Eigenverbrauch optimieren

Ausgangslage

Es bedarf schon starker Argumente, Energie nicht dort zu erzeugen, wo sie gebraucht wird.

Leider gibt es noch genügend Argumente für die gegenwärtige Netzstruktur. Die dezentrale, erneuerbare Energieversorgung kann einen vollständigen Systemwechsel noch nicht verkraften. Doch die Entwicklung der Erneuerbaren Energien ist auf gutem Wege.

Netzgekoppelte Systeme

Die meisten erneuerbaren Technologien, z.B. Photovoltaik (Solarstrom), Wind, Wasser, Biomasse können im kleinrahmigen Systemverbund eines Betriebes oder Haushaltes zur Energieversorgung des eigenen Bedarfes eingesetzt werden. Bei der Photovoltaik und der Windkraft ist dies jedoch nur möglich, wenn Produktions- und Verbrauchsphasen mit gleichartigem Produktionsvolumen übereinstimmen. Da dies in der Praxis nicht möglich ist, wurde mit dem Energieeinspeise-Gesetz (EEG) festgesetzt, dass der Anlagenbetreiber ein Recht auf vorrangige Einspeisung seines Stromes in das allgemeine Netz erhält und daraus wieder seinen Strombedarf decken kann.

Die bei der Photovoltaik bestehende Möglichkeit, im Rahmen des EEG "Eigenverbrauch" in Anspruch zu nehmen, ändert an der vorbeschriebenen Problematik grundsätzlich nichts. Das Verfahren ist das gleiche wie oben beschrieben, da der "Eigenverbrauch" ebenfalls vom Netzbetreiber zurückgekauft werden muss. Die Nutzung des Eigenverbrauches macht aber die Investition insgesamt ertragreicher, weil für den Anteil der Eigennutzung zusätzlich eine EEG-Vergütung gezahlt wird.

Inselnetzsysteme

Bei Insellösungen wird der erzeugte Strom direkt (ohne Umweg über das Netz) aus dem System heraus verbraucht. Der Tages- Nachtausgleich ist über einen Tagesspeicher möglich. Der saisonale Ausgleich (Sommer - Winter) benötigt Speicherkapazitäten von erheblicher Dimension. Damit sind Insellösungen ökonomisch und ökologisch oft nicht sinnvoll. Das Thema Insellösungen wird in einem gesonderten Beitrag behandelt.

Optimierung des Eigenverbrauches

Eigenverbrauch in Verbindung mit netzgekoppelten Systemen hat an Bedeutung gewonnen, weil der Großteil der Anlagenbetreiber inzwischen von dieser Möglichkeit von Beginn an Gebrauch macht und an einer möglichst optimalen Ausschöpfung interessiert ist. Wegen der zeitlich differenzierten Produktions- und Verbrauchsphasen ist es schwierig, die Eigenverbrauchsquote von durchschnittlich 30 % ohne zusätzliche Vorkehrungen zu verbessern. Die billigste Möglichkeit ist eine Veränderung des Verbraucherverhaltens. Die Verbraucher setzen ihre Geräte nicht nach Belieben in Gang, sondern ganz bewusst nur in den Zeiten, in denen die Photovoltaikanlage produziert. Verbraucher, die ihre Lebensaufgabe in der Überwachung ihres Stromverbrauches sehen (solche gibt es!), haben damit keine Schwierigkeiten, die anderen fragen nach Optimierungs-Hilfsmitteln. Und diese gibt es inzwischen in größerer Zahl auf dem Markt.

Hilfsmittel (sog. "Intelligente Systeme")

Z.B. der Sunny Home Manager: Er analysiert und optimiert den Eigenverbrauch, d.h. über bis zu 10 Funksteckdosen schaltet er handelsübliche Haushaltsgeräte ein, wenn die PV-Anlage produziert. Er erstellt PV-Produktionsprognosen (Abstimmung mit Wetterdaten), analysiert das übliche Verbraucherverhalten und stellt diese den Produktionsdaten gegenüber. Auf der Basis dieser Parameter wird der Solarstrom in einen Zwischenspeicher geladen bzw. aus ihm entnommen. Damit ist eine Eigenverbrauchsquote von bis zu 45 % erzielbar, mit Zwischenspeicher sogar bis 65 %. Darüber hinaus verfügt das System über weitere Highlights. Das System wurde auf der Intersolar 2011 vorgestellt und war im Dezember 2011 noch nicht auf dem Markt. Nähere Einzelheiten siehe http://www.sma.de/

Speicher

Systeme, die Überschüsse aus der Solarstromproduktion für den späteren Eigenverbrauch speichern, sind bereits auf dem Markt vorhanden. Derzeit dominieren noch Batterien, Lösungen auf anderen technologischen Grundlagen befinden sich in der Entwicklung.

Eine Regelung leitet die Überschüsse in die Batterie, solange bis diese voll ist. Danach werden die weiteren Überschüsse entweder in das Netz eingespeist oder der Regler fährt die Solaranlage im Extremfall herunter. Unterschreitet die Photovoltaikleistung wieder den Bedarf, deckt der Batteriespeicher das Defizit. Bei leerer Batterie wird die Versorgung vom Netz gesichert. In Verbindung mit einer geschickten Verlagerung von Verbrauch lässt sich der Eigenstromverbrauch erheblich optimieren.

Der Batteriebetrieb hat noch erheblichen Innovationsbedarf. Die Kosten eines leistungsfähigen Akkumulators belaufen sich etwa auf den Preis der übrigen gesamten Photovoltaikanlage.

Die Grafik zeigt das Schema eines netzgekoppelten Photovoltaiksystems mit thermischer Nutzung der Überschüsse (Hanser-Verlag).

Thermische Nutzung

Eine andere Möglichkeit, den Eigenverbrauch zu erhöhen, ist die thermische Nutzung. Ein einfacher Heizstab speist dabei die photovoltaischen Überschüsse in einen bestehenden Wärmespeicher ein. Das rechnet sich, wenn die eingesparten Brennstoffkosten höher sind als die Vergütung aus der Netzeinspeisung. Das Netz sorgt wiederum für einen Ausgleich, wenn der Wärmespeicher voll oder der Photovoltaikstrom nicht ausreicht. Die Zusatzkosten der Investition sind relativ niedrig, wenn der Wärmespeicher technisch für die Einführung eines Heizstabes eingerichtet ist.

Die Grafik zeigt das Schema eines netzgekoppelten Photovoltaiksystems mit Batteriespeicher zur Erhöhung des Eigenverbrauchsanteils (Hanser-Verlag).