PV-Einrichtungsbeispiele
Inhaltsverzeichnis
- Begriffsklärung:
- Einfacher Eigenverbrauch mit PV-Anlage
- Eigenverbrauch mit PV-Anlage und steuerbarer Verbrauchseinrichtung
- Eigenverbrauch mit PV-Anlage und Batteriespeicher
- Weiterführende Informationen
Die folgenden Einrichtungsbeispiele zeigen typische Mess- und Zuordnungskonzepte für Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) mit Überschusseinspeisung. Ziel ist es, die Stromflüsse eindeutig zu erfassen und korrekt im Verbrauchs- und Erzeugungsbereich abzubilden.
In jedem Fall sind den PV-Zählern die entsprechenden Tarife und Medien zuzuweisen. Sofern relevant sind diesen Medien Emissionsfaktoren zuzuweisen. Auf diese Weise können Verbrauch, Ertrag, Kosten und Emissionen transparent ausgewertet werden.
Zur Vereinfachung werden positive Wandlerfaktoren und Laufrichtung vorwärts bzw. positive Werte erwartet, um die Fließrichtung mit dem entsprechenden Vorzeichen in der Verbrauchszuordnung zu kennzeichnen.
Begriffsklärung:
- Der Bezugszähler ist der Hauptstromzähler der Energieliegenschaft. Er misst die Strommenge, die aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wird.
- Der Einspeise- oder Lieferzähler misst die Strommenge, die von der PV-Anlage in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Er erfasst ausschließlich den eingespeisten Solarstrom.
- Der Erzeugungszähler einer PV-Anlage (auch Ertragszähler genannt) misst die gesamte Menge Strom, die eine Photovoltaikanlage produziert - unabhängig davon, ob dieser Strom dem Eigenbedarf dient oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
- Zweirichtungszähler: Der auch als Zwei-Wege-Zähler bezeichnete Zählertyp ist eine Kombination aus Bezugs- und Einspeisezähler. Dieser erfasst sowohl die Strommenge, die vom Energieversorger bezogen wird, als auch die Strommenge, die mit einer Photovoltaikanlage in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Die Erfassung beider Strommengen erfolgt getrennt voneinander in zwei Zählwerken.
Hinweis: Da in der Anwendung einem Zähler zu einem Zeitpunkt stets nur ein Medium zugeordnet werden kann und es sich in den folgenden Einrichtungsbeispiel um zwei verschiedene Medien mit unterschiedlichen Kosten und Emissionen handelt, wird für Zwei-Wege-Zähler empfohlen, zwei separate Zähler für jeweils Bezug und Einspeisung anzulegen.
Einfacher Eigenverbrauch mit PV-Anlage
In diesem Einrichtungsbeispiel verfügt eine Energieliegenschaft über einen Netzanschluss sowie eine eigene PV-Anlage. Der erzeugte Solarstrom wird vorrangig für den Eigenbedarf genutzt. Überschüssiger PV-Strom wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Diese Konfiguration eignet sich besonders für einfache PV-Systeme ohne zusätzliche steuerbare Verbraucher oder Speicher.
Zur Erfassung der Stromflüsse werden drei Zähler eingesetzt:
- Bezugszähler (Z1) Misst den Strombezug aus dem öffentlichen Netz.
- Lieferzähler (Z2) Erfasst die von der PV-Anlage in das öffentliche Netz eingespeiste Strommenge.
- Ertragszähler (Z3) Misst die gesamte von der PV-Anlage erzeugte Strommenge.
Im einfachsten Einrichtungsfall werden zwei eigene Zähler für die PV-Anlage angelegt. Der Ertragszähler Z3 ist in der Verbrauchszuordnung sowohl dem Erzeugungs- als auch dem Einsatzbereich zuzuordnen, da der nicht ins öffentliche Netz zurückgespeiste Teil für den Eigenbedarf genutzt wird. Der Lieferzähler Z2 ist im Einsatzbereich mit negativem Koeffizienten zuzuordnen.
Die Verbrauchszuordnung für den Energieeinsatzbereich ist folgendermaßen einzurichten:
Die Verbrauchszuordnung für den Erzeugungsbereich ist folgendermaßen einzurichten:
Eigenverbrauch mit PV-Anlage und steuerbarer Verbrauchseinrichtung
In diesem Einrichtungsbeispiel verfügt die Energieliegenschaft neben einem Netzanschluss über eine Photovoltaikanlage sowie eine steuerbare Verbrauchseinrichtung (SteuVE), beispielsweise eine Ladesäule für Elektrofahrzeuge. Weiterhin wird angenommen, dass ein Gebäude vorhanden ist, welches ebenfalls den PV-Strom nutzt. Auch hier wird der erzeugte Solarstrom vorrangig für den Eigenbedarf genutzt; überschüssiger Strom wird ins Netz eingespeist. Die steuerbare Verbrauchseinrichtung kann gezielt zugeschaltet werden, um vorhandenen PV-Strom vorrangig zu nutzen. Bei unzureichender PV-Erzeugung kann die Verbrauchseinrichtung zusätzlich aus dem öffentlichen Stromnetz versorgt werden.
Ziel dieser Konfiguration ist es, den Eigenverbrauch des selbst erzeugten PV-Stroms zu erhöhen und gleichzeitig eine eindeutige energetische und bilanzielle Trennung der Stromherkunft sicherzustellen.
Diese Messkonfiguration entspricht dem Konzept "Überschusseinspeisung mit Kaskadenmessung" und erlaubt sowohl Eigenverbrauchsoptimierung als auch gezielte Steuerung einzelner Lasten. Die steuerbare Verbrauchseinrichtung wird priorisiert aus dem PV-Strom gespeist. Zur Erfassung der Stromflüsse kommen die folgenden Zähler zum Einsatz:
- Bezugszähler (Z1) Misst den Strombezug aus dem öffentlichen Netz.
- Lieferzähler (Z2) Erfasst die von der PV-Anlage in das öffentliche Netz eingespeiste Strommenge.
- Ertragszähler (Z3) Misst die gesamte von der PV-Anlage erzeugte Strommenge.
- Netzbezug (Z4) Erfasst ausschließlich den Netzbezug der steuerbaren Verbrauchseinrichtung.
- Unterzähler SteuVE (Z5) Misst die PV-Strommenge nach der steuerbaren Verbrauchseinrichtung.
Diese Zähler sind zwingend erforderlich, um den Stromverbrauch der Einheiten eindeutig zu erfassen und korrekt zu bilanzieren. Nur durch diese separate Messung kann ermittelt werden,
- welche Strommenge insgesamt von der steuerbaren Verbrauchseinrichtung genutzt wurde,
- welcher Anteil davon aus der PV-Erzeugung stammt,
- sowie welcher Anteil aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wurde.
Hinweis: In der praktischen Anwendung werden die Zähler Z4/Z5 und Z1/Z2 typischerweise als Zweiwegezähler ausgeführt sein, wie jedoch in der Begriffsklärung unter 4. erläutert, werden diese in der Software als einzelne Zähler angegelegt.
Die steuerbare Verbrauchseinheit ist als eigene Einheit anzulegen. Der Ertragszähler Z3 ist in der Verbrauchszuordnung sowohl dem Erzeugungs- als auch dem Einsatzbereich zuzuordnen, da der nicht ins öffentliche Netz zurückgespeiste Teil für den Eigenbedarf genutzt wird. Rechnerisch ergibt sich der Anteil aus PV-Strom der steuerbaren Verbrauchseinheit als Differenz aus Z3-Z5. Folglich ist der Erzeugungszähler Z3 mit positivem Koeffizienten und der Unterzähler Z5 mit negativem Koeffizienten zuzuweisen. Der Zähler für den Netzbezug Z4 dieser Einheit ist im Einsatzbereich mit positivem Koeffizienten zuzuweisen, beides ergibt in Summe den Gesamtverbrauch der Ladesäule. Die Zuordnung für den Gesamtverbrauch des Gebäudes ergibt sich analog.
Die Verbrauchszuordnung für den Energieeinsatzbereich ist folgendermaßen einzurichten:
Die Verbrauchszuordnung für den Erzeugungsbereich ist folgendermaßen einzurichten:
Die Kaskadenschaltung wurde folgendermaßen angenommen:
Eigenverbrauch mit PV-Anlage und Batteriespeicher
In diesem erweiterten Beispiel besitzt die Energieliegenschaft neben einer Erzeugungsanlage zusätzlich einen Batteriespeicher. Zunächst wird der Eigenbedarf über die PV-Anlage gedeckt, überschüssig erzeugter Strom belädt die Batterie und weiterer Überschuss darüber hinaus wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Die Batterie wird ausschließlich zur Deckung des Eigenbedarfs genutzt.
Zur Erfassung aller Stromflüsse werden folgende Zähler eingesetzt:
- Bezugszähler (Z1) Misst den Strombezug aus dem öffentlichen Netz.
- Lieferzähler (Z2) Erfasst die von der PV-Anlage in das öffentliche Netz eingespeiste Strommenge.
- Ertragszähler (Z3) Misst die gesamte von der PV-Anlage erzeugte Strommenge.
Der Strombezug aus der Batterie kann rechnerisch als Differenz zwischen Ertragszähler und Lieferzähler ermittelt werden.
Zwei separate Zähler erfassen die Einspeisung in die Batterie und deren Bezug jeweils getrennt.
- Ein Zähler für die Beladung der Batterie (Z4)
- Ein Zähler für den Bezug aus der Batterie (Z5)
Die Batterie ist in diesem Fall als eigene Einheit zu erfassen. Durch diese getrennte Erfassung können Lade- und Entladeverluste, Speicherwirkungsgrade sowie die tatsächliche Nutzung des Batteriespeichers detailliert ermittelt und analysiert werden. Der Ertragszähler Z3 ist in der Verbrauchszuordnung sowohl dem Erzeugungsbereich als auch dem Einsatzbereich zuzuordnen. Der Lieferzähler Z2 ist im Einsatzbereich mit negativem Koeffizienten zuzuordnen. Analog zum Lieferzähler Z2 ist der Zähler zur Beladung der Batterie Z4 für diese Einheit mit negativem Koeffizienten zu versehen. Für eine korrekte Energiebilanz ist derselbe Zähler für die Einheit "Batterie" mit positivem Koeffizienten zu versehen, sodass die Summe in dieser Zeile der Verbrauchszuordnung neutral ist. Die Summe für die Zeile des Zählers Z5 muss ebenfalls neutral sein. Für die Energieliegenschaft mit dem Namen "Bsp. 3" erhält dieser Zähler einen positiven Koeffizienten und folglich einen negativen Koeffizienten für die Einheit namens "Batterie".
Die Verbrauchszuordnung für den Energieeinsatzbereich ist folgendermaßen einzurichten:
Die Verbrauchszuordnung für den Erzeugungsbereich ist folgendermaßen einzurichten:
Weiterführende Informationen
Grundlagen zu Verbrauchszuordnungen