Impact of the PV Generator’s Orientation on the Energetic Assessment of PV Self-Consumption Systems Considering Individual Load Profiles

Strom aus privaten Photovoltaik (PV)-Anlagen ist bereits günstiger als der Strom aus dem öffentlichen Netz. PV-Anlagen mit hohen Eigenverbrauchsanteilen sind daher wirtschaftlich vorteilhaft und vorzuziehen. Für die Berechnung des energetischen und ökonomischen Nutzens einer PV-Anlage wurden bereits Referenzergebnisse für den Eigenverbrauchsanteil und Selbstversorgungsgrad vorgestellt. Dabei wurden der Lastbedarf sowie die Größe des PV-Generators und der Batterie berücksichtigt.

Neigung und Ausrichtung des PV-Generators beeinflussen die Höhe des solaren Eigenverbrauchs

Allerdings treten nicht zu vernachlässigende Auswirkungen auf die energetische Bewertung dieser Systeme aufgrund der saisonalen und tageszeitlichen Schwankungen des Last- und PV-Profils auf. Anhand von 74 repräsentativ gemessenen Haushaltslastprofilen zeigt dieser Beitrag drei Charakterisierungsmethoden für den Strombedarf auf. Darüber hinaus werden die grundlegenden Zusammenhänge zwischen PV-Anlagengröße und optimaler Orientierung (Ausrichtung und Neigung) anhand unterschiedlicher Parametervariationen dargestellt. Neben dem optimalen Azimutwinkel (Ausrichtung) wird der optimale Neigungswinkel ermittelt. Weiterhin wird die optimale Orientierung je nach PV-Leistung bzw. Batteriegröße ermittelt. Schließlich werden Berechnungen für typisch installierte PV-Batteriesysteme durchgeführt, um die Sensitivität aller möglichen PV-Generatorausrichtungen auf die energetische Leistung aufzuzeigen.

Simulationsrechnungen zeigen Relevanz der Orientierung des PV-Generators auf

Für die Simulationen wurden Wetterdaten der DWD-Station Lindenberg verwendet, die in einer zeitlichen Auflösung von 1 min vorliegen. Das Batteriesystem wurde über einen separaten Batteriewechselrichter eingebunden und ist durch eine Round-Trip-Effizienz von 84 % gekennzeichnet. Die Nennleistung des Batteriewechselrichters wurde mit 1 kW/kWh definiert. Die Performance-Ratio des PV-Systems beträgt 83 %.

Folgende Schlussfolgerungen lassen sich anhand der Untersuchung ziehen:

• Individuelle Lastprofile sowie die Ausrichtung des PV-Generators haben einen wesentlichen Einfluss auf die energetische Bewertung von PV-Eigenverbrauchsanlagen.
• Die vorgestellten Charakterisierungsmethoden für die einzelnen Lastprofile (Mittag-, Nacht- und Sommeranteil) führen zu einem besseren Verständnis der Unterschiede in der optimalen Orientierung des Systems.
• Größere Batteriesysteme führen hingegen zu höheren Neigungswinkeln und einer PV-Generatorausrichtung, die sich auf das energetische Optimum des PV-Ertrags konzentriert.
• Der Einfluss der Ausrichtung des PV-Generators auf die energetische Bewertung ist somit geringer als der Einfluss einzelner Lastprofile.

Die bereits präsentierten Referenzergebnisse sind für eine erste Abschätzung der energetischen Bewertung von PV-Eigenverbrauchsanlagen demnach noch zuverlässig.