Integration von Pufferspeichern in PV-Anlagen Zusammenfassung des SFV-Vorschlages

1. Für weiteres Wachstum der Erneuerbaren Energien besteht - in rein energiewirtschaftlicher Sicht - kaum noch Spielraum, weil die in Deutschland installierten Grundlastkraftwerke (Braunkohle und Atom) ihren Strom ganzjährig anbieten und aus technischen Gründen nicht unter ihre Mindestleistung (ca. 70%) heruntergeregelt werden können.
Eine zügiger Ersatz von Grundlastkraftwerken durch schnell regelbare Gaskraftwerke muss deshalb wichtige Aufgabe einer fortschrittlichen Energiepolitik werden.
 

2. Unabhängig davon wird Solarstrom jedoch - wenn er weiterhin so fluktuierend angeboten wird, wie die Sonne gerade scheint - weiterhin nur eine Nebenrolle in der Energieversorgung spielen, aus zwei Gründen:

• Ungeglätteter Solarstrom kann über zwei Drittel des Tages (abends, nachts und früh morgens) überhaupt keinen Beitrag zur Stromversorgung erbringen.
• Die Weiterleitung von ungeglättetem Solarstrom aus dem Nieder- und Mittelspannungsnetz bis zur energieintensiven Industrie im Hochspannungsnetz ist unwirtschaftlich. Entweder benötigt man zur Übertragung der hohen mittäglichen Solarleistungsspitzen bis zu drei mal so viel Kabelquerschnitt wie für einen gleichmäßig fließenden Strom, oder man muss auf die solaren Leistungsspitzen, d.h. auf einen bedeutsamen Anteil der angebotenen Energie verzichten.

3. Wenn Pufferspeicher direkt in Solaranlagen integriert werden, ergibt sich allerdings ein neuer EE-Anlagentyp mit einem völlig anderen Einspeiseverhalten. Unter Pufferspeicher verstehen wir hier einen Stromspeicher, der die Einspeisung von solaren Leistungsspitzen, die eine vorgegebene Einspeiseobergrenze übersteigen würden, zeitlich so lange hinauszögert, bis das Solarangebot geringer geworden ist. Der Pufferspeicher glättet somit die Solareinspeisung.
 

4. Mit einer einfachen autonomen Steuerung der Beladung und Entladung des Pufferspeichers - autonom bedeutet ganz ohne Signale des Versorgungsnetzbetreibers, ganz ohne Preissignale und auch ohne Prognose der Solareinstrahlung - kann die Belastung der Stromnetze durch Solarstrom-Einspeisung auf ein Drittel zurückgeführt und der mittägliche Solarstrom-Überschuss auf den Abend und nach sehr sonnigen Tagen auch auf die Nacht und den frühen Morgen verteilt werden.
Der Algorithmus, nach dem die Steuerung der Speicherbe- und -entladung erfolgt, ist in den anhängenden Grafiken 1 bis 3 anschaulich erläutert. Durch die Pufferung der Leistung wird am sonnigsten Tag des Jahres (wir haben als Beispiel die deutsche Rekordeinspeisung nach Messung von SMA am 2.6.2011 gewählt) die fluktuierende Solarleistung in eine konstante "Durchschnittsleistung" umgewandelt, deren Höhe ziemlich genau 30% der installierten Peakleistung entspricht.
 

5. Schaltungstechnisch kann die Umsetzung der von uns vorgeschlagenen Einspeiseobergrenze z.B. nach dem Blockschaltbild in Grafik 4 erfolgen. Wesentlich ist die zuverlässige Einhaltung der Einspeiseobergrenze bei 30% der Solarmodulspitzenleistung. Dadurch wird der Anschlusswert jeder gepufferten Solaranlage auf 30% reduziert.
Solarstrom wird auf die beschriebene Weise transportfähig und kann bis zur energieintensiven Industrie im Hochspannungsnetz weitergeleitet werden. (Grafik 5)
 

6. Die Einfachheit der autonomen Regelung nach Punkt 4. erlaubt ein einfaches Förder- bzw. Markteinführungsverfahren ohne weitere Abstimmungserfordernisse mit den Netzbetreibern und dem Wirtschaftsministerium. Das Markteinführungsverfahren lässt sich leicht in das derzeitige EEG integrieren. Wir machen dazu folgenden Vorschlag:
 

7. Vermutliche Kosten: Es ist schwer abzuschätzen, wie viele Solaranlagenbetreiber überhaupt die Pufferspeichervariante wählen werden. Deshalb ist wichtig, dass die einschneidende Reduzierung der Einspeisevergütung auf 30% der Peakleistung unbedingt mit einer Gegenleistung verbunden ist, nämlich mit dem Angebot der jährlichen Bereitstellungsvergütung von ca. 80 Euro pro kWh für die Speicher. Das vorgesehene KfW-Darlehen, soweit ich es bisher verstanden habe, wird dafür nicht ausreichen.

Ferner ist schwer abzuschätzen, wie viele Teilnehmer am Pufferspeicherprogramm die höchstzulässige Batteriekapazität von 3 kWh pro kWp einbauen und dafür die Speicherbereitstellungsgebühr beantragen werden. Man wird vermutlich zunächst versuchen, mit 1 kWh oder 2 kWh pro kWp auszukommen. Im allerteuersten Fall würden sich die aufzuwendenden Geldmittel gegenüber einer Solareinspeisung ohne Pufferspeicher etwas mehr als verdoppeln.

Positiv ist gegenzurechnen, dass bis zu zwei Drittel der üblichen Netzausbaukosten im Niederspannungsnetz wegfallen könnten, die nach bisheriger Regelung von den Verteilnetzbetreibern getragen werden müssen.

Gegenzurechnen ist auch der Wegfall des steigenden Einsatzes von Regelenergie, der sich aus den nie ganz genau vorherzusehenden Solarstromschwankungen ergibt.

Positiv könnte schließlich noch gegengerechnet werden, dass am Spotmarkt der Strombörse zur Mittagszeit die Preise nicht wie bisher noch weiter absinken und damit den Anstieg der EEG-Umlage noch weiter anheizen. Allerdings halten wir die Höhe der EEG-Umlage ohnehin für einen ungeeigneten Maßstab zur Bewertung der aufzuwendenden Kosten. Und schließlich ist die Frage der Kosten im Vergleich zu den zu vermeidenden Klimaschäden kein Argument, von dem sich eine verantwortungsbewusste und in ihren Entscheidungen freie Regierung leiten lassen dürfte.
 

8. Das Vorhandensein von Speicherbatterien und einer elektronischen Regelung erlaubt als Option für die Zukunft eine Beteiligung der Solarstromanlagen an der Netzstabilisierung.