Eine Photovoltaikanlage auf einem Hallendach ist nicht allein eine Frage der verfügbaren Dachfläche. Vor einer Investitionsentscheidung sollte geklärt werden, ob das Dach für die zusätzliche Belastung geeignet ist, welchen Zustand es hat und ob absehbare Sanierungen berücksichtigt werden müssen. Erst dann lässt sich beurteilen, unter welchen Bedingungen eine PV-Anlage sinnvoll in den Standort integriert werden kann.
Dabei stellt sich nicht nur die Frage, wie viel Strom auf dem Dach erzeugt werden kann. Entscheidend ist, welchen wirtschaftlichen und betrieblichen Beitrag eine PV-Anlage unter den Bedingungen des jeweiligen Standorts leisten kann. Der Nutzen kann aus dem direkten Eigenverbrauch des Solarstroms, der Einspeisung von Überschüssen und der langfristigen Nutzung der vorhandenen Gebäude- und Energieinfrastruktur entstehen. Je nach betrieblicher Zielsetzung können auch Aspekte der Versorgungssicherheit und die Einbindung eines Batteriespeichers eine Rolle spielen.
Die sinnvolle Anlagengröße ergibt sich deshalb nicht automatisch aus der maximal möglichen Belegung der Dachfläche. Maßgeblich sind vielmehr der Stromverbrauch, das Lastprofil, der mögliche Eigenverbrauch und die geplante Einspeisung. Mit zunehmender Anlagenleistung verändern sich zudem die Anforderungen an Vermarktung, Netzanschluss und technische Nachweise.
Dieser Beitrag vertieft einen Teilaspekt unserer Übersichtsseite Energie- und Lastmanagement.
Eigenverbrauch: Die PV-Leistung muss zum Betrieb passen
Wie viel Solarstrom ein Unternehmen tatsächlich selbst nutzen kann, hängt wesentlich vom zeitlichen Verlauf des Stromverbrauchs ab. Nicht nur die jährliche Strommenge ist entscheidend, sondern die Frage, wann im Betrieb elektrische Energie benötigt wird und wann die Photovoltaikanlage Strom erzeugt.
In einem Produktionsbetrieb kann beispielsweise während der Schichten ein hoher Strombedarf bestehen. Maschinen, Druckluft, Kälteanlagen, Lüftung oder Ladeinfrastruktur können den erzeugten Solarstrom unmittelbar nutzen. Außerhalb der Produktionszeiten sinkt die Last dagegen häufig deutlich. An Wochenenden, Feiertagen oder während Betriebsstillständen kann dadurch mehr PV-Strom erzeugt werden, als im Unternehmen gleichzeitig benötigt wird.
Bei einem zweischichtigen Produktionsbetrieb kann deshalb beispielsweise eine Ost-West-Ausrichtung interessant sein. Sie verteilt die PV-Erzeugung stärker über den Vormittag und Nachmittag und kann damit besser zu einem länger andauernden Produktionsbetrieb passen als eine Ausrichtung mit einer ausgeprägten Erzeugungsspitze um die Mittagszeit. Ob eine solche Auslegung sinnvoll ist, hängt jedoch immer vom tatsächlichen Lastprofil und den weiteren Rahmenbedingungen des Standorts ab.
Wenn kein Batteriespeicher vorgesehen ist und überschüssiger Strom keinen oder nur einen geringen wirtschaftlichen Wert hat, sollte die Größe der PV-Anlage nicht einfach auf die maximal verfügbare Dachfläche ausgelegt werden. Sie sollte sich am tatsächlichen Lastprofil und am wirtschaftlich nutzbaren Eigenverbrauch orientieren.
Das bedeutet: Eine größere PV-Anlage erzeugt zwar mehr Strom, aber nicht zwangsläufig mehr wirtschaftlich nutzbaren Solarstrom. Mit zunehmender Anlagenleistung können die Zeiten zunehmen, in denen die Erzeugung den aktuellen Verbrauch übersteigt.
Bei der Planung kann deshalb für den jeweiligen Betrieb untersucht werden, welche PV-Leistung unter Berücksichtigung des Lastprofils einen wirtschaftlich sinnvollen Eigenverbrauch ermöglicht. Ein Batteriespeicher ist dafür nicht grundsätzlich erforderlich. Er kann eine zusätzliche Möglichkeit sein, den zeitlichen Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch zu verbessern, muss aber unter den konkreten betrieblichen und wirtschaftlichen Bedingungen gesondert bewertet werden.
Was mit dem Solarstrom geschieht, der nicht im Unternehmen genutzt werden kann, ist damit eine weitere wichtige Frage. Wird er eingespeist und vergütet oder vermarktet, verändert sich die wirtschaftliche Betrachtung der Anlagengröße.
Die sinnvolle Anlagengröße ist nicht die einzige Entscheidung
Ist die wirtschaftlich sinnvolle PV-Leistung bestimmt, stellt sich eine weitere Frage: Welche technischen und regulatorischen Anforderungen sind mit dieser Anlagengröße und der geplanten Einspeisung verbunden?
Mit zunehmender Leistung können zusätzliche Anforderungen an Netzanschluss, Steuerung, Vermarktung und technische Nachweise entstehen. Deshalb sollte bereits bei der Planung geprüft werden, welche Leistungsgrenzen für die konkrete Anlage relevant sind.
Eine etwas größere PV-Anlage kann zwar zusätzlichen Ertrag ermöglichen. Sie kann aber gleichzeitig zusätzlichen technischen und organisatorischen Aufwand verursachen. Die zusätzliche Leistung sollte deshalb einen entsprechenden wirtschaftlichen oder betrieblichen Nutzen bringen.
Damit wird die Anlagengröße zu einer bewussten unternehmerischen Entscheidung: Nicht jede technisch mögliche Erweiterung ist automatisch die wirtschaftlich sinnvollste Lösung.
Bis 100 kW: Eigenverbrauch, Einspeisung und Steuerbarkeit
Bei einer PV-Anlage bis 100 kW steht häufig der direkte Eigenverbrauch des erzeugten Stroms im Vordergrund. Überschüsse können in das öffentliche Netz eingespeist werden. Welche Vermarktungs- und Vergütungsregelungen dabei gelten, hängt von der gewählten Betriebsweise und den jeweils geltenden gesetzlichen Vorgaben ab.
Auch bei einer solchen Anlagengröße sollte die PV-Anlage jedoch nicht als isolierte Einheit betrachtet werden. Ein Energiemanagementsystem (EMS) kann Erzeugung und Verbrauch im Unternehmen zusammenführen und beispielsweise berücksichtigen, wann PV-Strom zur Verfügung steht und welche Verbraucher gleichzeitig Energie benötigen.
Bei kleineren Anlagen kann dafür grundsätzlich auch das Energiemanagement des PV-Systems genutzt werden. Für einen Industriebetrieb kann ein übergeordnetes Energiemanagementsystem jedoch die langfristig geeignete Lösung sein. Es kann neben der PV-Anlage auch weitere Erzeuger, Speicher und Verbraucher einbinden und damit die Energieflüsse am Standort übergreifend steuern.
Mit der zunehmenden Digitalisierung der Stromnetze gewinnt außerdem die Steuerbarkeit von Erzeugungsanlagen und Verbrauchseinrichtungen an Bedeutung. Netzbetreiber sollen künftig stärker in der Lage sein, auf die Leistung am Netzanschlusspunkt Einfluss zu nehmen. Ein übergeordnetes EMS kann solche externen Vorgaben in das Energiemanagement des Unternehmens integrieren und mit dem betrieblichen Verbrauch und der eigenen Erzeugung koordinieren.
Für ein Unternehmen kann es deshalb sinnvoll sein, bereits bei einer kleineren PV-Anlage eine übergeordnete Energiemanagementstruktur mitzudenken. Damit bleibt die Energieversorgung offen für die spätere Einbindung weiterer Erzeuger, Speicher und steuerbarer Verbraucher sowie für die zunehmenden Anforderungen an die netzorientierte Steuerung.
Mehr als 100 kW: Was sich bei der Vermarktung ändert
Ab mehr als 100 kW installierter Leistung ändert sich die Situation für den eingespeisten Strom. Die reguläre EEG-Einspeisevergütung, die bei kleineren Anlagen genutzt werden kann, steht dann nicht mehr in gleicher Weise zur Verfügung. Soll der eingespeiste Strom weiterhin im Rahmen des EEG vergütet werden, erfolgt dies grundsätzlich über die Direktvermarktung mit Marktprämie.
Das betrifft jedoch nicht den Strom, den das Unternehmen selbst verbraucht. Solarstrom, der unmittelbar im Betrieb genutzt wird, bleibt Eigenverbrauch. Nur der überschüssige Strom, der in das öffentliche Netz eingespeist wird, ist von der gewählten Veräußerungsform betroffen.
Für Anlagen mit mehr als 100 kW und weniger als 200 kW besteht außerdem die Möglichkeit der unentgeltlichen Abnahme. Dabei wird überschüssiger Strom vom Netzbetreiber abgenommen, ohne dass dafür eine EEG-Vergütung gezahlt wird. Ein Direktvermarkter ist in diesem Fall nicht erforderlich.
Das kann beispielsweise bei einer Anlage mit 105 kW installierter Leistung interessant sein, wenn der Betrieb einen sehr hohen Eigenverbrauch erreicht und nur geringe Mengen ins Netz abgegeben werden. Ob eine solche Lösung wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt davon ab, welchen zusätzlichen Eigenverbrauch die größere Anlage ermöglicht und welche Investitions- und Folgekosten dadurch entstehen.
Soll der eingespeiste Strom hingegen vergütet oder ohne EEG-Förderung vermarktet werden, sind entsprechende Vermarktungsmodelle und die damit verbundenen technischen und organisatorischen Anforderungen zu berücksichtigen. Bei einer geförderten Direktvermarktung wird in der Praxis ein Direktvermarkter eingebunden, dessen Leistungen ebenfalls Kosten verursachen.
Die Grenze von 100 kW ist deshalb keine einfache Grenze zwischen „kleiner" und „großer" PV-Anlage. Sie verändert vor allem die Möglichkeiten, mit überschüssigem Strom umzugehen. Für die wirtschaftliche Bewertung einer Anlage sollte deshalb nicht allein betrachtet werden, wie viel zusätzliche PV-Leistung installiert werden kann, sondern auch, wie viel davon im Unternehmen genutzt werden kann und welchen Aufwand die verbleibende Einspeisung verursacht.
Mit zunehmender Leistung steigen die technischen Anforderungen
Je größer eine PV-Anlage wird und je mehr Leistung sie in das öffentliche Netz einspeisen kann, desto stärker muss sie in die elektrische Infrastruktur des Unternehmens und in die Anforderungen des Stromnetzes eingebunden werden. Neben dem Netzanschluss können dann beispielsweise die Steuerbarkeit der Anlage, die Überwachung der Einspeisung sowie technische Nachweise eine größere Bedeutung bekommen.
Der Grund dafür liegt in der zunehmenden Bedeutung dezentraler Erzeugungsanlagen für das Stromnetz. Wenn viele PV-Anlagen gleichzeitig Strom erzeugen, beeinflussen sie gemeinsam die Netzverhältnisse. Deshalb wird nicht nur betrachtet, ob ein einzelner Wechselrichter technisch funktioniert, sondern auch, wie sich die gesamte Erzeugungsanlage am Netzanschlusspunkt verhält.
Für den Betreiber bedeutet das: Mit zunehmender Anlagenleistung werden nicht nur die PV-Module und Wechselrichter größer. Auch die Anforderungen an die Einbindung der gesamten Anlage in das Stromnetz nehmen zu. Damit können zusätzliche technische Nachweise und weiterer Planungsaufwand verbunden sein.
Ab 135 kW können zusätzliche technische Nachweise erforderlich werden
Bei der Planung einer Photovoltaikanlage spielt eine weitere Leistungsgrenze eine wichtige Rolle: 135 kW AC-Leistung. Ab dieser Leistungsklasse können zusätzliche Anforderungen (Anlagenzertifikat) an die technische Nachweisführung für größere Erzeugungsanlagen relevant werden. Die 135-kW-Grenze ist dabei keine feste Grenze für den Anschluss an Niederspannung oder Mittelspannung.
Ein Anlagenzertifikat ist kein Dokument, das der Betreiber einfach beantragt und erhält. Es bestätigt, dass die gesamte Erzeugungsanlage in ihrer konkreten Ausführung die technischen Anforderungen für den Netzanschluss erfüllt. Dafür wird eine akkreditierte Zertifizierungsstelle mit der Prüfung beauftragt. Ihr müssen unter anderem die technischen Daten der Wechselrichter und weiterer Komponenten, die vorgesehenen Einstellungen und Schutzfunktionen sowie die geplante Ausführung der Anlage am Netzverknüpfungspunkt vorgelegt werden. Auf Grundlage dieser Unterlagen wird geprüft, ob das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten die geforderten elektrischen Eigenschaften erfüllt.
Erst wenn diese Prüfung erfolgreich abgeschlossen ist, kann die Zertifizierungsstelle das Anlagenzertifikat ausstellen. Gegenüber einer Anlage, für die lediglich Einheiten- oder Komponentenzertifikate erforderlich sind, entsteht dadurch zusätzlicher Zeit-, Planungs- und Kostenaufwand. Deshalb sollte bereits bei der Planung geprüft werden, ob für die vorgesehene Anlage ein Anlagenzertifikat erforderlich wird.
Welche Leistungsgrenzen sind entscheidend?
Ob ein Anlagenzertifikat erforderlich wird, hängt nicht allein von der Größe der PV-Module ab. Maßgeblich sind die AC-seitige Leistung der Wechselrichter und die vereinbarte Einspeiseleistung am Netzverknüpfungspunkt. Mit der AC-Leistung ist vereinfacht die Leistung auf der Wechselstromseite gemeint, also die maximale Leistung der Wechselrichter bzw. Erzeugungseinheiten.
| Leistungsgrenze | Bedeutung |
|---|---|
| bis 100 kW | Reguläre EEG-Einspeisevergütung für den eingespeisten Strom möglich. |
| über 100 kW | Vergütung grundsätzlich nur noch über Direktvermarktung mit Marktprämie; zwischen 100 und 200 kW ist alternativ die unentgeltliche Abnahme möglich. |
| ab 135 kW AC | Zusätzliche Anforderungen an die technische Nachweisführung (Anlagenzertifikat) können relevant werden. |
| bis 500 kW AC und höchstens 270 kW Einspeiseleistung | Ausnahmeregelung von der Zertifikatspflicht möglich, wenn beide Voraussetzungen gemeinsam erfüllt sind. |
| ab 950 kW AC | Zusätzlich ein umfangreicheres Einzelnachweisverfahren erforderlich. |
Maßgeblich ist die jeweils im Regelwerk definierte AC-Leistung der Wechselrichter bzw. Erzeugungseinheiten – nicht die kWp-Angabe der PV-Module.
Fazit
Mit zunehmender PV-Leistung können die Anforderungen an Netzanschluss, Steuerung und Nachweise steigen. Auch die Anlagenzertifizierung kann ab bestimmten Leistungsgrenzen zu einem relevanten Projektbestandteil werden.
Für ein Unternehmen sind deshalb vor allem vier Fragen wichtig:
- Welche PV-Leistung passt zum eigenen Stromverbrauch?
- Wie viel der erzeugten Energie kann direkt im Unternehmen genutzt werden?
- Welche Einspeiseleistung soll vorgesehen werden?
- Welche zusätzlichen technischen Nachweise und Kosten ergeben sich daraus?
Eine frühzeitige Betrachtung von PV-Leistung, Eigenverbrauch, Einspeisung und vorhandener Energieinfrastruktur schafft deshalb eine bessere Entscheidungsgrundlage für die weitere Planung.
Technische Planung für das Gesamtkonzept
ETM betrachtet Photovoltaikanlagen im Zusammenhang mit der bestehenden elektrischen Energieversorgung des Unternehmens. Dazu gehören insbesondere Energieverteilung, Verbrauch, Messung, Energiemanagement und die Einbindung weiterer Energieerzeuger oder Verbraucher.
Die Photovoltaikanlage wird damit nicht als Einzelkomponente betrachtet, sondern als Bestandteil der Energieinfrastruktur des Unternehmens.
PV-Anlage planen – technische Rahmenbedingungen frühzeitig klären
Die Auslegung einer Photovoltaikanlage sollte nicht bei der verfügbaren Dachfläche beginnen und mit der Auswahl der Module enden. Stromverbrauch, Lastprofil, Eigenverbrauch, Einspeisung, Netzanschluss und technische Nachweise beeinflussen gemeinsam, welche Anlagengröße für den jeweiligen Standort sinnvoll ist.