Stromspeicher wirken steigender Netzbelastung entgegen
Die Elektrifizierung von Wärmeversorgung und Mobilität ist entscheidend für das Erreichen neuer Klimaschutzziele. Der steigenden Leistung neu installierter Photovoltaik-Anlagen auf privaten Hausdächern steht die Zunahme der Stromnachfrage durch Wärmepumpen und Elektroautos gegenüber. Eine aktuelle Analyse von EUPD Research zeigt, dass der Einsatz von Stromspeichern im Haushalt sowohl die Einspeisung von Solarstrom als auch die Bezugsspitzen aus dem Stromnetz deutlich verringert.
Mit der aktuellen Novellierung des Klimaschutzgesetzes und der darin verankerten Zielstellung, Klimaneutralität in Deutschland bis zum Jahr 2045 zu erreichen, hat eine umfangreiche politische und gesellschaftliche Debatte begonnen.[1] Als zentrale Prozesse dieser umfassenden Energiewende gelten der weitere Ausbau der erneuerbaren Energien sowie die Elektrifizierung des Wärme- und des Mobilitätssektors. Im Alltag werden diese Entwicklungen schon deutlich sichtbar: Ende April erreichte der Bestand an reinen Elektro-Pkw (BEV) die Marke von 400.000.[2] Strombasierte Heizungen erfreuen sich im Neubau immer größerer Beliebtheit und stellten im Jahr 2019 bereits die Mehrzahl der Heizungsanlagen in Neubauten.[3]
Für die privaten Haushalte verändert sich im Kontext der Elektrifizierung der Energiebedarf: Anstelle von Gas zum Heizen und Kochen sowie Benzin oder Diesel beim Pkw wird ausschließlich Strom eingesetzt. Für einen durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalt wird sich damit der Strombedarf etwa verdreifachen. Besteht die Möglichkeit zum Betrieb einer eigenen Photovoltaik (PV)-Anlage, so ist dies sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Gesichtspunkten äußerst interessant. Der Gesetzgeber hat dem steigenden Strombedarf ebenfalls bereits Rechnung getragen und im EEG 2021 die umlagebefreite Menge des Eigenverbrauchs auf 30 MWh angehoben. Die Wirkung dieser Novellierung lässt sich eindrucksvoll an den Neuinstallationen von PV-Anlagen über 10 kWp ablesen.
Eine Analyse des Bonner Beratungsunternehmens EUPD Research im Auftrag des Stromspeicher-Spezialisten E3/DC zeigt, dass die Anzahl an neu installierten PV-Anlagen mit einer installierten Leistung zwischen 10 und 30 kWp nach der EEG-Novellierung deutlich zugenommen hat. Am stärksten sticht hierbei das Anlagensegment von 10 bis 15 kWp hervor. Im Vorjahresvergleich sind die Neuinstallationen hier im Januar und Februar jeweils um etwa 200 Prozent, im März sogar um über 500 Prozent angestiegen.
„Die Veränderungen der Photovoltaik-Neuinstallationen im Kontext der Anpassung der Eigenverbrauchsgrenzen im EEG 2021 sind Ausdruck der Beschränkungen der Energiewende durch vorherrschende Rahmenbedingungen. Sowohl Bürgerinnen und Bürger als auch die Wirtschaft zeigen deutlich mehr Engagement und tätigen Investitionen, wenn der gesetzliche Rahmen dies zulässt.“, kommentiert Dr. Martin Ammon, Geschäftsführer der EUPD Research.
Mit der Elektrifizierung von Wärme und Mobilität nimmt der Stromverbrauch im Haushalt und damit die Anforderungen an die Bereitstellung des Stroms über das Stromnetz deutlich zu und es besteht die Herausforderung, Stromangebot und -nachfrage in Einklang zu bringen. Während eine PV-Anlage im Sommerhalbjahr zur Mittagszeit die höchste Stromerzeugung leistet, besteht der größte Bedarf eines strombasierten Heizsystems im Winterhalbjahr und das Elektrofahrzeug wird bei Berufspendlern am Abend oder nachts geladen.
Mit der Elektrifizierung von Wärme und Mobilität nimmt der Stromverbrauch im Haushalt und damit die Anforderungen an die Bereitstellung des Stroms über das Stromnetz deutlich zu und es besteht die Herausforderung, Stromangebot und -nachfrage in Einklang zu bringen. Während eine PV-Anlage im Sommerhalbjahr zur Mittagszeit die höchste Stromerzeugung leistet, besteht der größte Bedarf eines strombasierten Heizsystems im Winterhalbjahr und das Elektrofahrzeug wird bei Berufspendlern am Abend oder nachts geladen.
Der Vergleich von Einspeisung und Netzbezug in einem Einfamilienhaus mit PV-Anlage und Elektro-Pkw zeigt die Wirkung eines Stromspeichers in zwei verschiedenen Nutzungsweisen. Im Fall 1 (ohne Ergänzung eines Speichers) speist die Solaranlage den Großteil des generierten Stroms in das Netz ein und erreicht am frühen Nachmittag das Maximum mit 7,2 kW. Nach Beendigung des Arbeitstags beginnt um 18 Uhr das Laden des Elektroautos. Trotz der anhaltenden Solarstromproduktion reicht diese nicht zur Ladung des E-Autos aus, was eine sprunghafte Zunahme des Bezugs aus dem Stromnetz bedeutet. Nach Abschluss der Ladung des Elektroautos steht noch ein wenig Überschussstrom zur Einspeisung zur Verfügung, bevor nach Sonnenuntergang die Solarstromproduktion endet und der Netzbezug wieder startet.
Der Vergleich von Einspeisung und Netzbezug in einem Einfamilienhaus mit PV-Anlage und Elektro-Pkw zeigt die Wirkung eines Stromspeichers in zwei verschiedenen Nutzungsweisen. Im Fall 1 (ohne Ergänzung eines Speichers) speist die Solaranlage den Großteil des generierten Stroms in das Netz ein und erreicht am frühen Nachmittag das Maximum mit 7,2 kW. Nach Beendigung des Arbeitstags beginnt um 18 Uhr das Laden des Elektroautos. Trotz der anhaltenden Solarstromproduktion reicht diese nicht zur Ladung des E-Autos aus, was eine sprunghafte Zunahme des Bezugs aus dem Stromnetz bedeutet. Nach Abschluss der Ladung des Elektroautos steht noch ein wenig Überschussstrom zur Einspeisung zur Verfügung, bevor nach Sonnenuntergang die Solarstromproduktion endet und der Netzbezug wieder startet.
Im Fall 2 hat der Haushalt einen 14 kWh Stromspeicher installiert und verfolgt das Ziel der Eigenverbrauchsmaximierung. Mit dem Ertragsüberschuss der Solaranlage wird direkt der Speicher geladen. Die Ladung des Elektro-Pkw und der Stromverbrauch nach Sonnenuntergang können aus dem Speicher bedient werden. Im Fall 3 (netzdienliche Fahrweise) wird der Speicher unter Einbindung von Prognosedaten dazu verwendet, die solare Stromeinspeisung zu begrenzen und ebenso die anfallende Stromnachfrage aus dem Stromnetz zu puffern. Der Stromspeicher beginnt den Ladevorgang am betrachteten Tag erst ab einem Überschussstrom von 4,5 kW. Analog der Darstellung von Fall 2 können alle Lasten am Abend aus dem Stromspeicher abgerufen werden. Im Ergebnis vermindert der Einsatz des Speichers den Strombezug auf null und reduziert je nach Fahrweise die maximale Einspeiseleistung der PV-Anlage deutlich.
In der Betrachtung über ein Jahr lässt sich erkennen, dass ohne Stromspeicher zu keinem Zeitpunkt Einspeisung und Netzbezug ausgeglichen sind, während der Speichereinsatz über fast die Hälfte des Jahres hinweg die Netzbelastung auf null reduziert. Ohne Speichereinsatz kann im privaten Haushalt lediglich ein Drittel des Solarstroms selbst verbraucht werden. Durch die Einbindung eines Stromspeichers zur Eigenverbrauchsmaximierung lassen sich 60 Prozent des eigenen Solarstroms im Haus verbrauchen. Wird der Speicher netzdienlich, d.h. zur Begrenzung der Solarstromeinspeisung sowie zur Pufferung des Netzbezuges eingesetzt, vermindert dies den Eigenverbrauch geringfügig auf 55 Prozent. Insgesamt zeigt sich aber, dass der Einsatz eines Stromspeichers immer sehr vorteilhaft ist, da der Eigenverbrauch von Solarstrom erhöht, der Netzbezug reduziert und damit die Netzbelastung minimiert wird. Für eine erfolgreiche dezentrale Energiewende ist ein intelligentes Energiemanagement notwendig, welches den Speichereinsatz smart steuert und Eigenverbrauch und Netzbelastung in Einklang bringt.
„Die Vorteile des Speichereinsatzes sind eindeutig. Um Stromspeicher effizient einzusetzen, ist es essentiell, ihre Kapazitäten und Leistungswerte an den jeweiligen Bedarf anzupassen. Bereits heute sind die intelligenten Speichersysteme von E3/DC für steigende Solarleistungen und für hohe Lasten beim Elektroauto und der Stromheizung passgenau ausgelegt“, betont Dr. Andreas Piepenbrink, Geschäftsführer der HagerEnergy GmbH.
[1]www.bundesregierung.de
[2]www.kba.de
[3]www.solarserver.de
