Die Auslegung und Wirtschaftlichkeit von C&I Speichern bei bestehenden PV Anlagen stellt besondere Chancen und Herausforderungen dar. Kurz gesagt: Wenn alle Daten vorliegen kann mit besonderer Präzision geplant werden. Wenn nicht alle Daten vorliegen leidet die Aussagekraft von Wirtschaftlichkeitsberechnungen enorm.

Hinweis: „Solaranlage" steht im Folgenden stellvertretend für alle lokalen Erzeuger (BHKW, Biogas, Windkraft etc.)

Lastgang-Analyse bei bestehenden PV-Anlagen: Residual vs. Verbrauchs-Lastgang

Bei professionellen Analysen für die Wirtschaftlichkeit von Batteriespeichern für Gewerbestandorte wird mit dem Lastgang des Standorts gearbeitet. Für RLM Standorte liegen viertelstündliche Messwerte aus dem Messstellenbetrieb vor, die je nach Prozess über Netzbetreiber, Lieferant oder Messstellenbetreiber bereitgestellt werden. Dieser Lastgang zeigt den Strombezug aus dem Netz für jede Viertelstunde im Jahr.

Je nachdem ob eine PV-Anlage besteht oder nicht hat der Lastgang einen unterschiedlichen Informationsgehalt und sollte deshalb um Klarheit zu schaffen auch unterschiedlich benannt werden.

Bei einem Standort ohne lokale Stromproduktion (z. B. Solaranlage) entspricht der Netzbezug dem Stromverbrauch. Man könnte diesen Lastgang als Verbrauchs-Lastgang nennen.

Ohne PV: Netzbezug = Stromverbrauch

Wenn jedoch eine bestehende PV über den Zeitraum des Lastgangs vorhanden war, ändert sich dies. Der Anteil des Strombedarfs, der durch die PV-Anlage gedeckt wurde (Eigenverbrauch), ist nun nicht mehr im Lastgang sichtbar. Dieser Anteil taucht im Netzbezugs Lastgang nicht auf, weil er nicht aus dem öffentlichen Netz bezogen wurde. Man könnte diesen Lastgang als Residual-Lastgang oder Reststrom-Lastgang bezeichnen. Ich verwende im weiteren Verlauf des Artikels den Begriff Residual-Lastgang.

Mit PV: Netzbezug = Stromverbrauch - Eigenverbrauch

Das eigentliche Stromverbrauchsprofil kann also aus dem Residual-Lastgang nicht mehr ermittelt werden.

Dazu kommt, dass in Netzbezugs-Lastgängen die Einspeisung ins Netz nicht ausgewiesen wird. Zu den Zeiten, in denen die PV einen Stromüberschuss erzeugt hat und Strom ins öffentliche Netz gespeist worden ist steht im Netzbezugs Lastgang eine 0 und kein negativer Wer. Die Einspeisung wird sofern am Netzanschlusspunkt mit Zwei Richtungs oder Vier Quadranten Zähler gemessen in einer separaten Zeitreihe ausgewiesen.

Die Einspeisesumme und das Einspeiseprofil kann also auch nicht ermittelt werden wenn ausschließlich der reine Netzbezugs-Lastgang vorliegt.

Warum gemessene Einspeise-Daten für die Wirtschaftlichkeit von Eigenverbrauchsoptimierung entscheidend sind.

Die Herausforderung bei der Eigenverbrauchsoptimierung

Vor allem für den Batterie-Anwendungsfall Eigenverbrauchsoptimierung von Solar-Eigenverbrauch ist die Datengrundlage besonders entscheidend. Bei einer professionellen Auslegung für Gewerbespeicher wird für diesen Anwendungsfall für jede Viertelstunde betrachtet ob der Speicher gerade Überschuss-Strom zum Laden hat oder ob es wieder einen Strombedarf gibt der durch den Speicher gedeckt werden kann.

Die optimale Datengrundlage

Im Optimalfall liegt neben dem Bezugs-Lastgang auch die Einspeisungs- und Produktionsdaten in einheitlichen Zeitstempeln vor.

Anhand der gemessenen Einspeisedaten kann dann genau simuliert werden wann die Batterie laden würde und ab wann die Batterie wieder entladen würde. Geladen werden kann potenziell nämlich immer die Strommenge die eingespeist worden ist. Somit kann sehr genau bestimmt werden wie stark eine Batterie den Eigenverbrauch und die Autarkie erhöht und den Netzbezug gesenkt hätte. Somit können die Einsparungen der Stromkosten sehr präzise ermittelt und eine aussagekräftige Amortisation errechnet werden.

💡 Profi-Tipp: Nicht nur Stromkosten sondern auch Netzentgelte, Stromsteuer und Umlagen werden pro kWh gesteigertem Eigenverbrauch gespart. Der zusätzlich eigenverbrauchte Strom wird nun aber auch nicht mehr eingespeist und somit erhält man auch weniger Einspeisevergütung. Dies sollte in einer guten Amortisationsrechnung berücksichtigt werden.

Das Kernproblem ohne Einspeisedaten

Aus dem Netzbezugslastgang lässt sich jedoch, wie im ersten Absatz erklärt, nicht ermitteln wie viel Strom zu welchen Zeitpunkten eingespeist worden ist. Daher kann nicht simuliert werden wann die Batterie be- und entladen werden hätte können.

Präzise Simulation vs. grobe Schätzungen

So lassen sich deutlich präzisere Ergebnisse erzielen, als wenn per Augenmaß jährlich aggregierte Stromüberschüsse pie mal Daumen mit den Nachtverbräuchen o.ä. verglichen werden. Viele Effekte wie Wochenende, Betriebsferien, saisonale Unterschiede, Be- und Entladegeschwindigkeiten etc. würden so vernachlässigt und trügen das Gesamtergebnis deutlich.

Vollständige Datengrundlage: Einspeise-, Produktions- und Bezugsdaten kombinieren

Die Produktionsdaten sind für die Simulation der Eigenverbrauchsoptimierung nicht zwingend notwendig. Wie oben beschrieben wird eine Batterie ja sowieso immer nur aus den Überschüssen, also dem was sonst eingespeist wird, beladen.

Die Produktionsdaten sind dennoch nice-to-have, da sie erlauben die Eigenverbrauchsquote und die Autarkie durch die PV-Anlage allein als auch die Steigerung beider Metriken durch den Batteriespeicher zu beziffern. Die Produktionsdaten sind nämlich nötig um den tatsächlichen Stromverbrauch am Standort zu identifizieren. Dazu nutzt man folgende Formel:

Gesamtverbrauch = Netzbezug + PV-Produktion - Einspeisung

Anders ausgedrückt:

Gesamtverbrauch = Netzbezug + Eigenverbrauch

Eigenverbrauch = PV-Produktion - Einspeisung

Das Null-Wert-Problem: Warum Einspeisedaten für Speicher-Simulation entscheidend sind

Nicht mit den gemessenen Daten zu arbeiten ist leider nicht trivial. Eine PV-Produktion zu simulieren ist leicht, jedoch hat der Residual-Lastgang zu jedem Zeitpunkt in dem eingespeist worden ist nur den Wert 0 stehen. Dies stellt uns vor das folgende Dilemma:

Das zentrale Problem: Die PV-Produktion zeigt 100kWh für diesen Zeitraum, der Netzbezug liegt bei 0kWh. Aber wie teilen sich diese 100kWh auf? Wieviel wurde vor Ort verbraucht, wieviel ins Netz eingespeist? Diese Information fehlt komplett und lässt sich nur mit den Einspeisedaten sauber berechnen.

In unserer Software können Netzbezugsdaten, Einspeisedaten und Produktionsdaten in einer kombinierten Datei hochgeladen werden. Dadurch lassen sich Batterie Lade und Entladevorgänge viertelstundenscharf simulieren und die Wirtschaftlichkeit der Eigenverbrauchsoptimierung datenbasiert bewerten ohne zusätzliche Annahmen.

Wenn die Einspeisedaten nicht vorliegen muss an dieser Stelle also eine Annahme oder Schätzung getroffen werden. Man kann sich über Erfahrungswerte und Statistische Modelle zwar annähern, jedoch büßt die Aussagekraft der Auslegung an dieser Stelle ein. Die gemessenen Werte sind deutlich belastbarer.

Hinzu kommt, dass simulierte PV-Produktionen zwar recht verlässlich sind was den jährlich oder monatlich aggregierten Wert angeht. Bei der Produktion in einer bestimmten Viertelstunde können die simulierten Werte jedoch von den tatsächlichen Wetterbedingungen zu diesem spezifischen Zeitpunkt abweichen.

Gemessene Daten sind hier also der Goldstandard für eine möglichst belastbare Bewertung des Anwendungsfalls Eigenverbrauchsoptimierung in Wirtschaftlichkeitsberechnungen.

Batteriespeicher-Anwendungsfälle: Wann reichen Residual-Lastgang-Daten aus?

Der Umstand, dass wir aus dem Residual-Lastgang nur identifizieren können wann wieviel Strom aus dem Netz bezogen worden ist stört bei der Bewertung der Anwendungsfälle Lastspitzenkappung und Dynamischer Stromtarife weniger.

Lastspitzenkappung

Das liegt daran, dass die abrechnungsrelevante Lastspitze sich nur auf die Lastspitze bezieht die vom Netz bezogen worden ist. Eine Batterie, würde sich also beim Lastspitzenkappen sowieso immer nur auf den Netzbezug achten. Dieser Anwendungsfall kann also auch bewertet werden wenn nur der Residual-Lastgang vorliegt.

Den Stromverbrauch zu wissen kann aber dennoch hilfreich sein um zu untersuchen ob auch die PV schon zur Lastspitzenkappung beigetragen hat. Da dies ein eher zufälliger Effekt wäre der nicht verlässlich jedes Jahr auftritt, könnte dies die optimale Auslegung und Kappungsmenge eines Batteriespeichers noch verbessern.

Dynamischer Stromtarif optimieren (Time of use)

Der Wechsel zu einem dynamischen Stromtarif und die Kostenoptimierung durch den Gewerbespeicher lässt sich ebenfalls mit den Residual-Lastgang gut bewerten. Auch hier ist es so, dass die Batterie nur den Strombezug vom Netz per Ent- und Beladung verschieben würde um möglichst wenig zu teuren und viel zu günstigen Preisen zu bezahlen.

In der Regel werden Speicher, zumal wenn eine PV-Anlage besteht, im Multiuse verwendet: Also für Eigenverbrauchsoptimierung und die Optimierung von dynamischen Stromtarifen. Auch hier ergibt sich also mit einem kompletten Datenset ein besseres Bild.

Hoher PV-Eigenverbrauchsanteil

Wenn die PV Anlage einen sehr hohen Eigenverbrauchsanteil hat sind diese Gedanken weniger wichtig. Im Extremen ausgedrückt: Wenn die PV-Anlage einen Eigenverbrauchsanteil von 100% kann man sowieso keine Eigenverbrauchsoptimierung machen. Wenn der Eigenverbrauchsanteil sowieso schon bei mehr als 80% liegt macht es nicht ganz so viel Unterschied und EVO wäre sowieso nur Beiwerk.

Datenquellen für PV-Einspeise- und Produktionsdaten: Netzbetreiber, Direktvermarkter & Co.

Für neue PV Anlagen über 100 kW gilt im EEG Kontext seit 2016 grundsätzlich die verpflichtende Direktvermarktung. Dadurch sind Viertelstundenwerte in der Praxis häufig verfügbar.

Durch das Solarspitzengesetz gewinnt die zeitliche Auflösung der Einspeisung auch bei kleineren Anlagen an Bedeutung. Je nach Messkonzept und Anforderungen an Steuerung oder Abrechnung werden dafür in der Praxis häufig Einspeisewerte in 15 Minuten Auflösung benötigt.

Es lohnt sich also zu schauen, ob die Daten beim Netzbetreiber, Direktvermarkter, Wechselrichter, Energie-Management-System oder Solarmonitoring apps wie Solarlog vorliegen.

Alternative Berechnungsmethoden bei unvollständiger Datenlage

Gemessene Einspeisung aber keine gemessene Produktion

Wenn sich nur die Einspeisung ermitteln lässt aber nicht die Produktion kann die Wirtschaftlichkeit trotzdem berechnet werden. Die ursprüngliche Eigenverbrauchsquote und Autarkie lassen sich so jedoch nicht bestimmen. Ebenso wenig die Steigerung dieser Metriken durch den Batteriespeicher.

Gemessene Verbrauchsdaten aber nicht die Einspeisung und Produktion

Wenn der Verbrauch ermittelt werden kann aber nicht die Einspeisung kann man die Solarproduktion simulieren und vom Stromverbrauch abrechnen. Das ist die gleiche Vorgehensweise die auch verwendet wird wenn eine PV-Anlage noch geplant wird.

Diese Methode umgeht das Problem, bei Stunden ohne Netzbezug schätzen zu müssen, wie sich der Strom auf Eigenverbrauch und Einspeisung aufteilt. Diese Methode ist etwas weniger präzise als mit gemessenen Daten zu arbeiten aber deutlich präziser als nur mit dem Residual-Lastgang zu arbeiten.

Lastgang von vor der Solaranlage liegt vor und ist noch relevant

Wenn die Solaranlage erst vor kurzem in Betrieb gegangen ist, kann man auch mit dem Lastgang aus dem Jahr vor Inbetriebnahme arbeiten. Dieser entspricht dem Verbrauch und es kann die simulierte oder gemessene Produktion davon abgezogen werden. Dies unterliegt der Annahme, dass sich seit der Inbetriebnahme der PV-Anlage das Stromverbrauchsverhalten nicht nennenswert verändert hat, also keine neuen Maschinen oder stromsparenden Maßnahmen dazu gekommen sind.

Sie benötigen eine fundierte Wirtschaftlichkeitsanalyse für Ihr Gewerbespeicher-Projekt? Kontaktieren Sie uns für eine datenbasierte Auslegung mit Ihren spezifischen Lastgang-Daten. Wenn nur Netzbezugsdaten vorliegen, zeigen wir, welche Annahmen nötig sind und wie stark sie die Ergebnisse beeinflussen