Betriebsstrategien für PV-Speichersysteme im Vergleich

Seitdem die Erzeugungskosten der PV auch in Deutschland deutlich unter die Kosten des Netzbezugs gefallen sind, ist es ökonomisch vorteilhaft, sich zu einem großen Anteil mit Solarstrom selbst zu versorgen. Aufgrund der begrenzten zeitlichen Überlagerung von Last und PV-Erzeugung ist dies mit reinen PV-Systemen jedoch limitiert. Um einen deutlich größeren Anteil an der Eigenversorgung zu erzielen und damit die Energiekosten zu senken, ist es zielführend über PV-Speichersysteme als Standardkomponente im Haushalt im Eigenversorgungszeitalter nachzudenken. Dies gilt besonders vor dem Hintergrund der sinkenden Speichersystem- und steigenden Stromkosten. Es erscheint jedoch angesichts der Herausforderung zur Vermeidung der Klimakatastrophe und der politisch eingeläuteten Energiewende auch durchaus hilfreich, um einen hohen PV-Anteil an der gesamten Energieversorgung zu erreichen.

Mit intelligenten Betriebsstrategien die Erzeugungsspitzen kappen

Für den privaten Betrieb von PV-Anlagen ergibt sich zunächst das Interesse an einer erhöhten Eigenversorgung. Hierbei spielt vor allem der Preisunterschied zwischen aus dem Stromnetz bezogenem und selbst erzeugter Energie eine Rolle. Daraus leitet sich die einfachste Betriebsstrategie für PV-Speichersysteme ab: Der Speicher wird sofort beladen, sobald die Erzeugung den Verbrauch übersteigt. Kann sich das PV-Speichersystem als Standardkomponente im Haushalt etablieren, wie beispielsweise der energiesparende Kühlschrank, leiten sich jedoch auch andere Anforderungen für den Betrieb im lokalen Stromnetz ab. Aus der starken tageszeitlichen Korrelation und Gleichzeitigkeit der PV-Erzeugung ergibt sich, dass es zur Mittagszeit zu deutlichen Einspeisespitzen kommt. Damit diese nicht zu einer Überlastung des Stromnetzes führen, ist der Einsatz von „intelligenten“ Betriebsstrategien für PV-Speichersysteme notwendig. Diese können helfen, Einspeisemaxima auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Somit gilt es auch noch ein zweites Ziel zu verfolgen; die Produktionsspitzen der PV-Anlagen zu „kappen“, um das Netz nicht so stark zu belasten und die Versorgungsqualität nicht zu beeinträchtigen. Für die „intelligenten“ Betriebsstrategien gibt es unterschiedliche Herangehensweisen, die im Folgenden untersucht werden sollen.

Vergleich von verschiedenen prognosebasierten Betriebsstrategien

In der vorliegenden Projektarbeit konnten verschiedene Betriebsstrategien für PV-Speichersysteme modelliert und simuliert werden. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf der Modellierung von prognosebasierten Betriebsstrategien. Durch Simulationsrechnung konnte anhand eines repräsentativen Datensatzes nachgewiesen werden, dass der Umgang mit Prognosefehlern nur einen kleinen Unterschied in den Betriebsergebnissen ausmacht. Vielmehr erscheint die Einbindung von Prognosen ausschlaggebend für hohe Autarkiegrade und geringe Abregelungsverluste. Hierbei hat sich der Ansatz der HTW Berlin, als der Ansatz mit den besten Ergebnissen darstellen können.

Qualität der Betriebsstrategie beeinflusst den Autarkiegrad

Betriebsstrategien für Solarspeichersysteme können verschiedene Zielsetzungen erreichen. Während die eigenversorgungsoptimierte Betriebsweise den höchsten Autarkiegrad ermöglicht, bieten andere Modelle die Chance, die elektrischen Netze zu entlasten. Es zeigt sich hierbei, dass zusätzlich auch die Abregelungsverluste verringert werden können, was die Wirtschaftlichkeit in Abhängigkeit von der Einspeisevergütung erhöht. Hinzu kommt, dass die Einspeisung ins Stromnetz durch die betrachteten Strategien weniger stark schwanken als bei der einfachen Betriebsweise, und somit eine höhere Versorgungsqualität ermöglichen. Durch geeignete Wahl der Regelmechanismen kann auf echte Wetterprognosen verzichtet werden; eine ungefähre Abschätzung der zu erwartenden Energieproduktion und des erwarteten Lastgangs reicht, um Abregelungsverluste weitestgehend zu vermeiden und Überschüsse im Batteriesystem zu speichern.