Zurück zur Übersicht

PV-Anlagen für die Steckdose

Normal große Solarstromanlagen (PV-Anlagen) bestehen aus mehreren technischen Komponenten, die eine funktionale Einheit bilden. Dazu gehören die meist mehrere Quadratmeter großen Solarmodule, die auf den Dächern oder als Freiflächenanlagen installiert werden, ein oder mehrere Wechselrichter, die den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandeln, die Installationsvorrichtung einschließlich Einspeisungszähler und die Kabelverbindungen zwischen Modulen, Wechselrichtern und der Einspeisestelle. Was eine herkömmliche Solarstromanlage in Groß ist, versucht man bei einer Mini-Anlage in Klein zu realisieren. Es handelt sich dabei um eine kleine, einfache(re) Ausgabe großer Solaranlagen mit ein bis zwei Solarmodulen.

Anders als für die großen Anlagen braucht man für diese Anlagen nicht unbedingt ein Solardach, sondern kann sie im Garten, auf der Terrasse, auf dem Balkon, an der Fassade, auf einem Carport oder Garagendach installieren. Installation und Inbetriebnahme der Mini-Anlagen soll besonders einfach sein, wobei die Mini-PV-Anlagen in der Regel nur zur Einspeisung ins Hausstromnetz oder eine kleinere Batterie konzipiert sind. Dazu ist der Wechselrichter der Mini-Anlage meist herstellerseitig integriert, so dass die Anlage darüber direkt an das 230-Volt-Stromnetz der Hausinstallation angeschlossen und der Solarstrom ins Haushaltsstromnetz eingespeist und dort verbraucht werden kann.

Das Projekt sollte die technische Realisierbarkeit von Mini-PV-Systemen in der Region demonstrieren. Dabei stehen die Handhabung, die Einsatzmöglichkeiten und die wirtschaftliche Seite der Nutzung von Mini-PV im Fokus. Darüber hinaus wurden Handlungsempfehlungen für die vom Anlagenbetrieb Betroffenen Akteure (Anlagenverkäufer, Netzbetreiber, Vermieter, Feuerwehr, …) erarbeitet. Dazu wurden im Projekt Anwendungsgebiete gesucht, in denen ein Mini-PV-System beispielgebend installiert wurde. Anhand dessen wurden neben einer öffentlichkeitswirksamen Berichterstattung und Maßnahmen zur Aufklärung der interessierten Öffentlichkeit und relevanter Stakeholder, auch mögliche Geschäftsmodelle für die badenova im Hinblick auf Mini-PV geprüft, um eine weitere, aber sichere Verbreitung der Mini-Anlagen zu ermöglichen.

Die beispielhaften, unterschiedlichen Anwendungsgebiete (geplant waren eine Aufstellung im Garten, eine Nutzung auf einem Carport oder einer Gartenscheune, eine Montage an einem Südbalkon im Mehrfamilien-Mietshauses, eine Nutzung in einer öffentlichen Einrichtung/Schule, eine Installation in einem Außengebäude der badenova sowie weitere in unterschiedlichen Mietswohnungen) dienten als Testfälle, bei denen auf der einen Seite alle technisch notwendigen Komponenten installiert, sowie dokumentiert wurden und auf der anderen Seite überprüft wurde, ob sich diese Komponenten gemäß der Spezifikation verhalten. Zusätzlich dazu wurde ein mobiles Mini-PV-System zu Demonstrations- und Aufklärungszwecken aufgebaut.

Ziel des Vorhabens ist es somit, die Rahmenbedingungen für eine effiziente, reibungsfreie Skalierung der Balkonsolaranlagen zu erörtern und maßgeblich zu unterstützen. Neben der funktionierenden technischen Lösung, gilt es die Prozesse zu optimieren, die Schwachstellen transparent zu machen und Potenziale aufzuzeigen. Denn nur wenn der gesamte Prozess von der Idee einer eigenen Mini-PV Anlage über Kauf, Anmeldung, elektrischer Montage, baulicher Anbringung und Inbetriebnahme möglichst reibungsfrei funktioniert, kann die Technologie das volle Potenzial entfalten. Kaum eine andere Lösung befähigt eine so breite Nutzergruppe ökologisch aktiv in der Energiezeugung mitzuwirken, Strom direkt vor Ort zu erzeugen und so einen Beitrag für eine ökologische Energieerzeugung zu leisten.

Das Projekt lieferte durch den gewählten breiten Ansatz und der schon während dem Projekt geplanten Öffentlichkeitsarbeit kontinuierlich Ergebnisse, welche neben den veröffentlichten Zwischenberichten auch auf weiteren Seiten Informationen rund um die Balkon PV Anlagen lieferten.

Wie einfach sich eine Balkonsolaranlage anzumelden ist, erklärt Energiepionier Hannes Fugmann anschaulich im Videobeitrag - Balkonsolaranmeldung kurz erklärt!

Weiterführende Informationen finden sich unter anderem auf:

  • bnNETZE- Informationen zu der Anmeldung von Balkonsolaranlagen beim regionalen Netzbetreiber.
  • balkon.solar Informationen zu Anschaffungskosten und Installation
  • pvplug.de Übersicht und Bewertung unterschiedlicher am Markt erhältlicher Anlagen

Dieses Innovationsfonds Projekt hat sehr viel Aufmerksamkeit bei Endanwendern geweckt, so das bereits andere Städte ebenfalls den Weg zu Balkonsolar ebnen. Die Hochschule Offenburg will nun noch einen Schritt weitergehen und auf diesem Projekt aufbauend, die Mini-PV Anlage um einen Batterie-Kleinspeicher erweitern.

Projektdaten

Projektnummer 2019-06
Projektart Forschung und Studien
Projektträger badenova AG & Co. KG
Laufzeit 01.02.2019 - 01.12.2020
Zuschuss 88.711€

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

	Machbarkeitsstudie zum Einsatz einer innovativen Technologie zur Bioenergieerzeugung mittels Pyrolyse mit niedrigen Staubemissionen und hohem CO2-Reduktionspotential
Freiburg

Studie zur Pyrolyse von Biomasse

Anders als beim Vergasen oder Verbrennen von Biomasse benötigt die Pyrolyse (auch Verschwelung genannt) keinen Sauerstoff, um Stoffe zu zersetzen. Deshalb nennt man dieses Verfahren, dessen Name sich vom griechischen ‚pyr’ für Feuer und ‚lysis’ für Auflösung ableitet, auch eine thermo-chemische Spaltung. Alleine durch das Erhitzen verschwelt der eingesetzte Stoff zu einer kohleartigen Masse. Das macht das Verfahren interessant, um biogene Reststoffe, wie sie in der Landwirtschaft oder der Lebensmittelproduktion anfallen, energetisch zu verwerten. Bei vielen Stoffen ist noch nicht bekannt, ob sie sich für eine Pyrolyse eignen. Ein Freiburger Projektteam testet das Pyrolyseverfahren für Kleegrasmischungen und für Okara, einem wässrigen Nebenprodukt der Tofuproduktion. Während man in Asien Okara in Suppen oder Gebäck verwendet, entsorgen hiesige Produzenten die Masse überwiegend als Abfallstoff oder verkaufen sie als Viehfutter. Wegen des hohen Wassergehaltes war es bisher schwierig, den Restenergiegehalt von Okara zu nutzen, ohne vorher viel Energie in die Trocknung zu stecken. Mit einer Pilotanlage testet das Projekt deshalb, ob sich Okara und Kleegras für Pyrolyseverfahren nutzen lassen. Hierbei wird die Biomasse im luftdichten Reaktor zu Synthesegas und Biokohle umgesetzt, die als konzentrierter Kohlenstoff (C) anfällt. In einem zweiten Reaktor verbrennt das Synthesegas emissionsarm zur Wärmenutzung. Biokohle – d. h. verkohlte Biomasse – zeichnet sich durch zwei Eigenschaften aus: In den Boden eingearbeitet verbessert sie dessen Fähigkeit, Wasser und Nährstoffe zu speichern. Unter dem Namen Terra Preta ist dieses Prinzip aus Südamerika bekannt, wo die Ureinwohner in präkolumbianischer Zeit so die Erträge auf den nährstoffarmen Böden verbesserten. Das Projekt untersucht, wie sich Biokohle aus Okara auf das Pflanzenwachstum und Stoffflüsse auswirkt, ob sie eventuell Schadstoffe enthält und ob sie sich überhaupt für hiesige Böden eignet. Noch eine zweite Eigenschaft macht die Biokohle zu einem besonderen Stoff. Sie speichert einen Großteil des Kohlenstoffes, einem Hauptbestandteil von Biomasse. Anders als bei fossilen Brennstoffen, deren Nutzung große Mengen an CO2 freisetzt oder beim Verbrennen von Biomasse bzw. Biogas, bei dem die ausgestoßene Menge an CO2 dem entspricht, was die Pflanzen während ihres Wachstums aufgenommen haben, hat die Pyrolyse eine negative CO2-Bilanz. Mit dieser sogenannten C-Sequestrierung bindet man durch die langsame Zerfallsrate der Biokohle den klimaschädlichen Stoff langfristig im Boden. Damit hat die Pyrolyse das Potential, bisher unbrauchbare oder gemischte biogene Resstoffe zu nutzen und mit dem Düngepotential der Biokohle die CO2-Bilanz verschiedenster Produktionskreisläufe zu verbessern. Ein weiteres Projekt

Einspeisung von PV-Strom ins Straßenbahnnetz in Kombination mit einem Batteriespeicher zur Maximierung der Anlagengröße für einen ökonomischen Betrieb und größtmöglichen Beitrag zum Klimaschutz
Freiburg

Das VAG-Netz als Speicher für PV-Strom

Das klimaneutrale Freiburger Fußballstadion wird nach Fertigstellung mit Strom aus Photovoltaikanlagen versorgt. Dabei mußten die Planer den stark schwankenden Energiebedarf – hoch an Spieltagen, niedrig in den Wochen dazwischen – in Betracht ziehen. Deshalb wurden beim Stadion zwei PV-Anlagen vorgesehen: eine kleine zur Deckung des Grundbedarfs und eine größere zur Deckung der Spitzenlasten. Kann der Strom nicht vom Stadion genutzt werden, wird er ins Stromnetz eingespeist. Wirtschaftlich ist das oft wenig sinnvoll, denn wenn auch andere Erzeuger erneuerbarer Energien viel Strom einspeisen, z. b. in sonnigen Sommermonaten, erhält der Betreiber nur geringe oder gar keine Erlöse. Daher analysierte eine Machbarkeitsstudie der badenova WärmePlus und des Fraunhofer ISE eine alternative Einspeisung, nämlich ins Straßenbahnnetz der VAG. Das Projektziel war es, herauszufinden, ob daraus eine Gewinnsituation für beide Seiten entstehen kann: Die VAG erhält Strom zu günstigeren Konditionen; die WärmePlus kann den PV-Strom direkt,wirtschaftlich und lokal sinnvoll einsetzen. Zentraler Bestandteil eines solchen Systems ist ein Batteriespeicher, der flexibel zwischen Angebot und Nachfrage puffern kann. Ebenso könnte das Speichersystem auch die Energieeffizienz der VAG verbessern. Bisher gehen bis zu 950.000 kWh Bremsenergie pro Jahr verloren. Zwar sind die Straßenbahnen der VAG rückspeisefähig, d. h. sie können die beim Bremsen erzeugte Energie ans Straßenbahnnetz abgeben, das funktioniert aber nur, wenn sich gerade eine anfahrende oder beschleunigende Straßenbahn in unmittelbarer Nähe befindet, um die Energie aufzunehmen. Ist dies nicht der Fall, z. b. an Ausläuferstrecken oder Endhaltestellen, wandeln die Straßenbahnen die Bremsenergie in Verlustwärme um. Ein Batteriespeicher könnte diesen überschüssigen Strom aufnehmen. In einem früheren Innovationsfondsprojekt hatte die VAG bereits einen kleineren Schwungradspeicher an einer Endhaltestelle erprobt. Im jetzigen Projekt wurde von den Experten der WärmePlus und dem Fraunhofer ISE ein komplexeres Speichersystem angedacht, dass sowohl PV-Strom als auch Bremsenergie aufnehmen und gezielt und erlösoptimiert entweder über einen Wechselrichter an das öffentliche Netz oder direkt als Gleichstrom in das Straßenbahnnetz abgibt. Dazu verglichen sie verschiedene auf dem Markt erhältliche Speichermodelle, und analysierten, wie groß ein solcher Speicher ausgelegt sein muss, um sowohl wirtschaftlich wie effizient zu sein. Mit dem an die lokale Infrastruktur angepassten Konzept zeigte das Projekt neue Wege auf, um Energieversorgung und Energiewende ökologisch und ökonomisch sinnvoll zu gestalten. Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: Große Herausforderung bei der Auslegung des Gesamtsystems ist in diesem Fall die sich stark ändernde Energiebezugsleistung beim Anfahren der Straßenbahnen. Darin unterscheidet sich dieser Anwendung eines PV-Batterie-Speichersystems stark von herkömmlichen Einsatzgebieten. Eben dies führt auch dazu, dass sehr anwendungsspezifische Batteriespeichertechnik eingesetzt werden muss, um das Straßenbahnnetz sinnvoll mit PV-Strom zu speisen. Diese ist wiederum oft teuer, da sie bisher nicht im Massenmarkt eingesetzt wird. Die aktuellen energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen erschweren den Ansatz eines multifunktionalen Batteriespeichers, wodurch viele Batteriespeicher mit nur einem Anwendungsfall nicht wirtschaftlich betrieben werden können. Bei weiteren Anwendungsfällen neben der PV-Stromzwischenspeicherung, wäre eine Wirtschaftlichkeit auch in diesem Fall leichter zu erzielen. Für eine bessere Wirtschaftlichkeit ist auf möglichst kurze Kabelstrecken und ein geeigneter Netzanschlusspunkt zu achten, da dadurch die Investitionskosten reduziert werden können. In diesem Fall waren die Kabelwege im Verhältnis zur PV-Leistung wesentlich zu hoch.