Planung & Versorgung
Energieagentur St.Gallen

16. Mai 2024

Viel Solarstrom im Netz

Der Anteil des Solarstroms im Schweizer Strommix beträgt aktuell 10% und steigt stetig. Damit nehmen aber die Herausforderungen zu, den Solarstrom ins Netz zu integrieren. Doch können ebendiese Herausforderungen auch Lösungswege für die zukünftige Netzstabilität aufzeigen?

Christian

Christian Eisenhut
Projektleiter Energieagentur St.Gallen

Bis zu 50 GWp Photovoltaik-Leistung soll in der Schweiz installiert werden – das ist über achtmal mehr als heute bereits installiert. Aktuell steigt die PV-Leistung jährlich um über 1.5 GWp.

Da PV-Anlagen in der Leistungsproduktion im Tagesgang stark variieren, kommt mit der Netzeinspeisung von Solarstrom das Verteilnetz immer häufiger an seine Grenzen. Eine Herausforderung ist dies insbesondere bei grösseren Flächen in ländlichen Gebieten, die weit entfernt von der nächsten Trafostation liegen.

Im Rahmen der Kampagne Solarstromlösungen für KMU- und Landwirtschaftsbetriebe in der Region Zürichsee-Linth im Jahr 2023 wurden für insgesamt 15 landwirtschaftliche Betriebe das Solarstrom-Produktionspotenzial bestimmt und gleichzeitig die maximal mögliche Einspeiseleistung im Dialog mit dem Verteilnetzbetreiber abgeschätzt. Für Distanzen über 300 m bis zur nächsten Trafostation lag die maximale Einspeiseleistung zwischen 20 und 40 kW, abhängig von Kabelquerschnitt und bereits bestehender Auslastung des Verteilnetzes. In unmittelbarer Nähe zur Trafostation wurden maximale Einspeiseleistungen von 70 bis 100 kW identifiziert. Die installierbaren PV-Leistungen lagen zwischen 40 und 280 kWp, meist also um ein Vielfaches höher als die Kapazität der bestehenden Netzinfrastruktur. Auf den ersten Blick drohen deshalb viele PV-Projekte, insbesondere in der Landwirtschaft, am zeitintensiven und kostspieligen Netzausbau zu scheitern.

Zahlen und Fakten zur Kampagne

Für Distanzen über 300 m bis zur nächsten Trafostation lag die maximale Einspeiseleistung zwischen 20 und 40 kW, abhängig von Kabelquerschnitt und bereits bestehender Auslastung des Verteilnetzes. In unmittelbarer Nähe zur Trafostation wurden maximale Einspeiseleistungen von 70 bis 100 kW identifiziert. Die installierbaren PV-Leistungen lagen zwischen 40 und 280 kWp.

Das muss nicht sein: Ein guter Dialog zwischen PV-Fachleuten, Netzbetreiberinnen und Eigentümern von Liegenschaften ermöglicht in vielen Fällen pragmatische und kostengünstige Lösungen.

Slide_Netzeinspeisung

Die Abbildung zeigt ein typisches Beispiel einer PV-Anlage. Auf einem Scheunendach und einem Betriebsgebäude mit Flachdach sind nach Osten und Westen angeordnete Module installiert. Die gerechnete Leistung über alle Module beträgt 100 kWp. Aber: Durch die Ausrichtung der PV-Module nach Osten und Westen scheint die Sonne nie gleichzeitig senkrecht auf alle Module. Hierdurch, und durch kleinere Verluste in der Anlage (Kabel, Wechselrichter, Verschmutzung), wird die maximal produzierte Leistung kaum höher sein als 70 kW. Selbst diese Spitzenleistung von rund 70 kW wird nur im Sommerhalbjahr an sonnigen Tagen über die Mittagsstunden erreicht werden. In unserem Beispiel liegt die maximal mögliche Einspeiseleistung beim Hausanschlusskasten (HAK) bei 50 kW. Die Begrenzung der Einspeisung des Solarstroms auf diese 50kW würde nur für wenige Stunden an einzelnen Tagen pro Jahr zu leichten Ertragseinbussen führen und keine Netzverstärkung erfordern. In diesem Beispiel beträgt das Nennleistungsverhältnis 50%. Zukünftig wird die maximale Einspeiseleistung im Verhältnis zur installierten PV-Leistung in vielen Fällen noch weiter gesenkt werden als im Beispiel dargestellt.

Christian

«Stromnetzverstärkungen sollen im Zuge des starken PV-Ausbaus, wenn immer möglich, vermieden oder auf ein Minimum beschränkt werden.»

Christian Eisenhut

Projektleiter Energieagentur St.Gallen

Wie wird dies möglich? Im Anlagendesign spielen dafür verschiedene Möglichkeiten eine Rolle: die Ausrichtung der PV-Module, die Optimierung des Eigenverbrauchs, wie beispielsweise mit Elektromobilität oder einem Batteriespeicher, sowie technische Möglichkeiten des Wechselrichters. Entscheidend ist, dass die Leistung nicht beim Wechselrichter begrenzt wird, sondern variabel und abhängig vom Eigenverbrauch am Einspeisepunkt beim Hausanschlusskasten (HAK). Oft ergeben sich auch Synergien für eine mögliche Notstromversorgung im Gebäude.

Im Idealfall resultieren für alle Beteiligten klare Vorteile: optimierter Eigenverbrauch, mehr Unabhängigkeit, mögliche Notstromversorgung für Liegenschaftsbesitzende und nur minimale Netzverstärkungen für den Netzbetreiber. Ab 2025 könnten Verteilnetzbetreiber zudem die Möglichkeit bekommen, über neue Tarifmodelle Anreize für ein netzdienliches Verhalten von PV-Anlagen zu schaffen, zum Beispiel über eine flexible Einspeisung. Vermiedene Kosten im Netzausbau sollen möglichst für Anreize von Anlagenbetreibenden eingesetzt werden, die Netzeinspeisung so gering wie möglich und so hoch wie nötig zu gestalten und gleichzeitig die gewonnene Flexibilität netzdienlich einzusetzen.

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«Jeder lokale Netzbetreiber leistet aktiv einen Beitrag für eine intelligente Integration der künftigen PV-Produktion.»

René Holzer

Geschäftsleiter esa Elektrizitätswerke-Verband St.Gallen-Appenzell

Was kann ich tun?

  • Hinterfrage bei der Planung von PV-Anlagen kritisch die maximale Leistung, die tatsächlich am Netzanschluss eingespeist werden muss. Optimiere deinen Eigenverbrauch mittels Elektromobilität, Wärmepumpe, Wärme- und Stromspeicher. Rechne damit, dass PV-Ertragsspitzen künftig wenig Ertrag am Strommarkt versprechen.
  • Förder einen offenen Dialog zwischen PV-Unternehmen, Verteilnetzbetreiber und Liegenschaftsbesitzenden.
  • Verfolge pragmatische Lösungsansätze aus der Forschung, beispielsweise aus dem PV-Labor der Berner Fachhochschule.

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