Solare Datensysteme – Whitepaper

2012 lieferten Solarkraftwerke mit einer Leistung von 32 Gigawatt (GW) rund fünf Prozent des deutschen Stroms. Bleibt das Ausbautempo bei mehr als sieben Gigawatt pro Jahr wie 2010, 2011 und 2012 ist Ende 2015 über 52 GW Solarleistung installiert. Doch mit dem Wachstum sinken die Vergütungen stetig und bei 52 GW werden die Förderungen ganz eingestellt. Dabei bietet die Eigenstrom-Nutzung schon heute einen Lösungsweg, der den PV-Strom dauerhaft und ohne Einspeisevergütung interessant macht.

Noch zögern viele Anlagen-Besitzer ihren PV-Strom selbst zu nutzen. Die häufigsten Gründe sind mangelndes Wissen über die praktische Umsetzung und die Befürchtung, dass das Verbrauchsverhalten grundlegend umgestellt werden muss. Solche Bedenken sind nur zum Teil begründet und können mithilfe eines intelligenten Energie-Managementsystems entkräftet werden. Dank einer automatischen Steuerung der Verbraucher, vereinfachen diese Systeme die Eigenstromnutzung erheblich und sind damit auch für berufstätige Energieerzeuger interessant. Ein solches System bietet z.B. die Solare Datensysteme GmbH mit ihrem Datenlogger Solar-Log™ zur PV-Anlagenüberwachung und -steuerung.

Besonderheiten Kleinanlagen unter 30 kWp
Gerade für Privathaushalte, die oftmals eine kleine PV-Dachanlage besitzen und hohe Strompreise bezahlen müssen, ist die Eigenstromnutzung interessant. In diesen Fällen müssen alle Anlagen unter 30 kWp, die ab dem 01.01.12 installiert wurden, nach den Einspeisemanagement-Vorgaben des „EEG 2012“ ausgerüstet sein. Das bedeutet für den Anlagenbesitzer, dass er wählen kann zwischen: einer flexiblen Steuerung der Einspeiseleistung durch die jeweilige EVU oder einer fixen Kappung der eingespeisten Energie auf 70% der angeschlossenen Modulleistung. Bei Ersterem entstehen dem Betreiber zusätzliche Kosten, da für die ferngesteuerte Regelung der Anlage weitere Technik benötigt wird. Dagegen liegt der Leistungsverlust, der bei einer Reduzierung der Einspeiseleistung auf 70% entsteht, im Schnitt zwischen 3 und 5%. Einen einfachen Weg, diese Verluste zu vermeiden ohne zusätzliche Technik zur flexiblen Steuerung, bietet den Betreibern der Eigenverbrauch. Hierbei wird die erzeugte Energie, die über den 70% liegt, direkt im Haushalt verwendet.

Gezielte Energie-Steuerung
Jörg Karwath, Geschäftsführer und Leiter Technologie beim Monitoring-Hersteller Solare Datensysteme GmbH, erklärt dazu: „Eine Reglementierung auf 70% der DC-Leistung erlaubt die Berücksichtigung des Eigenstromverbrauchs, da sich die „70 % -Regelung“ auf den Einspeisepunkt bezieht. Es ist also erlaubt, mehr AC-Leistung am Wechselrichter zu erzeugen, wenn gewährleistet ist, dass diese Mehrleistung im jeweiligen Haushalt oder Betrieb verbraucht wird.“ Der Vorteil wird an einem praktischen Beispiel deutlich: Eine Anlage mit 10 kWp muss auf eine Leistung von 7 kWp begrenzt werden. Wird mittags ein Verbraucher, etwa der Herd mit 600 W Stromverbrauch eingeschaltet, kann der Wechselrichter 7,6 kWp in Wechselstrom umwandeln. Ein entsprechendes Monitoringsystem, wie der Datenlogger „Solar-Log™“ in Kombination mit einem Stromzähler sorgt dann dafür, dass am Einspeisepunkt weiterhin lediglich 7 kWp ankommen. Aufgrund der stetig steigenden Strompreise ist es durchaus sinnvoll so viel PV-Energie wie möglich selbst zu verbrauchen. Die fixe Einstellung am Einspeisepunkt auf 70% dient dann quasi als Sicherheit für Tage an denen kaum Eigenverbrauch vorhanden ist – wie z.B. im Urlaub.

Erzeugung und Verbrauch darstellen
Zur effektiven Eigenstromnutzung zählt neben der Stromerzeugung und der Energie-Steuerung die gezielte Schaltung der Stromverbraucher. Hier kommt neben dem Steuerelement ein Stromzähler zum Einsatz, der sowohl für die Messung als auch für die Aufzeichnung des Stromverbrauchs verantwortlich ist. Den aktuellen Stromverbrauch übermittelt der Stromzähler dann an ein zentrales Steuerelement wie den Datenlogger Solar-Log™. Die momentane Stromproduktion und der Verbrauch werden anschließend in einer übersichtlichen Grafik dargestellt. Anhand dieser Grafik lässt sich auf einen Blick erkennen, ob genügend Sonneneinstrahlung vorhanden ist, um einen Verbraucher zu starten. Alternativ zu einem externen Stromzähler gibt seit Kurzem den Solar-Log™ Meter. Bei diesem Modell ist der Stromzähler im Monitoring-Gerät bereits integriert, was deutlich Installationszeit und Kosten spart. Mit dem Solar-Log™ Meter lassen sich bis zu zwei dreiphasige Leitungen einzeln oder gekoppelt überwachen und darstellen.

Intelligente Steuerung der Stromverbraucher
Neben der Darstellung des Ertrags bieten die Solar-Log™ Modelle die Möglichkeit, Stromverbraucher wie z.B. Wärmepumpen automatisch zu- bzw. abzuschalten. Hierbei nutzt der Datenlogger die Spitzenleistungszeiten der Photovoltaikanlage, indem er mehrere Stromverbraucher zuschaltet, wenn ein vorkonfigurierter Schwellenwert überschritten wird. Zusätzlich zu einem Schwellenwert können auch Tageszeiten und Mindestlaufzeiten individuell eingestellt werden.
Die Überwachung und Steuerung der Verbraucher erfolgt dann über Netzwerk-Stromsteckdosen, auch Smart Plugs genannt. Diese messen den Verbrauch der angeschlossenen Endgeräte und senden die Messwerte an den Solar-Log™. Jede einzelne Steckdose kann daraufhin in der Grafik des Gesamtverbrauchs angezeigt werden.

Praktische Umsetzung der Energiesteuerung
In der Praxis sieht das folgendermaßen aus: Beispielsweise wird ein Warmwasserbereiter mit Beginn der PV-Stromproduktion eingeschaltet und bleibt den Tag über aktiv. Steigt die Stromproduktion zum Mittag hin an, werden weitere Verbraucher wie etwa Klimageräte automatisch zugeschaltet. Handelt es sich um einen bedeckten, sonnenarmen Tag, startet der Warmwasserbereiter trotzdem zu einer voreingestellten Uhrzeit. In dem Fall wird er dann mit konventionellem Strom betrieben. Das Gleiche gilt für einen wechselhaften Tag. Sobald die PV-Stromproduktion zurückgeht, wird Fremdstrom verwendet.
Die optimale Energieausbeute
Die Eigenverbrauchsquote erfolgreich gesteigert hat auch Familie Ensinger aus Albstadt. Ihre 4 kW große PV-Dachanlage wurde im Juni 2012 installiert und produziert an guten Tagen bis zu 3,3 kW Strom. „Wir haben uns für die 70%-Regelung beim Thema Einspeisemanagement entschieden, da wir gerade auch mittags den PV-Strom nutzen. Nun speisen wir die maximal mögliche PV-Energie mit 2,8 kW ein und nutzen die übrige Energie etwa zum Kochen oder um die Wäsche zu waschen.“ Die Firma Solera GmbH installierte die Anlage sowie das Überwachungs- und Steuerungssystem Solar-Log™ bei Familie Ensinger. Leiter Solera Frank Stehle: „Wir haben mit der Kombination aus PV-Energie einzuspeisen und einen Anteil davon selbst zu nutzen bis jetzt positive Erfahrungen gemacht. Besonders da es eine preiswerte Lösung ist, die eine sehr gute Energienutzung erlaubt.“
Mit einer effektiven Energie-Steuerung ist auch bei sinkenden Einspeisetarifen die PV-Strom-Erzeugung lohnenswert. Kommen zukünftig noch kostengünstige Speichermedien dazu gibt es eine lohnenswerte Gesamtlösung für die Eigenstromnutzung. Dabei ist auch der Gedanke an autarke Fertighäuser nicht mehr ganz fern.

Text: Vivian Pleul, Dipl. Wirt.-Ing. , Pressereferentin Solare Datensysteme GmbH
Bilder: Solare Datensysteme GmbH

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