PV-Energie Energiemanagementsystem für Photovoltaikanlagen: So nutzen Sie Ihren PV-Strom effizient

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Wer sich für eine PV-Anlage entschieden hat und PV-Strom einspeist, weiß, dass die Vergütung dafür endlich ist. Das Erneuerbare Energien Gesetzt (EEG) schreibt eine Vergütungszeit von 20 Jahren vor. Langsam, aber sicher sind immer mehr Anlagen davon betroffen, dass die Vergütung für ihren eingespeisten Strom auslaufen. Welche Optionen gibt es, mit dem Energiemanagementsystem Photovoltaik den erzeugten Strom weiterhin effizient zu nutzen?

Das Aufgabenfeld von Installationsbetrieben für PV-Anlagen ändert sich gerade grundlegend. Neben der normgerechten Einbindung der Anlage am Netzanschlusspunkt kommen immer neue Kundenanfragen und Themengebiete dazu. Waren es in der Vergangenheit vor allem Fragen zu den Themen Anmeldung und Steuerrecht, sind es heute Fragen zum Gesamtsystem. Durch die Sektorenkopplung mit Wärme und Elektromobilität müssen neue Verbraucher in das System integriert werden.

Um diese Verbraucher lokal zu versorgen, sind größere Erzeugungsanlagen notwendig. Darüber hinaus steigt die Anfrage nach Batteriespeichern. Hierzu ist die systemseitige Kopplung mit leistungsfähigen Energiemanagementsystemen von großer Bedeutung, und auch für die Elektromobilität ist ein Energiemanagementsystem wichtig. Es sorgt dafür, dass die Ladekurve mit der Erzeugung abgestimmt ist. Vergleichbares gilt für Wärmepumpen. Zudem müssen Blockheizkraftwerke als Erzeugungseinheiten mit kombinierter Bereitstellung von Strom und Wärme in diesen Systemen berücksichtigt werden können.

Energiemanagementsystem Photovoltaik: Systemansatz und Stromkosten

Steigt der Installationsumfang von einer PV-Anlage zu einem Stromerzeugungssystem mit Sektorenkopplung, wird auch der Investitionsumfang schnell deutlich größer. Deswegen spielen für die Kunden die Langlebigkeit, Flexibilität und Erweiterbarkeit des Systems eine große Rolle. Dadurch – und erst recht, wenn Bestandsanlagen ins Spiel kommen – stehen Installateure bereits heute vor Rückfragen zu Post-EEG-Anlagen. Anhand der der Zubauraten seit Beginn der PV-Industrie in Deutschland um die 2000er Jahre bis heute lässt sich sehr gut sehen, dass mit diesem Jahr die Nachfrage ältere PV-Anlagen nach einem sinnvollen Weiterbetrieb stetig ansteigen wird.

Weiterbetrieb als Volleinspeiser

Die grundsätzlich gute Nachricht: Die PV-Anlagen können weiterbetrieben werden, zumindest bis zum 31.12.2027. Hierbei gilt, dass Anlagen ab 100 kWp über ein intelligentes Messsystem verfügen müssen, das eine stufenlose Fernsteuerbarkeit zulässt. Der eingespeiste Strom wird mit dem Marktwert Solar vergütet. Dieser schwankt auch aufgrund der aktuellen politischen Entwicklung sehr stark und liegt im Monatsmittel zwischen 1 und 27 ct. Daher ist das Ertragspotenzial durchaus gut, allerdings volatil. Denn gerade in den Sommermonaten kann es bei einem Überschuss durch Strom aus erneuerbaren Energien zu sehr niedrigen Marktwerten kommen. Ein wirtschaftlicher Weiterbetrieb ist in den meisten Fällen dennoch möglich, da die Anlagen mittlerweile abgeschrieben sind. Diesbezüglich sind Aufwände für die Pacht (zum Beispiel von Dachflächen) zu berücksichtigen.

Weiterbetrieb mit Eigenverbrauch

Für Anlagenbetreiber, die mehr aus ihrer PV-Anlage holen wollen und bereit sind zu investieren, ist im Energiemanagementsystem Photovoltaik das Thema Erhöhung des Eigenverbrauchs interessant. Hierzu müssen Lasten eingebunden werden, die vorzugsweise tagsüber und/oder im Sommer die höchsten Verbräuche aufweisen. Diese variablen Lasten sollten sich an der Erzeugungskurve der PV-Anlage orientieren. Das ist beispielsweise mit Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Kälteanlagen oder Wärmepumpen gut möglich. Bei Elektrofahrzeugen ist der Speicher bereits integriert. Bei Wärmepumpen kann die Energie über die Masse des Hauses oder Warmwasserspeicher gespeichert werden, um die zeitlichen Unterschiede zwischen Erzeugung und Verbrauch zu glätten.

Stehen zu wenige variable Lasten bereit, ist ein stationärer Batteriespeicher eine gute Lösung. Damit lässt sich die bei Tag erzeugte Energie speichern und nachts nutzen, unabhängig von den angeschlossenen Verbrauchern. Wichtig für die Wirtschaftlichkeit ist eine gute Dimensionierung des Batteriespeichers. Er kann hervorragend tageszeitliche Schwankungen zwischen Erzeugung und Verbrauch ausgleichen. Im Sommer wird er bei viel Erzeugung und 14 h Tageslänge selten leer, wohingegen Batteriespeicher im Winter aufgrund der geringen Erzeugung nur gelegentlich vollgeladen werden. Optimal ausgelegte Speicher erreichen im Jahr circa 220 bis 250 Vollzyklen, das heißt rechnerisch eine vollständige Ladung und Entladung.

Energiemanagementsystem Photovoltaik: Wechsel in die Direktvermarktung

Unter Direktvermarktung versteht man, den direkten Verkauf von selbst erzeugtem Strom an der Strombörse. Der Wechsel in die Direktvermarktung ist typischerweise für Anlagen größer 100 kWp relevant, weil diese dazu verpflichtet sind. Solche Anlagen sind bei den zurzeit aus dem EEG fallenden PV-Anlagen eher selten. Aber auch für kleinere und natürlich für neue PV-Anlagen ist diese Variante durchaus interessant, da die Direktvermarktung eine gute Alternative zum Eigenverbrauch darstellt. Für die Direktvermarktung ist die Anbindung an ein Direktvermarktungsportal erforderlich, und die Regelbefehle dieses Portals müssen über den Erzeugungsanlagenregler zuverlässig umgesetzt werden. Hier bietet sich ein Energiemanagementsystem an, dass die Kommunikation zwischen Erzeuger, der PV-Anlage und den Direktvermarkter übernimmt. Dafür ist eine VPN-Verbindung notwendig (im Idealfall ist diese Funktion im Energiemanagementsystem bereits integriert).

Stromlieferverträge PPA

Neben der Direktvermarktung sind prinzipiell auch Stromlieferverträge (PPA) denkbar. Hierbei kauft ein Kunde die komplette Strommenge der PV-Anlage ab. Als zertifizierter EZA-Regler und mit flexibler Modbus TCP Kommunikation erfüllt zum Beispiel das Energiemanagementsystem von Solar-Log grundsätzlich alle Anforderungen zur Anbindung an ein PPA-Vermarktungsmodell.

Die frühen EEG-Anlagen waren aufgrund der hohen Einspeisevergütung fast ausnahmslos Volleinspeiseanlagen. Dementsprechend ist zur Nutzung für den Eigenverbrauch oftmals eine Änderung der Installation erforderlich. Bei Post-EEG-Anlagen reicht hierfür zumeist ein Zweirichtungszähler am Netzverknüpfungspunkt aus.

Energiemanagementsystem Photovoltaik: Anlage ersetzen

Für die Weiternutzung der PV-Anlage ist natürlich auch der Anlagenzustand entscheidend. Bedenkt man, dass vor 20 Jahren Modulwirkungsgrade von 14 % bereits sehr gut waren, bringen heutige Hochleistungsmodule einen Wirkungsgrad von über 22 % und sind damit mehr als die Hälfte leistungsfähiger. Berücksichtigt man zusätzlich noch die technologische Entwicklung von Modulen und Wechselrichtern sowie eine Degradation der alten Module von circa 20 %, ist eine Verdopplung des jährlichen Energieertrages auf gleicher Fläche durchaus denkbar. Um hierbei eine Erweiterung des Netzanschlusses zu vermeiden, kann mit einer Pav,e-Überwachung eine Anlage installiert werden, die die Leistung des Netzanschlusses übersteigt.

Wie geht es weiter?

Mit Redispatch 2.0 gab es bereits Auflagen für die Fernsteuerbarkeit von PV-Anlagen ab 100 kWp. Das wird sich in den nächsten Jahren weiter verschärfen. Über Redispatch 3.0 sollen auch kleine Anlagen von der Ferne abgeregelt werden können. Entscheidend dafür wird der Roll-out von Smart-Meter-Gateways sein. Momentan sind auch zeitbasierte Stromtarife im Gespräch. Schon heute gibt es einzelne Anbieter, die stundenbasierte Tarife anbieten, welche den Börsenpreis direkt an den Kunden weitergeben. Damit kann man über die Flexibilisierung des Verbrauchs Geld sparen. Das greift auch das Energiemanagementsystem Solar-Log auf. Über die zeitbasierte Funktion können Verbraucher bevorzugt in bestimmten Zeitfenstern geschaltet werden.

Energiemanagementsystem Photovoltaik: Zusammenfassung

Mit den vorgenannten Überlegungen wurde gezeigt, dass es im Energiemanagementsystem Photovoltaik auf die Systembetrachtung ankommt. Verbrauchs- und Erzeugungswerte müssen bekannt sein und deren Visualisierungen vereinfachen die Bewertung erheblich. Egal, für welche Lösung man sich entscheidet, ein Energiemanagementsystem hilft bei der netzkonformen Anbindung der Anlage an das öffentliche Stromnetz genauso wie bei der Direktvermarktung oder dem Lastmanagement. Durch die Kompatibilität zu zahlreichen Komponenten können die Energieerzeugungssysteme nach eigenen Wünschen gestalten. Auch bei Repowering oder Anlagenerweiterungen können so alle Daten gemeinsam in einem Portal visualisieren.