---|---|---|
| Zeitplan | nach festen Uhrzeiten | Simons Akku speist nachts von 17:00 bis 08:45 Uhr ein |
| Schwellwert | wenn ein Messwert eine Grenze über- oder unterschreitet | Simons Akku lädt erst ab 5 °C Akkutemperatur |
| Regelkreis | misst laufend und regelt nach | Nulleinspeisung: Leistung am Hausanschluss gegen null führen |
| Zustandsautomat | kennt feste Zustände und eine Regel für jeden Wechsel | Simons Entladesteuerung, siehe unten |
| Priorität | ordnet Verbraucher nach Wichtigkeit und sortiert neu, wenn sich etwas ändert | Stapel aus Waschen, E-Auto und Akku |
| Prognose | plant nach Wetter oder gelernten Mustern | Ist das schon KI? |
Ein Schwellwert allein flattert: Liegt der Messwert genau an der Grenze, schaltet ein Gerät im Sekundentakt ein und aus. Dagegen helfen ein Abstand zwischen Ein- und Ausschaltschwelle (Hysterese) oder eine Haltezeit.
Der Zustandsautomat in Simons Steuerung
Ein Zustandsautomat, englisch finite state machine oder kurz FSM, ist immer in genau einem von wenigen benannten Zuständen. Für jeden Wechsel gibt es eine feste Regel. Das macht eine Steuerung nachvollziehbar: Im Dashboard steht jederzeit, was sie gerade tut, und im Protokoll, wann und warum sie gewechselt hat.
idle.Ein Beispiel zeigt, warum Zustände mehr können als ein Schwellwert: Ein E-Auto unterbricht das Laden manchmal kurz, etwa wenn es seine Zellen ausgleicht. Eine einfache Regel „Auto zieht keinen Strom, also Laden beenden“ würde den Ladevorgang dann abbrechen. Die Steuerung bleibt deshalb im Zustand charging_sync und beendet den Ladezyklus erst, wenn das Auto 30 Minuten am Stück keinen Strom mehr zieht.
Das Laborexperiment: ein Off-grid-Akku auf LiFePO4-Basis, zusammengesetzt aus 17 einzelnen Akkus und über mehrere Jahre gewachsen. Gesteuert wird er von einem Raspberry Pi 4B mit Node-RED.
Ein gewachsener Akku und sein Gesundheitszustand
Wer einen Akku über Jahre Stück für Stück erweitert, hat Akkus unterschiedlichen Alters nebeneinander. Dann wird die Frage wichtig, wie gesund jeder noch ist, der State of Health (SoH). Über die Spannung lässt er sich nur schwer bestimmen: LiFePO4-Zellen halten ihre Spannung über weite Teile des Ladezustands fast gleich, und schon kleine Messfehler verfälschen das Ergebnis.
Lasten verschieben: Was wann laufen darf
Nicht jeder Verbraucher kann warten. Simon sortiert die Lasten im Haushalt nach ihrer Größe und danach, wie frei sie sich verschieben lassen:
| Verbraucher | Wie frei verschiebbar |
|---|---|
| Ladegeräte, auch fürs E-Auto | ganz: Beginn, Ende und Menge frei |
| Waschmaschine, Trockner | Beginn frei, danach läuft das Programm durch |
| Fahrzeuge | Beginn frei, Zwischenstopp möglich |
| Kochen, Fernsehen | gar nicht |
Die verschiebbaren Lasten legt die Steuerung in einen Stapel. Ändert sich die Lage, etwa weil der Akkustand stark sinkt oder das Kontingent für das Auto geladen ist, ordnet sie den Stapel neu. Das E-Auto mit Überschuss zu laden, heißt in Foren und Shops Überschussladen; bei Simon kommt der Strom dafür aus dem Akku, der tagsüber mit Solarstrom geladen wurde.
Ist das schon KI?
Das Europäische Parlament beschreibt künstliche Intelligenz als die Fähigkeit einer Maschine, menschliche Fähigkeiten wie logisches Denken, Lernen, Planen und Kreativität zu imitieren. Zeitpläne, Schwellwerte und Zustände sind feste Regeln, die ein Mensch vorgibt. Sie machen eine Steuerung zuverlässig, aber sie lernen nicht.
KI-Bausteine setzen dort an, wo die Steuerung aus Daten mehr machen soll: gespeicherte Messwerte mit neuronalen Netzen auswerten, Erträge und Verbrauch vorhersagen oder Varianten großer Sprachmodelle zur Optimierung nutzen. Wo solche Bausteine in einer selbst gebauten Steuerung ansetzen, zeigt Simon im Video zur Autarkie mit dem Raspberry Pi.
Eigene Steuerung mit Node-RED
Node-RED ist ein kostenloses Werkzeug, in dem du Abläufe als Fluss aus Bausteinen zeichnest. Auf Simons Raspberry Pi laufen dazu der MQTT-Server Mosquitto und das Node-RED-Dashboard. Kleine Funkmodule (ESP8266, ESP32) messen Temperatur, Spannung und Strom, Shelly-Geräte messen und schalten. Angezeigt wird alles auf Handy, Tablet oder PC.
Simons Tipps für den Start:
- Die SD-Karte mit dem Raspberry Pi Imager beschreiben und WLAN, Name und Kennwort gleich dort einstellen.
- Eine SD-Karte für Dauerbetrieb nehmen („High Endurance“).
- Von der ersten lauffähigen Fassung eine Sicherung machen und danach von jedem Stand der Abläufe.
Eine Steuerung ist nur so gut wie ihre Messung. In Simons Anlage wich die Spannungsmessung eines Funkmoduls bis zu 0,4 Volt vom Multimeter ab. Bei einem Akku, dessen Ladezustand an wenigen Zehntel Volt hängt, ist das viel. Deshalb gibt es im Dashboard inzwischen einen eigenen Abgleich.
Was erreicht ist und was nicht
Von April bis September deckt das Laborexperiment den Verbrauch nahezu vollständig. Auch die 25 kWh für eine Ladung des E-Autos kommen dann problemlos aus dem Akku.
Monatsertrag der eigenen Anlage 2026.
Im Herbst und Winter sinken die Solarerträge sehr stark. Node-RED schreibt die Erträge laufend in eine Tabelle, an der sich der Rückgang Monat für Monat ablesen lässt: Im Juli 2026 lieferten die vier Felder zusammen rund 800 kWh, im September rund 440 kWh, vom 1. bis 23. Oktober rund 160 kWh. Im Winter wird vor allem das Laden des E-Autos zum Problem.
Häufige Fragen
Ist eine Nulleinspeisung beim Balkonkraftwerk sinnvoll?
Ohne Akku drosselt sie nur den Wechselrichter, und der Überschuss geht verloren. Sinnvoll wird sie mit einem Speicher: Dann bleibt der Überschuss im Haus und deckt den Verbrauch am Abend.
Ist Nulleinspeisung erlaubt?
Ja, eine Anlage darf weniger einspeisen, als sie könnte. Sie ist trotzdem am Netz angeschlossen und gehört ins Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur.
Welche Nachteile hat eine Nulleinspeisung?
Ohne Akku verschenkt sie Ertrag. Mit Akku kostet sie Geld für Speicher und Messgerät. Und ganz null wird sie wegen der Regelzeit selten.
Wie berechne ich den Autarkiegrad?
Selbst erzeugter und selbst verbrauchter Strom geteilt durch den gesamten Verbrauch, mal 100. Beispiel: 1.000 von 2.500 kWh ergeben 40 Prozent.
Was ist der Unterschied zwischen Autarkiegrad und Eigenverbrauch?
Der Autarkiegrad schaut auf deinen Verbrauch, die Eigenverbrauchsquote auf deine Erzeugung.
Was ist eine FSM in der Hausautomatisierung?
Ein Zustandsautomat: Die Steuerung ist immer in genau einem benannten Zustand und wechselt nur nach festen Regeln. Das macht sie nachvollziehbar und verhindert Flattern.
Brauche ich Home Assistant, oder reicht Node-RED?
Node-RED reicht. Simon nutzt nur Node-RED, ohne Home Assistant, openHAB oder Homematic. Er arbeitet seit Langem damit und schätzt, wie flexibel sich Shelly-Geräte über HTTP und MQTT einbinden lassen. Ein Umzug auf ein anderes System wäre ein eigener, spannender Test.