Ertrag, Verbrauch und Einspeisung im Einklang

Eine Photovoltaikanlage bedarf einer erheblichen Investition. Damit sie sich rechnet, sollte der Solarstrom so sinnvoll wie möglich eingesetzt werden. Dies erfordert ein möglichst präzises Austarieren des Verhältnisses von Stromertrag, Eigenverbrauch, Einspeisung und Strombezug. Eine notwendige Voraussetzung dafür ist, dass die Gegebenheiten der Anlage sowie des Stromverbrauchs im Haushalt möglichst genau bekannt sind. Für den Fall, dass eine Anlage hier keine Informationen bietet, hat ein Startup-Unternehmen in der Schweiz eine Lösung entwickelt, die nach eigenem Bekunden des Herstellers mit wenig Aufwand installiert werden kann.

„Besitzer von privaten Photovoltaikanlagen hätten deutlich mehr Nutzen von ihrem System, wenn sie den Verlauf von Solarproduktion und eigenem Verbrauch detailliert verfolgen könnten“, sagt Pascal Gilbert, Gründer der Startup-Firma VehiGy GmbH in Frauenfeld (Schweiz). Das ursprünglich auf die Optimierung des Batterie- und Energiemanagements von Elektrofahrzeugen ausgerichtete Unternehmen beschäftigt sich jetzt intensiv mit der Erfassung von Betriebsdaten privater Solaranlagen und hat hierfür Lösungen entwickelt, die für viele Betreiber von PV-Anlagen interessant sein dürften. Deren Problem besteht mitunter darin, dass sie nur wenig bis gar nichts darüber wissen, wie in ihrem Haushalt die Verläufe von Solarproduktion einerseits und Stromverbrauch andererseits konkret aussehen. Als einzige gesicherte Information steht dabei lediglich die periodische Abrechnung mit dem Stromversorger zur Verfügung, die jedoch nur die am Zähler saldierten Kilowattstunden an geliefertem bzw. bezogenem Strom ausweist. Menge und zeitlicher Verlauf der tatsächlich erzeugten sowie der selbst verbrauchten solaren Produktion bleiben jedoch weitgehend unbekannt, sodass dem Anwender keine ausreichende Grundlage für die optimierte Nutzung seines Systems zur Verfügung steht.

Individuelle Anpassung
„Die Vielfalt an Tarifen, an Installationszeitpunkten der Solaranlage und sons­tiger Bestimmungen hat zur Folge, dass es keine Patentrezepte geben kann“, ergänzt Gilbert. Daher müsse bei jeder Anlage eine individuell an die spezifische Situation angepasste Strategie gewählt werden. Bei Altanlagen, deren Vergütungssätze in Deutschland für die Einspeisung teilweise noch bis zu 50 Cent pro kWh erreichen, ist es wirtschaftlich sinnvoll, den Solarstrom nicht selbst zu verbrauchen, sondern so viel wie möglich an den Versorger zu verkaufen. Für den Eigenverbrauch greifen die Kunden solcher „Altverträge“ dann auf den wesentlich günstigeren Strom aus dem Versorgungsnetz zurück. Ganz anders stellt sich dagegen die Lage dar, wenn die Vergütungssätze – wie heute üblich – deutlich unterhalb dem aktuellen Bezugspreis liegen. Im Falle seiner eigenen Anlage erhalte Gilbert für Solarstrom pro kWh lediglich 6,43 Cent, während ihm Netzstrom mit 23 Cent/kWh bzw. bei Niedertarif 0,14 Cent/kWh in Rechnung gestellt werde. In solchen Fällen ist es lohnenswert, möglichst viel Solarenergie selbst zu verbrauchen, statt auf den wesentlich teureren Strom aus dem Versorgungsnetz zurückzugreifen.
Gilbert: „Hier ist ein Feintuning sinnvoll.“ Um dies optimal durchführen zu können, benötige man jedoch möglichst genaue, d.h. zeitlich hoch aufgelöste Informationen über Solarproduktion und Stromverbrauch der eigenen Liegenschaft.

Präzise, ständig aktualisierte Daten
„Genau das leistet eine von uns entwickelte kleine Box, die im Zählerkasten ins­talliert werden kann“, setzt Gilbert hinzu. Das Gerät erfasst in kurzen Abständen von 5 Minuten die aktuellen Strom- und Spannungswerte am Wechselrichter der Solaranlage sowie am Stromzähler und übermittelt diese anschließend an einen Internetserver. Die Abspeicherung im Internet erfolgt laut dem Entwickler auch deshalb, um Datenverluste bei Stromausfällen zu vermeiden. Auf dem Server werden die Zahlen archiviert und stehen dem Anwender zur Auswertung zur Verfügung. „Die Box kann hierfür mit heutigen modernen elektronischen Zählern direkt über deren Schnittstellen Daten austauschen. Da, wo dies nicht möglich ist, kann die Messung ersatzweise mittels Stromzangen vorgenommen werden“, erläutert Gilbert. Die Kommunikation im Gebäude erfolgt wahlweise drahtgebunden über RS 485-Schnittstellen oder über ein 433-Mhz-Funknetzwerk. Der Anwender kann seine Daten jederzeit vom ­Server kennwortgeschützt abrufen und für unterschiedliche Zeiträume optisch darstellen. Für die Zukunft sei angedacht, diese Daten auch noch mit individuellen Tarif­informationen zu ergänzen, sodass der Anwender auch eine direkte Information über den finanziellen Status seiner Anlage erhalte. Zusätzlich kann die Box dem Besitzer über ein farbiges LED-Display optische Informationen über den Status von Solarproduktion und Verbrauch der letzten Viertelstunde melden sowie Verbraucher mithilfe von Zusatzmodulen direkt ein- oder ausschalten.

Home-Energiemanagement
„Damit und mit den Informationen über typische Tagesverläufe kann der Anwender sein eigenes Verbrauchsmuster optimal an die Gegebenheiten anpassen“, sagt Gilbert. In seinem Fall lasse er beispielsweise die 450-W-Wärmepumpe seines Warmwasserbereiters automatisch einschalten, sobald der Energieüberschuss der Solaranlage 400 W überschreitet, und wieder abschalten, wenn mehr als 300 W vom Netz bezogen werden. Weitere Verbraucher, die über Relaiskontakte oder Funksteckdosen betätigt werden können, seien z. B. Ladegeräte für E-Fahrzeuge oder Waschmaschinen mit mittlerem bis hohem Stromverbrauch, die nur für begrenzte Zeiträume am Tag betrieben werden. Natürlich müsse man dabei Besonderheiten beachten: Wenn man eine Wasch- oder Spülmaschine einmal eingeschaltet habe, so sollte diese auch bis zum Ende durchlaufen, selbst wenn sich die Sonnenstromproduktion zwischenzeitlich durch Bewölkung stark reduziert. Wenn man die Wettervorhersagen beachte, liege man in der Mehrzahl der Fälle richtig, sodass Geld gespart werde. Gilbert: „Die von der Box gelieferten Daten machen es möglich, den Tagesrhythmus des elektrischen Verbrauchs so auf das Aufkommen an Solarstrom abzustimmen, dass ein Grad an Nutzung der Stromressourcen erreicht werden kann, der ohne diese Informationen gar nicht denkbar wäre.“

„Phoenix“-Gehäuse
„Als Tipp für andere Start-Up-Unternehmen möchte ich noch die Vorteile hervorheben, welche uns die Phoenix Contact-Gehäuse geboten haben“, bilanziert Gilbert. Gerade in dieser Phase extrem begrenzter finanzieller Möglichkeiten sei es wichtig, dass man von Anfang an und sozusagen ab Stückzahl eins seine Entwicklung in einem voll professionellen, normgerechten Package anbieten könne, das ohne Gebastel auch vom normalen Installateur in einen Standard-Schaltschrank eingebaut werden kann. Nach längerer Suche nach einem passenden Lieferanten habe er mit der Gehäuseserie „BC“ genau das gefunden, was man brauchte. Besonders interessant sei für ihn die modulare Erweiterbarkeit dank des in die Hutschiene passenden „HBUS“-Verbinders. Dies ermögliche es ihm, seinen Kunden das System auf dem derzeitigen Entwicklungsstand anzubieten und ihnen gleichzeitig die Option auf künftige modulare Erweiterungen offenzuhalten. Zudem sei diese Gehäuselösung bei künftigem Wachstum der Firma von den Stückzahlen her problemlos weit nach oben skalierbar. Auch unterstütze Phoenix Contact ihn als Entwickler noch durch weitere Leistungen wie z.B. die Verfügbarkeit von 3-D-CAD-Daten der Gehäuse, sodass er ­bereits während der Entwicklung direkt am Bildschirm die Platzverhältnisse überprüfen und mögliche Kollisionen vermeiden konnte.

www.vehigy.com
www.phoenixcontact.com