Gewerblicher Eigenverbrauch von Solarstrom

PV-Eigenverbrauch ist der Verbrauch von PV-Energie am Ort der Erzeugung oder in unmittelbarer Nähe – entweder direkt oder zeitversetzt bei entsprechender Zwischenspeicherung. Eigenverbrauch ist für den Betrieb wirtschaftlich interessant, wenn die Kosten für die PV-Erzeugung unterhalb der Netzbezugskosten liegen, insofern bietet sich eine am betrieblichen Stromverbrauch orientierte Auslegung der PV-Anlage an. Neben der Ersparnis bei den Energiekosten macht der Eigenverbrauch gegebenenfalls auch die Verlegung zusätzlicher Leitungen zum Netzanschlusspunkt überflüssig, zudem entfallen die mit einem weiteren Energietransport im Netz einhergehenden Übertragungsverluste.
Abbildung 1 zeigt ein über 24h nahezu gleichmäßig verlaufendes Verbrauchsprofil eines Gewerbebetriebs mit einem elektrischen Jahresenergiebedarf von rund einer GWh und die Erzeugung einer 300 kWp-PV-Anlage an einem bewölkten Sommertag. Der Eigenverbrauch des Tages (grüne Fläche) entspricht dabei der Schnittmenge aus Erzeugung (blaue Fläche) und Verbrauch (graue Fläche).

In Zeiten bestenfalls kostendeckender Netzeinspeisevergütungen besteht die wirtschaftlichste Auslegungsvariante darin, die effektive PV-Erzeugungsleistung auf den Bereich der betrieblichen Grundlast einzustellen, die erzeugte Energie also möglichst vollständig vor Ort zu verbrauchen. Die entscheidende Kenngröße hierfür ist die Eigenverbrauchsquote, also der Anteil der vor Ort verbrauchten PV-Energie an der gesamten PV-Erzeugung. Die Eigenverbrauchsquote lässt sich für beliebige Zeiträume ermitteln, als Planungsgrundlage eignet sich aber vor allem der Jahresmittelwert, der auch jahreszeitliche Schwankungen in Verbrauch und Erzeugung berücksichtigt.

Grundsätzlich sind die Einflussgrößen die gleichen wie auch beim Eigenverbrauch in Privathaushalten: Der eigene Energiebedarf, die Energieerzeugung der PV-Anlage und natürlich das Lastprofil, also die zeitliche Verteilung des Energiebedarfs. Die Besonderheit bei gewerblichen Verbrauchern liegt aber in der großen Schwankungsbreite dieser Größen, die generelle Aussagen zu „typischen“ Eigenverbrauchsquoten nahezu unmöglich macht.

Die wichtigste Einflussgröße ist dabei eindeutig das Verhältnis von erzeugter und benötigter Energiemenge, denn es grenzt die erzielbare Eigenverbrauchsquote grundsätzlich ein: Ist der Energiebedarf ausreichend groß, können nennenswerte Anteile des erzeugten Solarstroms direkt verbraucht werden – selbst dann, wenn die zeitlichen Schwerpunkte von Verbrauch und Erzeugung weniger gut übereinstimmen. Überwiegt dagegen die Solar-Energie aufgrund einer überproportional großen Erzeugungsleistung, wird in jedem Fall nur ein kleiner Teil davon unmittelbar genutzt – der Rest fließt gegen eine geringe Vergütung ins öffentlichen Netz, die lediglich zur Kostendeckung beiträgt.
An zweiter Stelle kommt das jeweilige Lastprofil: Da die zeitliche Verteilung der PV-Leistung in engen Grenzen vorgegeben ist, bestimmt es nahezu allein, wie gut Erzeugung und Verbrauch im Tagesverlauf übereinstimmen. Damit hat es einen durchaus beachtlichen Einfluss auf die Eigenverbrauchsquote – allerdings nur dann, wenn Erzeugungsleistung und Energiebedarf in einem ausgewogenen Verhältnis stehen.
Weitere Faktoren sind auf der Erzeugungsseite zu finden, vor allem der Standort und die Ausrichtung der PV-Anlage. Bekanntlich wirken sich beide auf die Höhe des Energieertrags aus, aber nicht nur das: Auch die für den Eigenverbrauch wichtige Verteilung des Energieertrags über den Tag wird hierdurch beeinflusst. So verschiebt sich der Erzeugungsschwerpunkt bei westlicher Ausrichtung des PV-Generators zeitlich nach hinten, während er bei östlicher Ausrichtung früher am Tag zur Verfügung steht. Bei einem Gewerbe mit überwiegendem Energiebedarf in den Abendstunden könnte allein die Westausrichtung bereits zu einer rund sieben Prozent höheren Eigenverbrauchsquote führen. Eine bewusste Westausrichtung des PV-Generators aus diesem Grund wäre allerdings gegen den energetischen Minderertrag von etwa 15 Prozent im Jahresschnitt abzuwägen. Beim Standort der PV-Anlage kommt es ebenfalls nicht nur auf die Höhe des spezifischen Energieertrages an. Auch die typischen Einstrahlungsverhältnisse (beeinflusst durch Wind, Wolken, morgendlichen Nebel etc.) können sich stark unterscheiden und damit die Eigenverbrauchsquote um einige Prozentpunkte verändern.

Für eine grobe Übersicht der erzielbaren Eigenverbrauchquoten für unterschiedliche Gewerbe ist es sinnvoll, zunächst von den Lastprofilen auszugehen. Denn nahezu jedes Gewerbe lässt sich zumindest grob einem Standardlastprofil des BDEW (Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft) zuordnen, während Anlagenleistung und Energiebedarf völlig unabhängig davon variieren können. Diese Lastprofile werden auch von den Energieversorgern für Planungszwecke verwendet. Jedes einzelne unterscheidet außerdem Werktage, Samstage und Sonntage sowie unterschiedliche Jahreszeiten (hier nicht dargestellt). Mit dieser Einteilung versucht man einerseits die jahreszeitlichen Verbrauchsschwankungen, andererseits die unterschiedlichen Wochenlastprofile abzubilden. Ordnet man nun gewerbliche Stromverbraucher diesen Lastprofilen zu, lässt sich für jedes einzelne der Prozentbereich der möglichen Eigenverbrauchsquote angeben (Abb.2). Dabei fällt auf, dass sich die Wertebereiche weitgehend überschneiden – Ursache ist der bereits erwähnte große Einfluss der jeweiligen Anlagenleistung und des individuellen Energiebedarfs.
Dennoch sind die Auswirkungen der unterschiedlichen Lastprofile erkennbar. Beispiel Milchviehhaltung (Profil L1): Hier wird vor allem morgens und abends Energie benötigt – für die Melkmaschinen und das sofortige Herunterkühlen der frischen Milch. Da Solar-Anlagen zu diesen Zeiten naturgemäß wenig Energie zur Verfügung stellen, sind die erzielbaren Eigenverbrauchsquoten mit 20 bis 70 Prozent etwas geringer als bei einem durchgehenden Gewerbebetrieb (Profil G3). Hierunter fällt zum Beispiel auch ein Supermarkt mit seinen diversen Kühltheken, die rund um die Uhr Energie benötigen – sieben Tage die Woche, auch samstags und sonntags. Je nach Energiebedarf und Erzeugungsleistung sind bei diesem Profil Eigenverbrauchsquoten von bis zu 100 Prozent realistisch. Das Lastprofil G4 umfasst typische Ladengeschäfte sowie Kauf- und Möbelhäuser. Hier „fehlt“ der Verbrauch am Sonntag, wodurch sich die maximal mögliche Quote auf 90 Prozent reduziert.

Eine Optimierung des Lastprofils zur Steigerung des Eigenverbrauchs ist bei gewerblichen Verbrauchern zwar vorstellbar, aber meist sehr kompliziert. In der Regel dürfen Produktionsprozesse nicht gestört und betriebliche Abläufe nicht verändert werden. Davon abgesehen kosten zusätzliche Speicherlösungen (für Druckluft, Wärme, Kälte etc.) meist deutlich mehr, als die Erhöhung der Quote wieder einspielen kann. Dennoch kann es im Einzelfall sinnvolle Lösungen geben, zum Beispiel bei der Lüftung von Industriekomplexen: Hier könnte die vorhandene Steuerung der Lüftungsanlage entsprechende Signale einer PV-Anlage (sowie des Energieverbrauchszählers) berücksichtigen.