PV-Anlage in einem Berliner Wohnquartier. Foto: Frank Urbansky

Autarker Betrieb der Photovoltaik-​Anlage auch bei Netzausfall?

von | 2. Mai 2022

Das Münchener IGT – Institut für Gebäu­de­tech­no­logie gibt monatlich Tipps heraus, mit denen Mietern, Verwaltern und TGA-Verant­wort­lichen die Steuerung der Haus­technik leicht gemacht werden soll. Im April nun ging es um den autarken Betrieb der Photovoltaik-​Anlage auch bei Netzausfall.

Photovoltaik-​Anlagen erfreuen sich stei­gender Nachfrage. Zum einen werden sie finan­ziell gefördert und zum anderen erhöhen Sie den Autar­kiegrad – ein großer Vorteil in Zeiten von stei­genden Strom­preisen. Was aber, wenn die öffent­liche Strom­ver­sorgung ausfällt – ist dann die eigene PV-​Anlage weiter betriebsbereit?

Hohe Versor­gungs­qua­lität

Zunächst vorweg: In Deutschland haben wir eine hohe Versor­gungs­qua­lität in vielerlei Hinsicht und das gilt auch für die elek­trische Ener­gie­ver­sorgung. Gemäß offi­zi­ellen Kenn­zahlen der Bundes­netz­agentur [1] betrug die elek­trische Versor­gungs­un­ter­bre­chung in Deutschland 10,73 Minuten im Jahr 2020 bzw. 13,62 Minuten pro Jahr in den letzten 10 Jahren.

Dabei sind das die durch­schnitt­lichen Zahlen– einzelne Teil­nehmer waren inten­siver betroffen. So sind auf der Webseite der ange­ge­benen Quelle alle Ausfälle im Detail aufge­führt mit z.B. fünf unge­planten Ausfällen von mehr als einer Woche Dauer. Deshalb sind die Zahlen im Durch­schnitt sehr gut aber für den einen oder anderen betrof­fenen Teil­nehmer beeinträchtigend.

Betrieb der PV-​Anlage „netz­ge­führt“ oder „insel­fähig“?

Für Besitzer einer Photo­voltaik Anlage stellt sich die Frage, ob die eigene PV-​Anlage helfen kann, den Zeitraum eines Ausfalls zu über­brücken. Immerhin lassen sich ohne Strom weder motor­be­triebene Rollläden hoch­fahren noch Öl-​Brenner, geschweige denn Wärme­pumpe betreiben. Deshalb ist es wichtig zu wissen, dass die meisten Wech­sel­richter „netz­ge­führt“ sind – d.h. das elek­trische Versor­gungsnetz muss quasi als Puls­schlag vorhanden sein. Im Fall eines Ausfalls der externen Versorgung liefert auch die haus­eigene PV-​Anlage keinen Strom. Anders würde es sich verhalten, wenn der Wech­sel­richter „insel­fähig“ wäre. Dann wäre ein Betrieb auch bei Ausfall des externen Netzes gegeben.

Bei Neu-​Installationen muss jeder selber entscheiden, ob diese zusätz­liche Funk­tio­na­lität von Bedeutung ist. Immerhin ist ein insel­fä­higer Wech­sel­richter hoch­prei­siger und bei derzeit extrem langen Liefer­zeiten ist die Auswahl sehr einge­schränkt. Daher ist es ratsam, bei Angeboten nach der Zusatz­option „Insel­fä­higkeit“ zu fragen, um dann nach Kenntnis von Mehr­kosten und Liefer­zeiten eine indi­vi­duelle Entscheidung zu treffen.

Bei Bestands-​Installation ist die Wahr­schein­lichkeit sehr hoch, dass der Wech­sel­richter netz­ge­führt ist, denn das sind die üblichen Ausfüh­rungen. Sofern gewünscht, lässt sich dieser gegen einen insel­fä­higen Wech­sel­richter austau­schen. Dazu müssen lediglich die wesent­lichen Kenndaten wie Leistung und Strang­an­schlüsse beachtet werden.

Ebenso muss geklärt werden, was passieren soll, wenn ein Netz­ausfall erkannt wird. D.h. sollen womöglich einige Verbraucher- oder Strom­kreise im Gebäude abge­schaltet werden, um den Verbrauch an die „Notsi­tuation“ anzu­passen? Wenn das gewünscht ist, sollte der Wech­sel­richter kommu­ni­ka­ti­ons­fähig sein. Idea­ler­weise sind das ein Ethernet-​Anschluss sowie entspre­chendes Kommunikations-​Protokoll, über das nicht nur der Ausfall, sondern auch der Batte­rie­status gemeldet werden kann. Im Mindestfall sollte der Wech­sel­richter einen binären Signal­ausgang haben, über den zumindest der Eintritt der Notsi­tuation gemeldet werden kann. In Summe sollte darauf geachtet werden, dass der Wech­sel­richter mit z.B. der Gebäu­de­au­to­mation kommu­ni­zieren kann, damit diese gemäß einer vorher fest­zu­le­genden Priorität einzelne Verbraucher abschaltet.

Keine Insel­anlage ohne Batteriespeicher

Sofern man sich für das Konzept einer „Insel­fä­higkeit“ entscheidet, erfordert das einen Batte­rie­speicher. Denn ohne diesen ist ein Insel­be­trieb nicht bzw. nicht sinnvoll möglich. In dieser Beziehung stellt sich die Frage, wie groß dieser dimen­sio­niert werden sollte.

Zum einen bemisst sich eine sinnvolle Größe am indi­vi­du­ellen Ener­gie­bedarf während der „Notsi­tuation“ unter Berück­sich­tigung einer maximalen Über­brü­ckungszeit (d.h. Dauer einer womöglich einge­schränkten PV-​Ertragslage aufgrund von schlechtem Wetter).

Auf der anderen Seite wird diese Notsi­tuation wohl selten oder womöglich nie eintreten. Deshalb erscheint es sinn­voller, die Größe des PV-​Speichers so auszu­legen, dass auch zu normalen Versor­gungs­zeiten eine möglichst hohe Autarkie gegeben ist. Denn in diesem Fall profi­tiert man durch­gehend von gerin­geren Strom­rech­nungen. In dieser Beziehung verweisen wir auf unseren „Tipp des Monats“ vom Februar 2018, in dem wir eine Bachelor-​Arbeit vorge­stellt haben, die genau dieser Aufga­ben­stellung nachging (siehe https://www.igt-institut.de/tipp-des-monats-0218/)

Fazit

Normale PV-​Anlagen sind nicht insel­fähig – d.h. liefern bei Ausfall des öffent­lichen Versor­gungs­netzes keine Energie. Im Detail liegt dies am Wech­sel­richter, der „insel­fähig“ sein müsste. Wem diese Eigen­schaft wichtig ist, sollte beim Kauf einer PV-​Anlage auf diese Eigen­schaft achten oder im Notfall Bestands­an­lagen umrüsten.

Mehr dazu hier.

Frank Urbansky

Freier Jour­na­list und Fach­au­tor, unter anderem für die Fach­ma­ga­zine und Portale Brenn­stoff­spie­gel, Uniti; DW Die Woh­nungs­wirt­schaft und Immo­bi­li­en­wirt­schaft; Haufe-Lexware; Energie&Management; IVV, Huss Medien; Motor­tech­ni­sche Zeit­schrift und Sprin­ger­Pro­fes­sio­nal; Sprin­ger Fachverlag; SHK Profi und tab, Bau­ver­lag; stadt+werk, k21

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