Entwicklung und Analyse von Konzepten für PV-Anlagen nach der EEG-Förderung in Deutschland

Vor mehr als 20 Jahren wurde mit dem ersten Entwurf des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) der Grundstein für den Aufschwung der Erneuerbaren Energien in Deutschland geschaffen. Da mit Ablauf des 01.01.2021 die ersten PV-Anlagen das Ende des 20-jährigen Förderungszeitraums erreicht haben, gilt es zu überprüfen, unter welchen Rahmenbedingungen ein wirtschaftlicher Weiterbetrieb möglich ist. Bis zum Jahr 2025 werden über 240 000 PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von über 3,1 GW ihre Vergütung verlieren, was für das genannte Jahr einer Erzeugung von schätzungsweise 2,8 TWh erneuerbarem Strom entspricht. Ein Weiterbetrieb könnte kumuliert bis zum Jahr 2025 etwa 2,27 Millionen Tonnen an CO₂ einsparen.

Entwicklung einer Applikation zur Bewertung der Weiterbetriebsoptionen für PV-Anlagen

Etwa 80 % der Anlagenanzahl liegt im Anlagensegment unter 10 kWp und speist den erzeugten Strom vollständig in das öffentliche Stromnetz ein. Aus technischer Sicht ist davon auszugehen, dass viele dieser Anlagen mindestens für zehn weitere Jahre betrieben werden könnten. Aus diesen Gründen wird in der vorliegenden Arbeit ein starker Fokus auf dieses Anlagensegment gelegt. Innerhalb dieser Arbeit wird ein MATLAB Simulationsmodell entwickelt, mit welchem verschiedene Weiterbetriebsoptionen für PV-Anlagen bewertet werden. Hierzu zählen die unterschiedlichen Vermarktungsmöglichkeiten, welche in der EEG-Novelle 2021 festgehalten werden, sowie die Umstellung auf den Eigenverbrauch im Zusammenspiel mit diversen Verbrauchern und Speichermöglichkeiten. Die ermittelten Ergebnisse der Simulation werden in einer Applikation dargestellt und stehen frei zur Verfügung.

Wirtschaftlicher Weiterbetrieb von PV-Anlagen nach Ende der EEG-Förderung ist möglich

Es zeigt sich, dass mit einem Großteil der untersuchten Weiterbetriebsmöglichkeiten ein wirtschaftlicher Weiterbetrieb möglich ist. Jedoch ist in der Regel eine Umstellung in der Betriebsweise der PV-Anlage notwendig, da für einen volleinspeisenden Weiterbetrieb die zur Verfügung stehenden Vergütungsmodelle nach dem EEG keine auskömmliche Betriebsweise erlauben. Vielmehr erweist sich eine Erhöhung des Eigenverbrauchs als wirtschaftlich sinnvoll. Mit ansteigender Anlagenleistung ist meist auch eine ansteigende Wirtschaftlichkeit der einzelnen Weiterbetriebsoptionen zu beobachten. Hierbei sind einfache Konzepte, wie die Deckung der Hauslast, aufwendigen und teuren Ansätzen vorzuziehen. Vor allem ist zu beobachten, dass Batteriesysteme sich aufgrund hoher Kapitalkosten und begrenztem Amortisationszeitraum als wenig geeignet zeigen.

Je größer die PV-Anlage ist, desto eher rechnet sich der Weiterbetrieb

Demgegenüber bietet bei größeren Anlagen ein Heizstab eine sinnvolle Ergänzung, um den Eigenverbrauch weiter zu steigern. Stromclouds können eine sinnvolle Ergänzung bieten, wenn die Freistrommenge möglichst vollständig ausgenutzt werden kann. Des Weiteren ist eine Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit der PV-Anlagen mit einem Fortschreiten des Zeitpunktes eines Ausstiegs aus der Förderung zu beobachten. Insgesamt wird deutlich, dass die Wirtschaftlichkeit des Weiterbetriebs mit der Anlagenleistung zunimmt, da die Kapitalkosten für die technischen Umstellungen weniger stark ins Gewicht fallen. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass für einen wirtschaftlichen Weiterbetrieb der ausgeförderten PV-Anlagen diverse Möglichkeiten zur Verfügung stehen, jedoch von Seiten der Anlagenbetreiber:innen meist ein aktiver Handlungsbedarf besteht.