Photovoltaikanlagen im obligatorischen Verbund mit Stromspeichern

Transkript

1 Photovoltaikanlagen im obligatorischen Verbund mit Stromspeichern Diskussionsbeitrag des Solarenergie-Fördervereins Deutschland e.v. (SFV) 1

2 Photovoltaikanlagen im obligatorischen Verbund mit Stromspeichern Das nachfolgend beschriebene Markteinführungsprogramm betrifft die Einführung von Photovoltaikanlagen im obligatorischen Verbund mit Stromspeichern. Dafür legt der SFV einen Vorschlag vor - für den Einsatz der Kombi-Anlagen und seine Auswirkungen - für die technischen Anforderungen - für eine gesetzliche Verankerung der Markteinführung im EEG Eine Zusammenfassung findet sich am Ende des Beitrages Bitte nicht verwechseln: Der SFV arbeitet außerdem noch an einem anderen Markteinführungsprogramm zur Förderung von Speichern ohne Kombination mit PV-Anlagen. Dieses andere Markteinführungsprogramm wird im folgenden Beitrag nicht dargestellt. 2

3 Vorbemerkung: Die Umstellung der Energieversorgung auf Erneuerbare Energien wird sich im Wesentlichen auf zwei Techniken stützen, die Solarstrom- und die Windstromgewinnung an Land. Die Windenergie wird ihren Hauptbeitrag im Winterhalbjahr leisten, die Solarenergie im Sommer. 3

4 Vorbemerkung: Die Umstellung der Energieversorgung auf Erneuerbare Energien wird sich im Wesentlichen auf zwei Techniken stützen, die Solarstrom- und die Windstromgewinnung an Land. Die Windenergie wird ihren Hauptbeitrag im Winterhalbjahr leisten, die Solarenergie im Sommer. Der folgende Beitrag bezieht sich im Wesentlichen auf die Rolle der Photovoltaik in Deutschland, d.h. auf die Jahreszeit von April bis Oktober. Er soll zeigen, wie in sonnigen Wochen die vollständige Versorgung Deutschlands mit Solarstrom durchgeführt werden kann. 4

5 Vorbemerkung: Die Umstellung der Energieversorgung auf Erneuerbare Energien wird sich im Wesentlichen auf zwei Techniken stützen, die Solarstrom- und die Windstromgewinnung an Land. Die Windenergie wird ihren Hauptbeitrag im Winterhalbjahr leisten, die Solarenergie im Sommer. Der folgende Beitrag bezieht sich im Wesentlichen auf die Rolle der Photovoltaik in Deutschland, d.h. auf die Jahreszeit von April bis Oktober. Er soll zeigen, wie in sonnigen Wochen die vollständige Versorgung Deutschlands mit Solarstrom durchgeführt werden kann. In ähnlicher Weise ist in windigen Wochen eine vollständige Versorgung Deutschlands mit Windenergie möglich. Nur sind die Zeiträume, in denen Windüberschuss- oder Windmangel herrscht, länger als bei der Solarenergie. Die Speicher müssen deshalb für die Windenergie größer dimensioniert werden. Außerdem müssen neue Windparks an die Verbrauchszentren netztechnisch angebunden werden. Dies soll in einem weiteren Beitrag gezeigt werden. 5

6 Vorbemerkung: Die Umstellung der Energieversorgung auf Erneuerbare Energien wird sich im Wesentlichen auf zwei Techniken stützen, die Solarstrom- und die Windstromgewinnung an Land. Die Windenergie wird ihren Hauptbeitrag im Winterhalbjahr leisten, die Solarenergie im Sommer. Der folgende Beitrag bezieht sich im Wesentlichen auf die Rolle der Photovoltaik in Deutschland, d.h. auf die Jahreszeit von April bis Oktober. Er soll zeigen, wie in sonnigen Wochen die vollständige Versorgung Deutschlands mit Solarstrom durchgeführt werden kann. In ähnlicher Weise ist in windigen Wochen eine vollständige Versorgung Deutschlands mit Windenergie möglich. Nur sind die Zeiträume, in denen Windüberschuss- oder Windmangel herrscht, länger als bei der Solarenergie. Die Speicher müssen deshalb für die Windenergie größer dimensioniert werden. Außerdem müssen neue Windparks an die Verbrauchszentren netztechnisch angebunden werden. Dies soll in einem weiteren Beitrag gezeigt werden. Die schwierigste Aufgabe wird die Versorgung Deutschlands bei unzureichendem Angebot von Wind und Solarenergie sein. Dezentrale Energiereserven für etwa 4 Wochen müssen dafür angelegt werden, z.b. mit Methanol aus Atmosphären-CO2. Dies wird in einem dritten Beitrag erläutert werden. 6

7 Tagesgang der Sommerlastkurve Bei der dargestellten Sommerlastkurve handelt es sich um einen Tagesgang, wie er für Haushaltsendkunden im Niederspannungsnetz an einem Feiertag auftreten könnte. Typisch ist der niedrige Stromverbrauch in den frühen Morgenstunden, die hohe Lastspitze infolge Zubereitung des Mittagsessens und die weitere Lastspitze zum Abendbrot hin. 7

8 Solarstrom kommt scheinbar genau zur Entlastung der mittäglichen Lastspitze Tagesgang der Sommerlastkurve Bei der dargestellten Sommerlastkurve handelt es sich um einen Tagesgang, wie er für Haushaltsendkunden im Niederspannungsnetz an einem Feiertag auftreten könnte. Typisch ist der niedrige Stromverbrauch in den frühen Morgenstunden, die hohe Lastspitze infolge Zubereitung des Mittagsessens und die weitere Lastspitze zum Abendbrot hin. 8

9 Steigert man den Ausbau der Solarenergie, so verkehrt sich die Entlastung in ihr Gegenteil Tagesgang der Sommerlastkurve 9

10 Leistungsspitze bzw. Solare Mittagsspitze Um die Mittagszeit gibt es bald mehr Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt im Niederspannungsnetz überhaupt benötigt wird Lastspitze (Verbrauchsspitze) 10

11 Um die Mittagszeit gibt es bald mehr Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt im Niederspannungsnetz überhaupt benötigt wird 11

12 Da die meisten Solaranlagen im Niederspannungsnetz installiert sind, drängen schon heute an sonnigen Tagen um die Mittagszeit summarisch weit über 10 Gigawatt aus den Nieder- in die Mittelspannungsnetze 12

13 Drei Probleme bei solarem Vollausbau: 1. Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze sind zu schwach für die Weiterleitung der vollen solaren Mittagsspitze 13

14 Drei Probleme bei solarem Vollausbau: 1. Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze sind zu schwach für die Weiterleitung der vollen solaren Mittagsspitze 2. Weder die Verbraucher am Nieder- oder Mittelspannungsnetz noch die stromintensive Industrie am Hochspannungsnetz brauchen mittags die hohe Leistung der solaren Mittagsspitze 14

15 Drei Probleme bei solarem Vollausbau: 1. Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze sind zu schwach für die Weiterleitung der vollen solaren Mittagsspitze 2. Weder die Verbraucher am Nieder- oder Mittelspannungsnetz noch die stromintensive Industrie am Hochspannungsnetz brauchen mittags die hohe Leistung der solaren Mittagsspitze 3. Nachts fehlt die Sonnenenergie hingegen 15

16 Drei Probleme bei solarem Vollausbau: 1. Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze sind zu schwach für die Weiterleitung der vollen solaren Mittagsspitze 2. Weder die Verbraucher am Nieder- oder Mittelspannungsnetz noch die stromintensive Industrie am Hochspannungsnetz brauchen mittags die hohe Leistung der solaren Mittagsspitze 3. Nachts fehlt die Sonnenenergie hingegen Netzausbau würde nur Problem Nr. 1 lösen 16

17 Drei Probleme bei solarem Vollausbau: 1. Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze sind zu schwach für die Weiterleitung der vollen solaren Mittagsspitze 2. Weder die Verbraucher am Nieder- oder Mittelspannungsnetz noch die stromintensive Industrie am Hochspannungsnetz brauchen mittags die hohe Leistung der solaren Mittagsspitze 3. Nachts fehlt die Sonnenenergie hingegen Netzausbau würde nur Problem Nr. 1 lösen Speicher bei den Solaranlagen hingegen lösen alle drei Probleme 17

18 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung Volt K-Strom Der Ausbau der Solarenergie erfolgt (grob gegliedert) in drei Stufen Niederspannung 230 Volt 18

19 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung Volt K-Strom Ausgangslage: Versorgung der Stromkunden mit konventionell erzeugtem Strom Zeichenerklärung: Transformator Niederspannung 230 Volt 19

20 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung Volt K-Strom Erste Stufe Solarausbau Private Endkunden versorgen sich selbst und ihre Nachbarn in Sonnenstunden mit Solarstrom 20

21 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung Volt Solarstrom K-Strom Zweite Stufe Solarausbau Solarstrom fließt in der solaren Mittagsspitze rückwärts bis zur stromintensiven Industrie. K-Strom wird dort mittags nicht mehr benötigt 21

22 Zur energieintensiven Industrie Solarstrom Dritte Stufe Solarausbau 22

23 Zur energieintensiven Industrie Solarstrom Dritte Stufe Solarausbau Sie stößt an drei Grenzen: 23

24 Zur energieintensiven Industrie Solarstrom Dritte Stufe Solarausbau Sie stößt an drei Grenzen: 1. Solare Mittagsspitze überlastet die Netze 24

25 Zur energieintensiven Industrie Solarstrom Dritte Stufe Solarausbau Sie stößt an drei Grenzen: 1. Solare Mittagsspitze überlastet die Netze 2. Solare Mittagsspitze kann ohne Glättung nicht mehr direkt verbraucht werden 25

26 Zur energieintensiven Industrie Solarstrom Dritte Stufe Solarausbau Sie stößt an drei Grenzen: 1. Solare Mittagsspitze überlastet die Netze 2. Solare Mittagsspitze kann ohne Glättung nicht mehr direkt verbraucht werden 3. Solarstrom fehlt nachts 26

27 Zwischenspeicherung ist unumgänglich Solare Energiemengen reichen aus Bei weiterem Ausbau der Solarenergie in der dritten Ausbaustufe können (ggf. unter Zuhilfenahme von Freiflächenanlagen) nahezu beliebige Energiemengen solar bereit gestellt werden. An sonnigen Tagen würden sie zur Versorgung des ganzen Landes (einschließlich der energieintensiven Industrie) mehr als ausreichen. 27

28 Zwischenspeicherung ist unumgänglich Solare Energiemengen reichen aus Bei weiterem Ausbau der Solarenergie in der dritten Ausbaustufe können (ggf. unter Zuhilfenahme von Freiflächenanlagen) nahezu beliebige Energiemengen solar bereit gestellt werden. An sonnigen Tagen würden sie zur Versorgung des ganzen Landes (einschließlich der energieintensiven Industrie) mehr als ausreichen. Aber die solare Energie kommt häufig zur falschen Uhrzeit. Mittags gibt es zu viel davon, morgens und abends und besonders in der Nacht gibt es zu wenig. 28

29 Zwischenspeicherung ist unumgänglich Solare Energiemengen reichen aus Bei weiterem Ausbau der Solarenergie in der dritten Ausbaustufe können (ggf. unter Zuhilfenahme von Freiflächenanlagen) nahezu beliebige Energiemengen solar bereit gestellt werden. An sonnigen Tagen würden sie zur Versorgung des ganzen Landes (einschließlich der energieintensiven Industrie) mehr als ausreichen. Aber die solare Energie kommt häufig zur falschen Uhrzeit. Mittags gibt es zu viel davon, morgens und abends und besonders in der Nacht gibt es zu wenig. Wer solare Vollversorgung an sonnigen Tagen will, muss deshalb den mittäglichen Überschuss zwischenspeichern und ihn am Abend, in der Nacht und am Morgen wieder ins Netz einspeisen. 29

30 Zwischenspeicherung ist unumgänglich Solare Energiemengen reichen aus Bei weiterem Ausbau der Solarenergie in der dritten Ausbaustufe können (ggf. unter Zuhilfenahme von Freiflächenanlagen) nahezu beliebige Energiemengen solar bereit gestellt werden. An sonnigen Tagen würden sie zur Versorgung des ganzen Landes (einschließlich der energieintensiven Industrie) mehr als ausreichen. Aber die solare Energie kommt häufig zur falschen Uhrzeit. Mittags gibt es zu viel davon, morgens und abends und besonders in der Nacht gibt es zu wenig. Wer solare Vollversorgung an sonnigen Tagen will, muss deshalb den mittäglichen Überschuss zwischenspeichern und ihn am Abend, in der Nacht und am Morgen wieder ins Netz einspeisen. Die entscheidende Frage lautet: Erst zwischenspeichern und dann durch das Stromnetz zum Verbrauchsort übertragen? Oder erst übertragen und dann zwischenspeichern? 30

31 Wer soll Solarstrom zwischenspeichern? Beim Anlagenbetreiber zwischenspeichern Beim Netzbetreiber oder beim Verbraucher zwischenspeichern 31

32 Wer soll Solarstrom zwischenspeichern? Beim Anlagenbetreiber zwischenspeichern Die solare Mittagsspitzenleistung wird auf 24 Stunden verteilt. Die maximale Netzbelastung sinkt damit auf etwa ein Drittel. Netzausbau wird eingespart. Beim Netzbetreiber oder beim Verbraucher zwischenspeichern Die Energieverbraucher oder der Netzbetreiber entscheiden über die erforderliche Speichergröße. Größere Speicher kommen zum Einsatz. Skaleneffekte machen die Speicherung billiger. 32

33 Wer soll Solarstrom zwischenspeichern? Beim Anlagenbetreiber zwischenspeichern Die solare Mittagsspitzenleistung wird auf 24 Stunden verteilt. Die maximale Netzbelastung sinkt damit auf etwa ein Drittel. Netzausbau wird eingespart. Diese Lösung würde durch die Solaranlagenbetreiber selbst vorangetrieben. Beim Netzbetreiber oder beim Verbraucher zwischenspeichern Die Energieverbraucher oder der Netzbetreiber entscheiden über die erforderliche Speichergröße. Größere Speicher kommen zum Einsatz. Skaleneffekte machen die Speicherung billiger. Diese Lösung kommt erst zu Stande, wenn Knappheit oder Ausfälle in der Stromversorgung zu befürchten sind. 33

34 Wer soll Solarstrom zwischenspeichern? Beim Anlagenbetreiber zwischenspeichern Die solare Mittagsspitzenleistung wird auf 24 Stunden verteilt. Die maximale Netzbelastung sinkt damit auf etwa ein Drittel. Netzausbau wird eingespart. Diese Lösung würde durch die Solaranlagenbetreiber selbst vorangetrieben. Die Zwischenspeicheung beim Anlagenbetreiber bringt die Energiewende voran Beim Netzbetreiber oder beim Verbraucher zwischenspeichern Die Energieverbraucher oder der Netzbetreiber entscheiden über die erforderliche Speichergröße. Größere Speicher kommen zum Einsatz. Skaleneffekte machen die Speicherung billiger. Diese Lösung kommt erst zu Stande, wenn Knappheit oder Ausfälle in der Stromversorgung zu befürchten sind. Die Stromwirtschaft kann damit die Energiewende beliebig hinauszögern 34

35 Kann Netzausbau die Zwischenspeicherung beim Anlagenbetreiber überflüssig machen? Erhöhung der Kabelquerschnitte, Blindstromkompensation und regelbare Transformatoren im Niederspannungnetz könnten den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme ermöglichen 35

36 Erhöhung der Kabelquerschnitte, Blindstromkompensation und regelbare Transformatoren im Niederspannungnetz könnten den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme ermöglichen Aber Die vorgelagerten Netze müssten dann ebenfalls ausgebaut werden. Und 36

37 Blick in die Zukunft (dritte Ausbaustufe) Wer will den Spitzenstrom zur Mittagszeit überhaupt haben? 37

38 Blick in die Zukunft (dritte Ausbaustufe) Schematische Darstellung Verbrauch in allen Hochspannungsnetzen Verbrauch in allen Mittelspannungsnetzen Verbrauch in allen Niederspannungsnetzen 38

39 Blick in die Zukunft (dritte Ausbaustufe) Export? Schematische Darstellung Verbrauch in allen Hochspannungsnetzen Verbrauch in allen Mittelspannungsnetzen Verbrauch in allen Niederspannungsnetzen 39

40 Blick in die Zukunft (dritte Ausbaustufe) Export? Schematische Darstellung Export ist nur möglich, so lange die Nachbarn selbst zu wenig Solaranlagen haben 40

41 Blick in die Zukunft (dritte Ausbaustufe) Wohin damit? Schematische Darstellung Die künftige Entwicklung ist absehbar. Wenn trotz Verbrauchsmanagements die Leistung aller Solarstromanlagen zur Mittagszeit die gleichzeitige Lastspitze aller Verbraucher übersteigt, muss die nicht verwendbare solare Mittagsspitze zwischengespeichert und auf die sonnenarmen und sonnenlosen Folgestunden verteilt werden. 41

42 Pufferung von Solaranlagen Blick in die Zukunft (dritte Ausbaustufe) Schematische Darstellung Die künftige Entwicklung ist absehbar. Wenn trotz Verbrauchsmanagements die Leistung aller Solarstromanlagen zur Mittagszeit die gleichzeitige Lastspitze aller Verbraucher übersteigt, muss die nicht verwendbare solare Mittagsspitze zwischengespeichert und auf die sonnenarmen und sonnenlosen Folgestunden verteilt werden. Solaranlagen müssen gepuffert werden Später einspeisen 42

43 Blick in die Zukunft (dritte Ausbaustufe) Solaranlagen müssen gepuffert werden Schematische Darstellung Wenn man mit dieser Umstellung der Technik wartet, bis die solare Mittagsspitze aus ungepufferten Solaranlagen tatsächlich nicht mehr abgenommen werden kann, kommt es zu einer dramatischen Verzögerung des weiteren Ausbaus Später einspeisen 43

44 Pufferung von Solaranlagen Schematische Darstellung Die Umstellung auf gepufferte Solaranlagen benötigt erhebliche Vorbereitungszeit Später einspeisen 44

45 Pufferung von Solaranlagen Schematische Darstellung Die Umstellung auf gepufferte Solaranlagen benötigt erhebliche Vorbereitungszeit Die rechtlichen Rahmenbedingungen müssen erstellt werden. Ein Markteinführungsprogramm fehlt Technische Entwicklungs- und Erprobungsarbeit ist erforderlich Später einspeisen 45

46 Pufferung von Solaranlagen Schematische Darstellung Die Umstellung auf gepufferte Solaranlagen benötigt erhebliche Vorbereitungszeit Die rechtlichen Rahmenbedingungen müssen erstellt werden. Ein Markteinführungsprogramm fehlt Technische Entwicklungs- und Erprobungsarbeit ist erforderlich Massenproduktion der Wechselrichter, Steuergeräte und Speicher muss anlaufen Später einspeisen 46

47 Wo bleibt der Einspeisevorrang? Excurs Schematische Darstellung Die Begründung für den Einspeisevorrang lautet: Jede eingespeiste Kilowattstunde Solarstrom verdrängt eine Kilowattstunde Kernkraft oder Fossilstrom 47

48 Wo bleibt der Einspeisevorrang? Excurs Schematische Darstellung Die Begründung für den Einspeisevorrang lautet: Jede eingespeiste Kilowattstunde Solarstrom verdrängt eine Kilowattstunde Kernkraft oder Fossilstrom Diese Begründung trifft auf ungepufferte Solaranlagen nicht mehr zu. 48

49 Wo bleibt der Einspeisevorrang? Excurs Schematische Darstellung Die Begründung für den Einspeisevorrang lautet: Jede eingespeiste Kilowattstunde Solarstrom verdrängt eine Kilowattstunde Kernkraft oder Fossilstrom Diese Begründung trifft auf ungepufferte Solaranlagen nicht mehr zu. Zukünftig müssen neue Solaranlagen deshalb gepuffert werden, um den Einspeisevorrang zu erhalten 49

50 Ein Anfang ist bereits gemacht Für Neuanlagen unter 30 kwp ist eine Drosselung auf 0,7 der Peakleistung oder der Einbau einer Vorrichtung zur Leistungsabregelung gesetzlich*) vorgeschrieben *) 6 Abs. 2 Nr. 2 Buchstabe b EEG 2012 Schreibt als mögliche Alternative zu einer Abregelung der Solaranlagen vor: ( oder müssen) am Verknüpfungspunkt ihrer Anlage mit dem Netz die maximale Wirkleistungseinspeisung auf 70 Prozent der installierten Leistung begrenzen Später einspeisen 50

51 Genügt Begrenzung der Einspeiseleistung auf 70%? Begrenzung auf 70% Einspeiseleistung genügt nicht Für eine Zwischenspeicherung von jährlich etwa 10 kwh/kwp (Gegenwert etwa 3 Euro) lohnt keine Speicherinstallation Später einspeisen 51

52 Begrenzung der Einspeiseleistung SFV-Vorschlag: Begrenzung auf 30% Bei einer Begrenzung auf 30 Prozent der Peakleistung müssten jährlich etwa 30% des Jahresertrages zwischengespeichert werden. Speicherinstallation lohnt dann zwar energietechnisch, benötigt aber finanziell einen zusätzlichen Anreiz 30% Später einspeisen 52

53 An wieviel Tagen werden die 0,7 * Peakleistung überschritten? Diese Regelung hätte im Jahr 2011 für Anlagen im PLZ-Bereich 20 an 80 Tagen zu Verlusten geführt. 80 Die Höchstleistung einer 1 kwp-anlage liegt etwa bei 1000 kwh/jahr 0,7 Höchstleistung in Bruchteilen der Peakleistung Daten bei SMA 53

54 Energie- Verlust in kwh/kwp und Jahr Wieviel Solarenergie wäre im Jahr 2011 im PLZ-Bereich 20 bei einer Drosselung der Einspeisehöchstleistung auf 0,7 * Peakleistung verloren gegangen? Die Verluste hätten im Jahr 2011 pro kwp eine Höhe von 10 kwh erreicht 10 0,7 Höchstleistung in Bruchteilen der Peakleistung Die Höchstleistung einer 1 kwp-anlage liegt etwa bei 1000 kwh/jahr Daten bei SMA 54

55 Macht Pufferung den Netzausbau überflüssig? Strom aus Sonnenenergie fällt vorwiegend auf Gebäuden an. Er wird zunächst vom Niederspannungsnetz aufgenommen Erst 5 Prozent der Dächer und Fassaden sind mit Solarstromanlagen belegt Neue Solaranlagen erhalten zunehmend keine Anschlussgenehmigung. Die Energiewende kommt dadurch ins Stocken Besonders anspruchsvolle Aufgabe ist die Versorgung der stromintensiven Großverbraucher am Hochspannungsnetz. Energiefluss von unten nach oben. Müssen dazu die Stromnetze ausgebaut werden? 55

56 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung K-Strom Im Winter ist der Strombedarf höher. Die Stromnetze sind dafür ausgelegt. 56

57 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung K-Strom Die Stromnetze reichen für die Stromversorgung durch konventionell erzeugten Strom (K-Strom) aus. Stromversorgung von oben nach unten - 57

58 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung Solarstrom Strom kann auch in umgekehrter Richtung fließen - Versorgung von unten nach oben 58

59 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung K-Strom Rechenexempel: Aus den Kraftwerken wird sowohl die energieintensive Industrie an den Hochspannungsnetzen als auch die Stromverbraucher an den Mittel- und Niederspannungsnetzen versorgt. 59

60 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung K-Strom Rechenexempel: Aus den Kraftwerken wird sowohl die energieintensive Industrie an den Hochspannungsnetzen als auch die Stromverbraucher an den Mittel- und Niederspannungsnetzen versorgt. Die Stromnetze sind für die jweils benötigten Höchstleistungen (Spitzenlasten) ausgelegt. 60

61 Zur stromintensiven Industrie Hochspannung K-Strom Rechenexempel: Aus den Kraftwerken wird sowohl die energieintensive Industrie an den Hochspannungsnetzen als auch die Stromverbraucher an den Mittel- und Niederspannungsnetzen versorgt. Die Stromnetze sind für die jweils benötigten Höchstleistungen (Spitzenlasten) ausgelegt. Die Summe der Spitzenlasten in den Mittelspannungsnetzen (braune Pfeile) ist größer als die von der stromintensiven Industnrie im Hochspannungsnetz benötigte Spitzenleistung (schwarzer Pfeil). 61

62 Zur energieintensiven Industrie Hochspannung Solarstrom Strom kann durch das Stromnetz in beiden Richtungen fließen K-Strom von oben nach unten Solarstrom von unten nach oben 62

63 Zur energieintensiven Industrie Der Leistungsbedarf der energieintensiven Industrie könnte an Sonnentagen durch Solarstrom aus den zahlreichen angeschlossenen Mittel- und Niederspannungsleitungen ohne weiteren Netzausbau versorgt werden, da deren summierte Jahresspitzenlast höher ist als die der energieintensiven Industrie Solarstrom 63

64 Dennoch müssen im weiteren Fortgang der Energiewende auch Niederspannungsnetze ausgebaut werden, wenn dort gepufferte Solaranlagen sonst nicht mehr angeschlossen werden können 64

65 Dennoch müssen im weiteren Fortgang der Energiewende auch Niederspannungsnetze ausgebaut werden, wenn dort gepufferte Solaranlagen sonst nicht mehr angeschlossen werden können Das wird besonders dort notwendig werden, wo bereits viele ungepufferte Solaranlagen angeschlossen sind 65

66 Alles spricht somit für unseren Lösungsvorschlag Wir verkleinern die solare Mittagsspitze direkt an der Quelle, indem wir die mittägliche Solarleistung durch Zwischenspeicherung auf den Abend, die folgende Nacht und den Morgen verteilen. 66

67 Die Lösung: Wir verkleinern die solare Mittagsspitze direkt an der Quelle, indem wir die mittägliche Solarleistung durch Zwischenspeicherung auf den Abend, die folgende Nacht und den Morgen verteilen. Wir bereiten die Invasion des Stromnetzes von unten her vor: In sonnigen Wochen verdrängen wir mit Solarstrom nicht nur am Tage, sondern auch nachts Kohle-, Atom- und Erdgasstrom 67

68 Die Lösung: Wir verkleinern die solare Mittagsspitze direkt an der Quelle, indem wir die mittägliche Solarleistung durch Zwischenspeicherung auf den Abend, die folgende Nacht und den Morgen verteilen. Wir bereiten die Invasion des Stromnetzes von unten her vor: In sonnigen Wochen verdrängen wir mit Solarstrom nicht nur am Tage, sondern auch nachts Kohle-, Atom- und Erdgasstrom Dazu verwenden wir aufladbare Batterien in Kombination mit Solaranlagen 68

69 Warum wollen wir zukünftig keine Solaranlagen ohne Speicher zulassen? In einer gesetzlich festzulegenden Übergangszeit können durchaus noch Solaranlagen ohne Speicher errichtet werden. Allerdings muss schon jetzt erkennbar sein, dass PV-Anlagen ohne Speicher ein Auslaufmodell sind. 69

70 Warum wollen wir zukünftig keine Solaranlagen ohne Speicher zulassen? In einer gesetzlich festzulegenden Übergangszeit können durchaus noch Solaranlagen ohne Speicher errichtet werden. Allerdings muss schon jetzt erkennbar sein, dass PV-Anlagen ohne Speicher ein Auslaufmodell sind. Zwei wichtige Gründe: Jede weitere Solaranlage, die ohne Begrenzung der Spitzenleistung ans Netz geht, nimmt zukünftigen Solaranlagen die erforderliche Netzanschlusskapazität weg und erschwert deren Anschluss ans Stromnetz. 70

71 Warum wollen wir zukünftig keine Solaranlagen ohne Speicher zulassen? In einer gesetzlich festzulegenden Übergangszeit können durchaus noch Solaranlagen ohne Speicher errichtet werden. Allerdings muss schon jetzt erkennbar sein, dass PV-Anlagen ohne Speicher ein Auslaufmodell sind. Zwei wichtige Gründe: Jede weitere Solaranlage, die ohne Begrenzung der Spitzenleistung ans Netz geht, nimmt zukünftigen Solaranlagen die erforderliche Netzanschlusskapazität weg und erschwert deren Anschluss ans Stromnetz. Die gerätetechnische Umstellung wird nur erfolgen, wenn sie von den Herstellern der Wechselrichter und Batteriesteuergeräte engagiert betrieben wird, denn sie bedarf einiges Entwicklungs- und Erprobungsaufwandes. Dieser wird nur betrieben, wenn ersichtlich ist, dass ein Markteinführungsprogramm besteht und zuverlässige Investitionsanreize bietet. Wir müssen deshalb vorsorglich schon jetzt die technischen Forderungen aufstellen, damit ein Förderprogramm (Markteinführungsprogramm) überhaupt beschlossen werden kann. 71

72 Fordern wir keinen Ausbau der Speicher durch die Betreiber der Stromnetze? Doch, wir fordern auch das. Zwei Änderungsvorschläge (in roter Schrift) für das EEG: 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung. 72

73 Fordern wir keinen Ausbau der Speicher durch die Betreiber der Stromnetze? Doch, wir fordern auch das. Zwei Änderungsvorschläge (in roter Schrift) für das EEG: 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung. Diese notwendigen Änderungen im EEG ersetzen jedoch nicht unsere Forderung zur obligatorischen Einführung von PV-Anlagen mit Stromspeichern, sondern werden zusätzlich erforderlich, da bei weiterem Ausbau der Energieversorgung mit den Erneuerbaren Energien Sonne und Wind der Speicherbedarf weit überproportional zum Ausbau der Solar- und Windanlagen ansteigen wird. 73

74 Excurs: Warum nehmen wir keine Pumpspeicherkraftwerke? Größenvergleich Pumpspeicherkraftwerk und Bleibatterie 74

75 1 kwh speichern Oberbecken Pumpspeicherkraftwerk Excurs: Größenvergleich Pumpspeicherkraftwerk und Bleibatterie 2 Bleibatterien 4 Kubikmeter Wasser Im Unterbecken Bleibatterien sind hier nur als Beispiel für einen preiswerten, stationären Stromspeicher mit gutem Wirkungsgrad anzusehen 75

76 Überschuss wird zwischengespeichert Freiwillige Beschränkung : Einspeiseleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Verminderte Direkteinspeisung 76

77 Überschuss wird zwischengespeichert Und wird später eingespeist Freiwillige Beschränkung : Einspeiseleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Verminderte Direkteinspeisung 77

78 Überschuss wird zwischengespeichert Und wird später eingespeist Freiwillige Beschränkung : Einspeiseleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Verminderte Direkteinspeisung Kleiner als ca. 0,3 der Peak-Leistung darf die Einspeiseobergrenze nicht sein. Sonst kann Überschussenergie nach sonnigen Tagen bis zum nächsten sonnigen Tag nicht vollständig eingespeist werden 78

79 Überschuss wird zwischengespeichert Und wird später eingespeist Freiwillige Beschränkung : Einspeiseleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Verminderte Direkteinspeisung Die Zwischenspeicherung und der freiwillige Verzicht auf volle Direkteinspeisung müssen durch höhere Vergütung ausgeglichen werden. 79

80 Überschuss wird zwischengespeichert Und wird später eingespeist Freiwillige Beschränkung : Einspeiseleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Verminderte Direkteinspeisung Die Zwischenspeicherung und der freiwillige Verzicht auf volle Direkteinspeisung müssen durch höhere Vergütung ausgeglichen werden. Gegenzurechnen sind die Einsparungen bei Spitzenlastkraftwerken Gegenzurechnen sind auch die Einsparungen beim Netzausbau Gegenzurechnen ist auch die bessere Ausnutzung der PV-Investition 80

81 kwh/kwp Beispiel: Die vom SFV empfohlene Drosselung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung hätte im Jahr 2011 für Anlagen im PLZ-Bereich 80 Überschussleistungen in Höhe von 330 kwh/kwp (abzüglich der Speicherverluste) erbracht, die man speichern und im Lauf der folgenden Stunden dosiert ins Netz einspeisen hätte einspeisen können. Im PLZ-Bereich 10 wären es etwa 200 kwh/kwp gewesen ,3 Einspeiseobergrenze in Bruchteilen der Peakleistung 81

82 An etwa 240 Tagen wäre eine Leistung von 0,3 der Peakleistung überschritten worden. Nach Daten von SMA aus dem Jahr ,3 Einspeiseobergrenze in Bruchteilen der Peakleistung 82

83 Einspeiseobergrenze = In das Stromnetz In das Stromnetz 83

84 Einspeiseobergrenze = Beliebige Einspeiseprofile aus der Batterie ins Netz sind zulässig In das Stromnetz In das Stromnetz 84

85 speichern Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufladen Restladung 85

86 speichern Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufladen 86

87 speichern Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufladen 87

88 speichern Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufladen 88

89 speichern Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufladen 89

90 speichern Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufladen 90

91 speichern Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufladen 91

92 Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Batterie aufgeladen 92

93 Zur Minimierung der Speicherverluste gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen 93

94 Zur Minimierung der Speicherverluste gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen 94

95 Zur Minimierung der Speicherverluste gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen 95

96 Zur Minimierung der Speicherverluste gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen Einspeiseobergrenze (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Direkt einspeisen Nicht völlig entladen! 96

97 Direkt einspeisen Nicht völlig entladen! Die Lebensdauer von Bleibatterien würde bei vollständiger Entladung erheblich verkürzt 97

98 Solargenerator MPP-Regler zieht die maximale Leistung Ungeregelte Solarstromanlage Wechselrichter Ein- speise- Zähler Öffentliches Netz 98

99 Solargenerator Messung der Einspeiseleistung Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht ggf. nicht die maximale Leistung Abregelung bei 0,7 der Peakleistung ohne Zwischenspeicherung Führt zu Energieverlusten Wechselrichter Ein- speise- Zähler Öffentliches Netz 99

100 Solargenerator Begrenzung der Einspeisung auf 0,3 Peakleistung MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Wechselrichter Einspeise- Obergrenz Regler Unser Vorschlag Überschuss wird zwischengespeichert Ein- speise- Zähler Öffentliches Netz 100

101 Solargenerator Bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze wird im Einspeise-Obergrenz-Regler. die Energiezufuhr aus dem MPP-Regler verringert. Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Wechselrichter Einspeise- Obergrenz Regler Überschuss Unser Vorschlag Ein- speise- Zähler Öffentliches Netz 101

102 Solargenerator Bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze wird im Einspeise-Obergrenz-Regler. die Energiezufuhr aus dem MPP-Regler verringert. Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Einspeise- Obergrenz Regler Überschuss Wechselrichter Batterie- Ladegerät Ein- speise- Batterie Öffentliches Netz Zähler 102

103 Solargenerator Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Einspeise- Obergrenz Regler Überschuss Wechselrichter Batterie- Ladegerät Steuergerät Batterieentnahme Ein- speise- Batterie Öffentliches Netz Zähler 103

104 Solargenerator Bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze wird im Einspeise- Obergrenz-Regler zuerst die Energiezufuhr aus der Batterie gestoppt und dann ggf. die Energiezufuhr aus dem MPP-Regler verringert Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Einspeise- Obergrenz Regler Überschuss Wechselrichter Batterie- Ladegerät Steuergerät Batterieentnahme Ein- speise- Batterie Öffentliches Netz Zähler 104

105 Solargenerator Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Einspeise- Obergrenz Regler Überschuss Wechselrichter Batterie- Ladegerät Steuergerät Batterieentnahme Batterie Haushalt wird im Regelfall direkt aus dem öffentlichen Netz versorgt Haushalt Stromverbraucher Verbrauchs Zähler Öffentliches Netz Ein- speise- Zähler 105

106 Solargenerator Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Einspeise- Obergrenz Regler Wechselrichter Überschuss Optional und bei Stromausfall Haushalt Stromverbraucher Batterie- Ladegerät Steuergerät Batterieentnahme Verbrauchs Ein- speise- Batterie Zähler Zähler Öffentliches Netz 106

107 Solargenerator Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Überschuss Einspeise- Obergrenz Regler Dokumentation der Maximalleistung einmal im Sommerhalbjahr Wechselrichter Haushalt Stromverbraucher Batterie- Ladegerät Steuergerät Batterieentnahme Verbrauchs Ein- speise- Batterie Zähler Zähler Öffentliches Netz 107

108 Solargenerator Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Einspeise- Obergrenz Regler Überschuss Wechselrichter Batterie- Ladegerät Steuergerät Batterieentnahme Batterie Maximumzähler Dokumentation der Maximalleistung Haushalt Damit wird kontrolliert, ob Stromverbraucher der Betreiber die Batterie funktionsfähig erhält Der Nachweis wird nur einmal und nur im Sommerhalbjahr verlangt, weil nur an sehr sonnigen Tagen die Batterie soviel Solarüberschussenergie aufgenommen hat, dass sie mit der vollen zulässigen Einspeise- Höchst-leistung von 0,3 * Peakleistung Version ins Stromnetz 34 einspeist. Verbrauchs Zähler Öffentliches Netz Ein- speise- Zähler 108

109 Solargenerator Bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze wird im Einspeise- Obergrenz-Regler zuerst die Energiezufuhr aus der Batterie gestoppt und dann ggf. die Energiezufuhr aus dem MPP-Regler verringert Signal bei Überschreitung der Einspeiseobergrenze MPP-Regler zieht jederzeit maximale Leistung Einspeise- Obergrenz Regler Wechselrichter Überschuss Dokumentation der Maximalleistung Optional und bei Stromausfall Haushalt Stromverbraucher Batterie- Ladegerät Steuergerät Batterieentnahme Verbrauchs Ein- speise- Batterie Zähler Zähler Öffentliches Netz 109

110 Keine finanzielle Prämie für Eigenverbrauch Wir lehnen die Optimierung des Eigenverbrauchs ab, denn sie steigert nicht den Anteil der Solarenergie an der Energieversorgung des Landes Stattdessen ermöglicht unser Vorschlag einen höheren Beitrag der Solarenergie zur Energieversorgung des Landes. Wir vergleichmäßigen das Solarstromangebot und leisten damit einen Beitrag zur Minimierung des Netzausbaus und zur Minimierung der notwendigen Spitzenlastkraftwerke bzw. Spitzenlastspeicher 110

111 Verminderung der Netzbelastung Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am Werte nach SMA Jedoch mehr Solaranlagen. Solare Tageserzeugung sei gleich dreifache Tageslast Ohne Reduzierung der Einspeiseleistung Einspeiseobergrenze = 0,3 * kwp mit Zwischenspeicheung Die Lösung Netzbelastung Solarleistung Sommer-Lastkurve Abzuführende Leistung Verbrauchte Leistung 111

112 Bestimmung der Speichergröße Am , dem Tag mit dem höchsten Solarertrag des Jahres ergab sich nach Messungen von SMA ein Solarertrag von 6,52 kwh/kwp. Eine Auswertung des Tagesganges ergab: Es hätten bei einer Einspeiseobergrenze von 0,3 ziemlich genau 3 kwh/kwp gespeichert werden müssen. ca. 46 % des höchsten gemessenen Solar- Tagesertrages 112

113 In der Wahl der Technologie legt sich der SFV nicht fest. Eine Möglichkeit wäre Bleibatterien. Diese sind erprobt. Bereits zur Zeit der Berliner Luftbrücke wurden Bleibatterien zur Spitzenlastdeckung der Stadt eingesetzt. Bleibatterien sind schwer, deshalb kommen sie als Traktionsbatterien für leichte Straßenfahrzeuge nicht in Frage. Im Keller ist ihr Gewicht hingegen unproblematisch. Die Recyclingquote für Bleibatterien liegt bei 99 Prozent Bleibatterien sind im Vergleich zu Lithiumbatterien billig. Beispiele Müssen noch überprüft werden Batterieschrank - VRLA Batterie Valve regulated lead acid (m. Überdruckventil) - Gel-Batterie - AGM absortiv glass mat (Mit Glasfasergespinst) Bleibatterien sollten nur halb entladen werden, damit sie eine Gebrauchsdauer von 10 Jahren erreichen. Deshalb benötigt man 6 Bleibatterien (1kWh) pro 1kWp Solarleistung Dazu Batterieschrank und Laderegler wg. Betriebssicherheit Die Energieverluste beim Entladen sind am geringsten, wenn der Ladestrom gering und gleichmäßig ist. 113

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115 Hier fehlt noch ein vorschriftsmäßiger Batterieschrank 115

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125 Solarstromanlagen mit Inbetriebnahmedatum nach Tabelle 1 erhalten eine Vergütung nach EEG nur unter der Bedingung, dass ihre Einspeiseleistung durch eine technische Einrichtung auf einen Bruchteil der DC-Peakleistung nach Tabelle 1 reduziert ist. Die verpflichtende Reduzierung der Einspeiseleistung gilt für den gesamten aus diesen Anlagen eingespeisten Strom einschließlich zwischengespeicherten Solarstroms. Als Anreiz zur Zwischenspeicherung von Solarstrom wird eine Zusatzvergütung nach Tabelle 1 gewährt. Voraussetzung für die Zahlung der Zusatzvergütung ist der Einsatz einer Speicherbatterie mit einer Mindest- Speicherkapazität nach Tabelle 1 sowie der Nachweis, dass die Speicherbatterie mindestens einmal im Sommerhalbjahr eine Ausspeicherleistung entsprechend der Einspeiseobergrenze nach Tabelle 1 erreicht hat. Die Zusatzvergütung wird für den in das Netz eingespeisten Solarstrom gezahlt, gleichgültig ob er direkt oder nach Zwischenspeicherung eingespeist wurde. Die Zusatzvergütung wird auch für Solarstrom aus Anlagen mit einem früheren Inbetriebnahmedatum als nach Tabelle 1 gewährt, wenn die Reduzierung der Einspeiseleistung und der Einsatz einer Speicherbatterie früher vorgenommen und dies dem Verteilnetzbetreiber vorher mitgeteilt wird. Die Zusatzvergütung erhöht sich dann um 5 Cent/kWh für jedes volle Kalenderjahr früheren Speichereinsatz Der aufnahmepflichtige Netzbetreiber kann vorübergehend Ausnahmen von der Einschränkung der Einspeiseleistung zulassen. Die Zusatzvergütung bleibt dabei jedoch erhalten. Eine Vergütung des selbst verbrauchten Stromes erfolgt nicht. Die Zusatzvergütung ist durch die Verteilnetzbetreiber zusammen mit der Solarstromvergütung auszuzahlen. Die Zusatzvergütung wird durch den Verteilnetzbetreiber auf die Netzgebühr umgelegt. 125

126 Weiterhin zwei Änderungsvorschläge (in roter Schrift) für das EEG: 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung 126

127 Aber wir brauchen keine neuen Fernübertragungsleitungen für die Solarenergie 127

128 Zusammenfassung Das weitere Beharren auf dem Einspeisevorrang für Solaranlagen ohne Stromspeicher ist kurzsichtig. Spätestens dann, wenn trotz Verbrauchsmanagements die Leistung aller Solarstromanlagen zur Mittagszeit die Lastspitze aller Verbraucher übersteigt, bringt weiterer solarer Ausbau ohne gleichzeitigen Speicherausbau die Energiewende kaum noch voran. Die ersten Probleme sind jetzt absehbar. Zur Erläuterung: Der Ausbau der Solarenergie findet schematisch gesehen in drei Stufen statt (deren Übergänge fließend sind). In der ersten Ausbaustufe versorgen Solaranlagen nur die Stromverbraucher in der gleichen Spannungsebene. Es fließt noch kein Solarstrom der solaren Mittagsspitze ins vorgelagerte Netz. Die erste Ausbaustufe ist vollendet, wenn an sonnigen Tagen die solare Mittagsspitze die Lastspitze im selben Netzzweig abdeckt. In der zweiten Ausbaustufe übersteigt an sonnigen Tagen die Solarleistung zur Zeit der solaren Mittagsspitze regelmäßig die Lastspitze des gleichen Netzzweiges. Es fließt Solarstrom der solaren Mittagsspitze ins vorgelagerte Netz. Die zweite Ausbaustufe ist vollendet, wenn um die Mittagszeit eines sonnigen Tages Solarstrom aus den Solaranlagen am Nieder- und Mittelspannungsnetz die Lastspitze des Landes auch im Hochspannungsnetz abdeckt. (Stromversorgung von unten nach oben ). Ein darüber hinausgehender, in gleicher Weise fortgesetzter Ausbau von PV-Anlagen würde den Anteil der PV an der Stromversorgung des Landes nicht mehr wesentlich erhöhen, weil die mittägliche solare Leistungsspitze dann nicht mehr genutzt werden kann (lediglich die Zeitspanne der Verfügbarkeit von Sonnenenergie vor und nach der Mittagsspitze würde sich geringfügig verlängern). Die dritte Ausbaustufe speist Solarstrom der solaren Mittagsspitze nach Zwischenspeicherung auch am Abend, in der Nacht und am Morgen ins Stromnetz. Sie ist vollendet, wenn nach einem sonnigen Tag die Stromversorgung des gesamten Landes über 24 Stunden mit Solarstrom abgedeckt werden kann. 128

129 Derzeit läuft einigenorts in Süddeutschland bereits die zweite Ausbaustufe und geht ihrem Abschluss entgegen. Damit die Energiewende danach nicht ins Stocken gerät, müssen wir den Solarstrom so anbieten, dass er von den Verbrauchern dann aufgenommen werden kann, wenn sie ihn benötigen. Eine solche gerätetechnische Umstellung bedarf längerer Entwicklungs- und Einführungszeit. Wir müssen deshalb vorsorglich schon jetzt die technischen Forderungen aufstellen, damit ein Förderprogramm (Markteinführungsprogramm) beschlossen werden kann. Erst wenn ein solches Programm zuverlässige Investitionsanreize bietet und Nachfrage absehbar ist, wird die Industrie die notwendigen technischen Voraussetzungen schaffen. Die Zwischenspeicherung zur Glättung der solaren Mittagsspitze ist als Tag-Nacht-Speicherung geprägt von häufigen Speicherzyklen. Bei jedem Speicherzyklus treten unvermeidliche Verluste auf. Speicher mit schlechten Wirkungsgraden, wie z.b. chemische Speicher mit Methanol, Methan oder Wasserstoff als Speichermedium kommen deshalb zwar als Langzeitspeicher für längere Perioden ohne Wind und Sonne, nicht aber als Tag-Nachtspeicher für Solarstrom in Frage. Pumpspeicherkraftwerke haben zwar gute Wirkungsgrade, jedoch einen immensen Raumbedarf. Dazu ein Vergleich: Um die Energiemenge von 1 kwh zu speichern, die man in einer aufladbaren Blei- oder Lithium-Ionenbatterie unterbringen kann, müsste man 4 Kubikmeter Wasser 100 Meter hoch pumpen. Unser Vorschlag ist deshalb die Verwendung aufladbarer Batterien als Zwischenspeicher direkt im Keller unter den Solardächern. Das hat zudem den Vorteil, dass das Stromnetz nicht für die Übertragung der solare Mittagsspitze bis zu den Zwischenspeichern verstärkt werden muss. Die stromintensive Industrie wird üblicherweise aus den Hochspannungsnetzen versorgt. Ihre Lastspitzen sind zumeist geringer als die Summe der Lastspitzen in den nachgelagerten Mittel- und Niederspannungsnetzen. Die nachgelagerten Netze sind also in der Summe für höhere Leistungen ausgelegt als das Hochspannungsnetz. Deshalb reichen sie im allgemeinen für die Versorgung der stromintensiven Industrie mit geglättetem Solarstrom von unten nach oben aus. In der Übergangszeit bis zur vollständigen Umstellung auf die Erneuerbaren Energien Wind und Sonne vermindert die Glättung des Solarangebots die Notwendigkeit von Spitzenlastkraftwerken zum Tag-Nacht-Ausgleich. 129

130 Es wird anhand tatsächlicher Solarertragswerte des vergangenen Jahres gezeigt, dass bei einer Glättung der Solarleistung bei etwa 30 Prozent der Peakleistung die geringste Netzbelastung und Energieverluste auftreten. Die Dimensionierung der notwendigen Speicherkapazität zu 3 kwh/kwp wurde aus realen Solarertragswerten des Vorjahres hergeleitet. (Falls Bleibatterien zum Einsaztz kommen, sollte man sie im Interesse ihrer Lebensdauer nur halb entladen. Dann empfehlen sich 6 kwh pro 1kWp Solarleistung). Anhand eines Blockschaltbilds wurde die Funktionsweise der zukünftigen kombinierten Solar-Speicheranlagen mit einer Einspeiseobergrenze von 0,3 der Peakleistung erläutert. Es wurde ein Formulierungsentwurf für die rechtlichen Bestimmungen eines Markteinführungsprogramms für Solar-Speicher-Kombianlagen vorgestellt, das sich in das EEG integrieren lässt. Die im Formulierungsentwurf angegebenen zusätzlichen finanziellen Speicheranreize beruhen noch auf grober Schätzung. Bei der Finanzierung der Markteinführung kann gegengerechnet werden, dass die Einführung obligatorischer Zwischenspeicher bei den Solaranlagen einen Beitrag zur Minimierung des Netzausbaus und zur Minimierung der notwendigen Spitzenlastkraftwerke bzw. Spitzenlastspeicher erbringt und Verluste bei der Abregelung der installierten Solaranlagen erspart. Außerdem kann die finanzielle Förderung des Eigenverbrauchs und die Marktprämie wegfallen. Insofern ergeben sich bei dem vorgestellten Programm eindeutige volkswirtschaftliche Vorteile. 130

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