Arti­kel­se­rie: Ener­gie­wen­de ja – aber wie? 61: Dezen­tra­li­sie­rung durch Eigen­ver­sor­gung – Energiemanagement

Goliath Poldermolen. Foto: Uberprutser, CC-BY-SA-3.0-nl
Goliath Poldermolen. Foto: Uberprutser, CC-BY-SA-3.0-nl

Im letz­ten Kapi­tel hat­ten wir fest­ge­stellt, dass sich eini­ge Her­stel­ler nicht nur auf die Bereit­stel­lung der Solarbat­te­rien beschrän­ken, son­dern dar­über hin­aus auch kom­plet­te Pho­to­vol­ta­ik­an­la­gen (PV-Anla­ge) im Pro­gramm haben. Eine sol­che PV-Anla­ge besteht aus:

  • den Solar­zel­len auf dem Dach,
  • einem Wech­sel­rich­ter zur Anpas­sung der Gleich­span­nung der Solar­zel­len an die Wech­sel­span­nung des Net­zes und dem Anschluss an die Haus­in­stal­la­ti­on (Haus-Netz),
  • einer Solarbat­te­rie, mög­lichst DC-gekop­pelt (Kapi­tel 59), und
  • dem Anschluss an das öffent­li­che Strom­netz über einen Ein­spei­se­zäh­ler, oder einen kom­bi­nier­ten Zweirichtungs-Zähler.

Eine sol­che PV-Anla­ge wür­de auch ohne geziel­te Steue­rungs­ein­grif­fe, an einem guten Son­nen­tag, zunächst die Bat­te­rie auf­la­den und ein­ge­schal­te­te Strom­ver­brau­cher des Haus-Net­zes ver­sor­gen und als letz­tes dann noch über­schüs­si­ge Ener­gie in das öffent­li­che Netz ein­spei­sen. Sie wür­de aber nicht der Steue­rungs­stra­te­gie gerecht: mög­lichst viel Strom selbst ver­brau­chen und mög­lichst wenig ins Netz ein­spei­sen. Es kann hier­bei durch­aus sein, dass der gesam­te Eigen­be­darf, ein­schließ­lich der Bat­te­rie­la­dung, bereits in den Vor­mit­tags­stun­den gedeckt ist, und in der Mit­tags­zeit, bei höch­stem Ener­gie­an­ge­bot, nur noch die Netz­ein­spei­sung übrig bleibt. Hier hat aber der Gesetz­ge­ber einen Rie­gel vor­ge­scho­ben. Es dür­fen nicht mehr als 70% der Nenn­lei­stung einer PV-Anla­ge in das Netz ein­ge­speist wer­den, je nach Inan­spruch­nah­me bestimm­ter För­der­maß­nah­men nur 50%. In die­sem Fall könn­te ein Teil der bereit­ge­stell­ten Ener­gie nicht mehr genutzt werden.

Bereits die­se gesetz­li­che Vor­ga­be erfor­dert einen steu­ern­den Ein­griff in die Ener­gie­flüs­se. Für eine wirt­schaft­li­che Opti­mie­rung kann es des­halb sinn­voll sein, die Netz­ein­spei­sung in die Vor­mit­tags­stun­den zu legen, wenn das Ener­gie­an­ge­bot ohne­hin noch unter den zuläs­si­gen Gren­zen liegt. Die Deckung des Eigen­be­dar­fes ein­schließ­lich der Bat­te­rie­la­dung wird in die Stun­den des Über­an­ge­bo­tes gelegt, damit die­se Spit­ze nicht unge­nutzt bleibt. Man sieht, dass für die opti­ma­le Nut­zung einer PV-Anla­ge auch eine Vor­aus­pla­nung not­wen­dig ist. Eine Steue­rung die das lei­stet, wird nicht zu Unrecht auch als „Ener­gie­ma­nage­ment“ bezeich­net. Es gibt Syste­me auf dem Markt, die in der ersten Betriebs­zeit ein spe­zi­fi­sches Nut­zer­pro­fil ermit­teln und die­ses in die täg­li­che Steue­rungs­stra­te­gie ein­be­zie­hen. Es sind auch die ersten Syste­me in Betrieb, die sich über das Inter­net die täg­li­che Wet­ter­pro­gno­se abho­len, um sie in die Steue­rungs­stra­te­gie ein­zu­be­zie­hen. Denn nichts wäre ärger­li­cher, als wenn in Erwar­tung eines schö­nen Son­nen­ta­ges, in den Vor­mit­tags­stun­den die Netz­ein­spei­sung frei­ge­schal­tet wird, und Mit­tags, wenn man die Ener­gie­spit­ze für den Eigen­be­darf und die Bat­te­rie­la­dung nut­zen will, kommt die gro­ße Regenfront.

All die­se Steue­rungs­maß­nah­men haben das Ziel eine mög­lichst hohe Aut­ar­kie gegen­über dem Netz­be­zug zu errei­chen. Dar­un­ter ver­steht man wie viel Pro­zent des Strom­be­dar­fes durch Eigen­erzeu­gung gedeckt wer­den. (Mathe­ma­tisch: Aut­ar­kie­grad = (1 – Netzbezug/​Stromverbrauch) x 100%). Muss der gesam­te Bedarf aus dem Netz bezo­gen wer­den, ist der Aut­ar­kie­grad = 0%. Kann der kom­plet­te Eigen­be­darf aus der Kom­bi­na­ti­on PV-Anla­ge + Solarbat­te­rie gedeckt wer­den, ist der Aut­ar­kie­grad 100%. Aut­ar­kie ist somit ein direk­tes Maß dafür, um wel­chen Betrag sich die Strom­rech­nung für den Strom­be­zug aus dem Netz ver­rin­gert, wenn die Anga­be den­sel­ben Zeit­raum wie die Strom­rech­nung erfasst. Anga­ben zur Aut­ar­kie sind nur für den Zeit­raum infor­ma­tiv, über den sie ermit­telt wurden.

Für den wirt­schaft­li­chen Betrieb einer PV-Anla­ge ist es des­halb sinn­voll, die Ener­gie­auf­tei­lung auf die drei Zwei­ge Haus-Netz, Spei­che­rung in der Solarbat­te­rie und Ein­spei­sung in das öffent­li­che Netz an dem Ener­gie­an­ge­bot zu ori­en­tie­ren. Wäh­rend man die Zeit­punk­te für die Spei­che­rung und die Netz­ein­spei­sung frei wäh­len kann, muss das Haus-Netz aller­dings stän­dig ver­sorgt wer­den. Zwar ist nicht stän­dig ein Ener­gie­be­darf vor­han­den, aber es gibt Gerä­te, die, wenn sie sich auto­ma­tisch ein­schal­ten, auch sofort mit Ener­gie ver­sorgt wer­den müs­sen. Typi­sche Bei­spie­le hier­für sind Kühl- und Gefrier­ge­rä­te. Ande­rer­seits gibt es in jedem Haus­halt Gerä­te, bei denen der Ein­schalt­zeit­punkt nicht so rele­vant ist, sodass deren Betrieb gezielt in die Zeit eines hohen Ener­gie­an­ge­bo­tes gelegt wer­den kann. Typi­sche Bei­spie­le hier­für sind Wasch­ma­schi­nen, Spül­ma­schi­nen und Hei­zun­gen für Warmwasser-Boiler.

Die­se Ver­hält­nis­se sind in jedem Haus­halt unter­schied­lich und kön­nen sich auch ändern, z.B. durch neue oder ande­re Gerä­te. Die ent­spre­chen­den Steue­rungs­maß­nah­men könn­ten natür­lich alle manu­ell durch­ge­führt wer­den, wenn stän­dig eine Per­son anwe­send ist, die sich mit die­ser Pro­ble­ma­tik aus­ein­an­der setzt. In allen ande­ren Fäl­len soll­te die­se Auf­ga­be dem Ener­gie­ma­nage­ment über­tra­gen wer­den. Vor­aus­set­zung hier­für ist eine ent­spre­chen­de Soft­ware und die Mög­lich­keit die betref­fen­den Gerä­te gezielt ein­schal­ten zu kön­nen (Zusatz-Hard­ware). Die Soft­ware ist in eini­gen am Markt befind­li­chen Gerä­ten bereits Stan­dard. Sie muss bei Bedarf nur frei geschal­tet und auf die spe­zi­fi­schen Ver­hält­nis­se kon­fi­gu­riert wer­den. Die zusätz­li­che Hard­ware besteht aus ein­fa­chen fern-schalt­ba­ren Schalt­ele­men­ten, die zwi­schen die Anschluss­lei­tung der betref­fen­den Gerä­te und die Steck­do­se gesteckt wer­den. Damit kön­nen bestehen­de Anla­gen nach­ge­rü­stet oder, bei sich ändern­dem Gerä­te-Spek­trum, ange­passt werden.

All die­se Steue­rungs­maß­nah­men haben das Ziel eine mög­lichst hohe Aut­ar­kie zu errei­chen. Wel­che Aut­ar­kie­wer­te sind bei einer PV-Anla­ge, die auf den indi­vi­du­el­len Ener­gie­be­darf opti­miert ist, prak­tisch erreichbar?

In den Mona­ten April bis Okto­ber kön­nen über meh­re­re Tage in Fol­ge 100% erreicht wer­den, zuzüg­lich noch einer nen­nens­wer­ten Netz­ein­spei­sung. Bezo­gen auf einen Monat sind in den Mona­ten Mai bis August um 80% bis 85% rea­li­stisch. Zum Win­ter hin sinkt die Aut­ar­kie ab, auf 15% bis 20% von Novem­ber bis Febru­ar. Bezo­gen auf ein Kalen­der­jahr sind Mit­tel­wer­te von 60% bis 70% rea­li­stisch. Auch hier zeigt sich der posi­ti­ve Ein­fluss von Strom­spar­maß­nah­men und Strom­ef­fi­zi­enz (Kapi­tel 49 bis 52). Je gerin­ger der Eigen­ver­brauch ist, umso gerin­ger sind auch Auf­wand und Kosten, die man in eine PV-Anla­ge inve­stie­ren muss um hohe Aut­ar­kie­gra­de zu erzielen.

In den näch­sten Kapi­teln betrach­ten wir wei­te­re Aus­bau­mög­lich­kei­ten bis zu einem Not­be­trieb bei Netzausfall.

Die­ter Lenzkes
Bürger-für-Bürger-Energie
www​.bfb​-ener​gie​.de

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