PV-Anlagen unter 30 kW Die Qual der Wahl: ferngesteuert abregeln lassen oder auf 70 Prozent begrenzen

Mit der Novellierung zum EEG 2012 nimmt der Gesetzgeber auch die Betreiber kleiner Photovoltaik-Anlagen in die Pflicht, ihren Beitrag zur Netzstabilisierung zu leisten. Detaillierte Messungen und Analysen zeigen, dass die Ertragsverluste höher sind als ursprünglich angenommen und damit die Marktchancen kleiner PV-Anlagen schmälern.

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Die wachsende Anzahl photovoltaischer (PV) Anlagen mit ihrer dezentralen Netzeinspeisung auf Niederspannungs- und Mittelspannungs-Ebene verursacht immer stärkere Lastfluss-Umkehr in einem hierarchisch aufgebauten Transport- und Verteilnetz, das für diese Betriebsart ursprünglich nicht vorgesehen war. Zur Wahrung der Netzstabilität sind daher bestimmte Randbedingungen einzuhalten, die unter anderem im Gesetz für den Vorrang erneuerbarer Energien festgelegt sind und dessen aktuelle Novellierung oft als EEG 2012 abgekürzt wird.

Vorgaben des EEG 2012

Die technischen Vorgaben des EEG 2012 für PV-Anlagen hängen von der installierten Leistung ab. Diese unterteilt das Gesetz in drei Bereiche: 0 bis 30 kW, 30 bis 100 kW und oberhalb von 100 kW. Zentraler Punkt ist die ferngesteuerte Reduzierung für alle Leistungsklassen, denn mit ihr soll der Netzbetreiber kritische Situationen für sein Netz verhindern können.

Das EEG 2012 § 6 gibt einen Überblick über die technischen Vorgaben für Neuanlagen (fett) und Bestandsanlagen. (Bild 3) Für eine installierte Leistung bis 30 kW hat der Anlagenbetreiber die Wahl zwischen der ferngesteuerten Reduzierung durch den Netzbetreiber oder einer Begrenzung der Wirkleistungs-Einspeisung auf 70 Prozent der installierten Leistung.

Wo die Begrenzung auf 70 Prozent nicht stört

Zunächst einmal gibt es PV-Anlagen, für die eine Begrenzung auf 70 Prozent den Ertrag nicht schmälert. Bild 1 zeigt eine hinterlüftete Süd-Fassadenanlage mit einer PV-Generatorleistung von 9,46 kW und einem 7-kVA-Wechselrichter (WR), was einem Dimensionierungsverhältnis Wechselrichter zu Generator von 74 Prozent entspricht.

Gegenüber einer geneigten Generatorfläche liefert die Anlage 30 Prozent geringere Erträge. Durch die senkrechte Anordnung ergeben sich allerdings netzfreundliche, fast gleichbleibende Monatserträge ohne ausgeprägte Sommerspitze. An dieser Anlage tritt kein Abregelverlust durch die WR-Begrenzung auf. Ein ähnliches Verhalten dürften Dachanlagen zeigen, deren PV-Generatoren nach Osten und Westen orientiert sind.

Verluste durch Begrenzung auf 70 Prozent

Heute werden netzgekoppelte PV-Anlagen mit einem Dimensionierungsverhältnis von 65 bis 150 Prozent (P_WR-AC/P_PV-STC) gebaut, dessen Mittelwert bei 89 Prozent liegt. Durch die Leistungsbegrenzung auf 70 Prozent lassen sich Ertragsverluste erwarten, die durch Simulation genauer abgeschätzt werden können.

So kennzeichnen die roten Punkte im Bild 4 die Verluste durch Abregelung der Wirkleistung des Wechselrichters für diskrete Werte des Dimensionierungsverhältnisses auf einer 15-Sekunden-Datenbasis für den Standort Kassel nach Berechnungen der DGS. Dabei erfolgte eine ideale Kappung bei 70 Prozent der AC-Maximalleistung, die Verluste von 5 Prozent erwarten lassen.

Nachdem Untersuchungen vom Fraunhofer ISE für den Standort Freiburg sogar Verluste von bis zu 7 Prozent bei 70 Prozent kleiner ausgelegtem Wechselrichter ergaben, wurde eine 85kW-Teilanlage der Messe München in Riem genauer analysiert. Deren Bedien- und Beobachtungssystem WinCC speicherte Messwerte von Strom, Spannung und Leistung im Sekundentakt, die sich detailliert auswerten lassen.

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