Referenz 28. Oktober 2020
Sonnenstrom vom eigenen Dach

Sind Verteilnetze bis an die Grenze ausgelastet, können Netzbetreiber keine Anschlusszusagen für neue Regenerativanlagen mit Einspeisung ausstellen. Ein Pilotprojekt in Bayern zeigt, dass sich eine Photovoltaikanlage auch bei reinem Eigenverbrauch wirtschaftlich betreiben lässt.

Der Betrieb von Photovoltaikanlagen hat sich in der Vergangenheit vor allem deswegen rentiert, da über die garantierte Einspeisevergütung die erzeugte elektrische Energie optimal vermarktet werden konnte. Seit einigen Jahren ist aber mit der sinkenden Einspeisevergütung die Eigennutzung der produzierten Energie immer wichtiger geworden. Besondere Bedeutung erlangt die Eigennutzung dann, wenn die Verteilnetze so überlastet sind, dass der Netzbetreiber keine neuen Anlagen mit Einspeisung mehr anschließen kann. Genau so ein Fall ist im oberfränkischen Pottenstein aufgetreten. Dort wollte der Automobilzulieferer Klubert + Schmidt eine Photovoltaikanlage auf dem Dach seiner Fertigungshallen installieren.

Photovoltaikanlagen steuern – so unterstützt Sie WAGO:

Der Controller PFC200 steuert die gesamte Photovoltaikanlage.
Das 3-Phasen-Leistungsmessmodul erfasst alle relevanten Daten aus dem Niederspannungsteil.
Die XTR-Ausführung mit erweitertem Temperaturbereich macht eine Klimatisierung des Schaltschranks überflüssig.

Wie Unternehmen Solarenergie selbst verbrauchen

Wo der Netzanschluss von Solaranlagen zur regenerativen Energieerzeugung nicht möglich ist, bietet das Unternehmen Münch Energie mit dem WAGO Solution-Provider „JPs-projects“ Firmenkunden eine lohnenswerte Alternative:
Die Energie einfach selbst verbrauchen. Mit diesem Konzept kratzt Münch Energie leistungstechnisch an der jährlichen 550 Megawattmarke – so viel Energiemenge wie ein halbes Kraftwerk! Damit ist das Unternehmen selbstredend der größte dezentralen Energieversorger in Deutschland – und WAGO Technik macht‘s mit möglich.

Erfahren Sie in diesem Video mehr über den Weg von der Vision über Pilotprojekte, wie das auf dieser Webseite, bis in zur Vorreiterrolle, wenn es um die Realisierung der Energiewende geht.

„Die Bayernwerk Netz GmbH, die in Pottenstein das Verteilnetz betreibt, hat uns für den Anschluss der Photovoltaikanlage mit rund 1.000 Kilowattpeak einen Verknüpfungspunkt in mehreren Kilometern Entfernung zugewiesen“, erzählt Sebastian Kremer von der M. Münch Elektrotechnik GmbH & Co. KG. Das Unternehmen betreibt eigene Photovoltaik- und Biogasanlagen und plant und realisiert für Kunden wie landwirtschaftliche Betriebe oder Industrieunternehmen komplette Photovoltaikanlagen inklusive Modulen, Halterungssystemen, Steuerungstechnik, Wechselrichter und Netzanbindung. „Da die Energiekosten steigen und gleichzeitig die Kosten für Photovoltaikanlagen sinken, ist der solare Eigenverbrauch heute wirtschaftlicher denn je“, betont Kremer, der als Projektleiter die Anlage für Klubert + Schmidt betreut hat.

Obwohl die Einspeisung der geplanten Anlage dem durchschnittlichen Strombezug des produzierenden Unternehmens entsprochen hätte, hat der Netzbetreiber den Antrag auf Netzanschluss direkt am Firmenstandort zunächst abgelehnt. Um die Anschlusszusage für die Anlage trotzdem zu erhalten, musste sichergestellt werden, dass keine Einspeisung ins Netz erfolgt. Der Netzbetreiber forderte dazu eine Sicherheitsschaltung, die die Anlage innerhalb von zehn Sekunden abschaltet, wenn doch eine Einspeisung erfolgen sollte.

Da die Energiekosten steigen und gleichzeitig die Kosten für Photovoltaikanlagen sinken, ist der solare Eigenverbrauch heute wirtschaftlicher denn je.

Sebastian Kremer, Projektleiter bei M. Münch Elektrotechnik

Sicherheitsschaltung mit WAGO

Da die Wirtschaftlichkeitsberechnung trotz der Vorgaben positiv ausfiel, gab Klubert + Schmidt grünes Licht für das Projekt. Für die Steuerung der gesamten Photovoltaikanlage setzt Münch den WAGO-Controller PFC200 ein. „Mit dem WAGO-I/O-SYSTEM 750 haben wir bereits bei anderen Projekten gute Erfahrungen gemacht“, sagt Kremer. „Für alle Signale, die wir verarbeiten müssen, steht jeweils das passende Modul zur Verfügung.“ Die Messwerte aus dem Mittelspannungsnetz empfängt der Controller über Modbus-TCP; das 3-Phasen-Leistungsmessmodul von WAGO erfasst die Daten aus dem Niederspannungsteil der Anlage und die Wechselrichter werden über eine RS-485-Schnittstelle angesteuert.

Weitere Digitaleingangs-/-ausgangsmodule und Analogeingangs-/-ausgangsmodule vervollständigen das System. Darüber sind beispielsweise Sensoren angeschlossen, die Werte für die Außentemperatur und die aktuelle Sonneneinstrahlung messen. „Darüber können wir die theoretisch mögliche Produktion der Photovoltaikanlage bestimmen“, erläutert Kremer. Da der Schaltschrank mit der Steuerung im Freien steht, setzt Münch die Komponenten aus der XTR-Serie von WAGO ein. Diese sind für einen erweiterten Temperaturbereich von -40 °C bis zu +70 °C geeignet. Eine Klimatisierung des Schaltschranks kann daher entfallen.

Auf dem Controller wurde eine herkömmliche Einspeisesteuerung installiert, wie sie auch in anderen Photovoltaikanlagen eingesetzt wird. Dessen Programmierung war jedoch deutlich aufwändiger, da nach Vorgabe des Netzbetreibers die Sicherheitsschaltung die Netzeinspeisung verhindern muss. Im dritten Quartal 2017 ist die Anlage schließlich in Betrieb gegangen und produziert seither reibungslos elektrische Energie für den Automobilzulieferer. Über einen Onlinezugang zu der Anlage, der ebenfalls über den WAGO-Controller realisiert ist, kann Münch jederzeit den Betrieb überwachen.

Geschäftsmodell mit Zukunft

„Im Gegensatz zu einer Anlage, die überwiegend für die Einspeisung optimiert ist, sind die Solarpanels bei Klubert + Schmidt nach Osten, Westen und Süden ausgerichtet“, nennt Kremer eine Besonderheit dieser Anlage. „Damit erreichen wir einen möglichst gleichmäßigen Ertrag über den Tag hinweg.“ Dies ist eines der Ergebnisse aus der Wirtschaftlichkeitsberechnung, in der die Lastgänge des Automobilzulieferers analysiert und mit der möglichen Energieproduktion der Photovoltaikanlage abgeglichen wurden.

Wenn wir hiermit positive Erfahrungen sammeln, können wir sicher noch weitere PV-Anlagen ohne Einspeisung realisieren.

Sebastian Kremer, Projektleiter bei M. Münch Elektrotechnik

Von der prognostizierten Erzeugung von 652.000 Kilowattstunden pro Jahr sollen über 88 Prozent im Betrieb verbraucht werden. Mit dieser hohen Eigenverbrauchsquote ist die Photovoltaikanlage auch ohne Netzeinspeisung wirtschaftlich. Da Klubert + Schmidt im Dreischichtbetrieb fertigt, wird die Photovoltaikanlage eventuell noch um einen Batteriespeicher erweitern. Dann könnte das Unternehmen den Solarstrom vom eigenen Dach auch nachts nutzen und so seine Energiekosten weiter reduzieren. Zudem könnten sich Klubert + Schmidt mit dem Speicher aktiv am Lastmanagement beteiligen und somit zur Entlastung des strapazierten Verteilnetzes beitragen.

Auch bei Münch ist man mit dem Erfolg des Pilotprojekts sehr zufrieden. „Die Photovoltaikanlage ist ein Pilotprojekt für Gegenden, in denen das Verteilnetz keine Einspeisung mehr aufnehmen kann“, sagt Kremer. „Wenn wir hiermit positive Erfahrungen sammeln, können wir sicher noch weitere PV-Anlagen ohne Einspeisung realisieren.“ Die ersten Anfragen liegen dem Unternehmen bereits vor.

Text: Ulrich Menzel | WAGO

Foto: M. Münch Elektrotechnik

Entdecken Sie XTR im spannenden Video.

Kurz vorgestellt: Alles Wissenswerte zum WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR und seinen Anwendungsbereichen

Produktübersicht

Art-Nr.: 750-8202/040-000

Controller PFC200 ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485 ; Extrem

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Art-Nr.: 750-8206/040-000

Controller PFC200 ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485, CAN, CANopen, PROFIBUS-Slave ; ...

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Art-Nr.: 750-1405/040-000

16-Kanal-Digitaleingang ; DC 24 V ; 3 ms ; Extrem

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Art-Nr.: 750-1515/040-000

8-Kanal-Digitalausgang ; DC 24 V ; 0,5 A ; 2-Leiter-Anschluss ; Extrem

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Art-Nr.: 750-880/040-001

Controller ETHERNET ; 3. Generation ; SD Card Slot ; Fernwirktechnik ; Extrem

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Art-Nr.: 750-464/040-000

2/4-Kanal-Analogeingang ; Widerstandsmessung ; Einstellbar ; Extrem

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Art-Nr.: 750-455/040-000

4-Kanal-Analogeingang ; 4 … 20 mA ; Single-Ended ; Extrem

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Art-Nr.: 750-652/040-000

Serielle Schnittstelle RS-232/485 ; Extrem

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Art-Nr.: 750-338/040-000

Feldbuskoppler CANopen ; D-Sub ; Extrem

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Art-Nr.: 750-352/040-000

Feldbuskoppler ETHERNET ; 3. Generation ; Extrem

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Art-Nr.: 750-1415/040-000

8-Kanal-Digitaleingang ; DC 24 V ; 3 ms ; 2-Leiter-Anschluss ; Extrem

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Art-Nr.: 750-468/040-000

4-Kanal-Analogeingang ; DC 0 … 10 V ; Single-Ended ; Extrem

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Art-Nr.: 750-333/040-000

Feldbuskoppler PROFIBUS DP ; 2. Generation ; 12 MBd ; Extrem

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Referenz 28. Oktober 2020 Sonnenstrom vom eigenen Dach