Besuch der IDEEMATEC

Am 17. Mai besuchten wir die IDEEMATEC Deutschland GmbH in Wallerfing bei Deggendorf. IDEEMATEC, ein lokales Unternehmen, international bekannt für innovative Lösungen und hohe Qualitätsstandards, präsentierte uns ihre aktuelle Produktlinie und das Planungsbüro an ihrem Hauptsitz.

Kompetenz und Innovation: Lösungen für jede Herausforderung

Während der Führung konnten wir uns von den innovativen Lösungen wie dem selbstverriegelnden Zahnkranz und der hohen Windfestigkeit der Tracker überzeugen. Auf jede kritische Frage gab es eine kompetente Antwort und für jede Herausforderung eine durchdachte Lösung. Besonders beeindruckend war der Fokus auf Kostenoptimierung, um die Ausrichtung der Solarmodule und den daraus resultierenden erhöhten Energieertrag wirtschaftlich nutzbar zu machen.

Der selbstverriegelnde Zahnkranz
Der selbstverriegelnde Zahnkranz

Technologische Highlights: Modularer Aufbau und Einsparpotenziale

Ein Highlight der Besichtigung war das Konzept der umzäunungsfreien Anlage, das den Aufwand reduziert und so Kosten spart. Zudem beeindruckte der flexible, modulare Tischaufbau mit einer maximalen Trackerlänge von bis zu 180 Metern. Diese Technologie ermöglicht es, Solaranlagen optimal an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen.

Unter den Teilnehmern waren neben der BERR Projekt GmbH Vertreter der axess solar GmbH, Luxgreen Climadesign GmbH und Grundstückseigentümer aus der Region Regensburg. Der Besuch bot wertvolle Einblicke in die Marktentwicklung und zukünftige Innovationen.

Wir bedanken uns bei IDEEMATEC, Herrn Stephan Bächtle und Herrn Alexander Maluschka für den informativen Besuch und freuen uns auf eine potenzielle Partnerschaft

Wärmewende mit Erdwärme stützen, im Sommer kühlen

Mit den erneuerbaren Energien aus Photovoltaik ist die Bürgerenergie-Genossenschaft BERR gut aufgestellt und leistet einen lokalen Beitrag im Kampf gegen die Klimakatastrophe. Verknüpft mit diesem Engagement sollen Impulse zu privaten Initiativen zur Klimawende gegeben werden. Dazu gehören Informationsveranstaltungen, wie der Workshop am 21. April zum Balkonkraftwerk, aber auch informative Artikel, um Überlegungen rund um die Möglichkeiten es eigenen Engagements zur Klimathematik anzustoßen.    

Im folgenden Artikel möchte Georg Scharfenberg mit der Übersicht zur Geothermie einen Impuls zur Wärmewende geben, der außerhalb der Aktivitätsfelder der BERR liegt und zu privaten Überlegungen zu Möglichkeiten der effizienten Wärmeversorgung im eigenen Wohnbereich geben kann. 

Georg Scharfenberg ist emeritierter Professor der OTH in Regensburg und ein ausgewiesener Experte für Energietechnik und hält unter anderem eine Vorlesung zur Geothermie.

Foto: T. Maushammer
Foto: T. Maushammer

Erdwärme zwischen Sonnenstrahlung und dem Erdinneren
– Heizen und Kühlen mit einem System

Zum Einstieg müssen wir zwischen „Oberflächennaher Geothermie“ und der „Tiefengeothermie“ unterscheiden. Die Tiefengeothermie gilt formal ab einer Tiefe von 400 m und ist ein Thema, für das ich an dieser Stelle nur die Zahl der sogenannten „Geothermischen Tiefenstufe“ liefere. Diese Zahl benennt die durchschnittliche Temperaturzunahme mit zunehmender Tiefe und beträgt 3 oC je 100 m oder, gut zu erinnern: 30 oC je 1000 m.
Am Ende dieses Artikels gebe ich als Hintergrundinformation ein paar interessante Aspekte zur Tiefengeothermie. Dabei geht es um die Entstehung der Erdwärme und um große Projekte, die in der Öffentlichkeit von Interesse sind. 

Die geothermische Energie wird den erneuerbaren Energieformen zugerechnet.
Diese versteht sich im menschlichen Maßstab als unerschöpfliche Energiequelle.

Impuls zur Wärmewende in unserer Umgebung

Der Impuls zur Wärmewende wird von mir zur Oberflächennahen Geothermie-Nutzung für die private Bereitstellung von Wärmeenergie für Heizung und Warmwasser im Wohnbereich gegeben. Hier müssen grundsätzlich drei verschiedene Tiefen im Erdboden unterschieden werden, die jeweils spezifische Möglichkeiten bieten, aber auch Begrenzungen haben.

Abbildung 1: Temperaturzonen Oberflächennahe Geothermie (Quelle: Vorlesung Scharfenberg)
Abbildung 1: Temperaturzonen Oberflächennahe Geothermie (Quelle: Vorlesung Scharfenberg)

Abschnitt 1 Saisonale Zone
Direkt unter der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 10 bis 20 m befindet sich der Bodenbereich, der im Verbund mit der Sonnenstrahlung und dem Regenwassereintrag die Wärme aus der Oberfläche erhält. Der Temperaturgang der Bodenwärme variiert erheblich mit der Jahreszeit. In diesem Abschnitt ist der geothermische Wärmefluss aus dem Inneren der Erde nicht feststellbar. In unseren Breiten stellt sich etwa in der Tiefe von 15 m eine konstante Temperatur von 10 oC ein. 

Abschnitt 2 Neutrale Zone
In diesem Bodenabschnitt schließt sich unter dem Abschnitt 1 bis zu einer Tiefe von bis zu 50 m die sogenannte neutrale Zone an, in der die Temperatur von 10 oC etwa konstant ist. 

Abschnitt 3 Geothermische Zone
Erst ab der Tiefe von 50 m ist der geothermische Wärmefluss mit dem Temperaturanstieg von 3 oC je 100 m (Geothermische Tiefenstufe), wie oben ausgeführt, bestimmend.
Der Temperaturanstieg kann allerding je nach geologischen Verhältnissen, stark variieren.

Drei Systeme zum Gewinnen

Oberflächennah unterscheiden wir zur Raumbeheizung und Warmwassererzeugung, bezogen auf private Projekte, drei unterschiedliche Konzepte zur Wärmegewinnung:

  • Erdwärmekollektor 
  • Erdwärmesonde 
  • Grundwasserwärmenutzung 


Abbildung 2: Konzepte der Oberflächennahen Geothermie-Wärmegewinnung [1]

Oberflächennah Heizen und Kühlen

Wärmepumpe
Alle drei Konzepte benötigen eine Wärmepumpe, um das notwendige Temperaturniveau für Heizung und Warmwasser bereitzustellen. Die Wärmepumpe erhält die Wärme über ein flüssiges Wärmeträgermedium (Sole; Wasser mit Frostschutzmittel) in einem geschlossenen Umlauf aus dem Erdwärmekollektor oder der Erdwärmesonde. Bei der Grundwassernutzung wird die Wärmepumpe in einem offenen Kreis über Brunnenwasser versorgt, dass über einen zweiten Brunnen dem Untergrund wieder zugeführt wird.
Der Effizienz der Wärmepumpe kommt als zentraler Komponente in der Anlage besondere Bedeutung zu. Hier kommen verschiedene Parameter zum Tragen, die nicht nur die Erdwärmeanlage (siehe nächsten Absatz), sondern auch das erforderliche Temperaturniveau (Vorlauftemperatur) für das Gebäude betreffen. Wärmepumpen profitieren besonders von niedrigen Vorlauftemperaturen für das Heizungssystem. Sie können zudem phasenweise die für den Warmwasserspeicher erforderliche höhere Temperatur erzeugen. In der Regel haben Wärmepumpen im Einsatz von Erdwärmeanlagen keine Probleme, um die Wärme effizient zu erzeugen.

Auslegung der Anlage
Die zu fördernde Wärmeenergie muss im ausreichenden Maße und auf Dauer (mehr als 30 Jahre) für die Heizung (Heizlast) und das Warmwasser bereitgestellt werden. Der Gebäudebedarf wird zuvor berechnet und damit die Auslegung der Erdwärmeanlage mit der erforderlichen Wärmepumpe bestimmt. Ein Teil der Energie wird aus dem elektrischen Betrieb der Wärmepumpe zugeführt und wird grundsätzlich mitberücksichtigt. Ein Beispiel ist, dass die Wärme mit drei Teilen (75 %) aus dem Boden gewonnen wird und ein Teil (25 %) als elektrische Antriebsenergie der Wärmepumpe zugeführt wird. Besonders sinnvoll ist dabei die elektrische Versorgung aus einer Solaranlage (PV-Anlage), weil damit die Versorgung der Wärmepumpe CO2-frei lokal erfolgt.

Grundsätzlich ist die oberflächennah zu gewinnende Energie begrenzt. Ein Bespiel wäre, dass ein Gebäude des KW40 – Standards mit 4 Bewohnern auf 150 m2 Wohnfläche etwa mit einer thermischen Leistung von 7 kW aus Oberflächennaher Geothermie versorgt werden kann.

Kühlung im Sommer
Interessant ist mit den zunehmend warmen Sommern, dass die geothermische Anlage zum Kühlen des Gebäudes genutzt werden kann. Dieses funktioniert, in dem die sommerliche Wärme aus dem Gebäude in den deutlich kühleren Boden transportiert wird. Der Wärmetransport erfolgt unter Einsatz der Wärmepumpe, die dazu eine Richtungsumschaltung hat. Alternativ dazu kann ein Rohrsystem bestehen, dass die Wärme an der passiven Wärmepumpe vorbeiführt und im Kreislauf das gekühlte Medium in die Räume transportiert. Die im Winter genutzten Heizflächen dienen im Sommer zum Abbau der Wärme aus den Räumen. 

Fündigkeit
Unter Fündigkeit wird die erfolgreiche Entdeckung und Erschließung einer geothermischen Ressource zur Nutzung verstanden. Im Bereich der Oberflächennahen Geothermie besteht lediglich für die Grundwasserwärmenutzung der Aufwand, einen geeigneten Grundwasserleiter aufzufinden (siehe weiter unten).  

Genehmigung der Erdwärmeanlage
Ein wichtiger Gesichtspunkt zum Einstieg in die Planung der Erdwärmenutzung ist die erforderliche Anzeige oder ggf. Genehmigung des Bodeneingriffs bei der unteren Wasserrechtsbehörde (Landratsamt oder kreisfreie Stadt). Die Entscheidungsgrundlage betrifft stets die Fragestellung, ob das Risiko besteht, dass das Grundwasser schädlich verunreinigt oder seine Beschaffenheit nachteilig verändert werden könnte.
Dieses muss während des Baus sowie während des Betriebs der Anlage ausgeschlossen sein.

Fachliche Grundlage
Als fachliche Grundlage nutzen Planer zur Berechnung der Oberflächennahen Geothermie-Systeme die Richtline des Verbands Deutscher Ingenieure VDI 4046 [2].

Jedes System gewinnt, hat auch Grenzen

  • Erdwärmekollektor 

Der Erdwärmekollektor wird frostfrei in der Tiefe von 1,5 m (mind. 30 cm unter der örtlichen Frostgrenze) z.B. horizontal in Kunststoff-Rohrschleifen (wie bei einer Fußbodenheizung) oder spiralförmig in Gräben oder Gruben (Erdwärmekorb) in den Erdboden des Grundstücks eingebracht. Der Flächenbedarf einer horizontalen Anlage ist erheblich. Ein Richtwert ist, dass der Kollektor etwa die doppelte Fläche im Verhältnis zur beheizten Fläche benötigt. Die Entzugsleistung aus der Bodenfläche beträgt etwa 25 W/m2.
Die Fläche, unter der der Kollektor liegt, darf nicht überbaut werden, damit Regenwasser eindringen kann. Tief wurzelnde Pflanzen dürfen nicht eingebracht werden, um auftretende Kräfte durch Wurzelwerk am Rohrsystem zu vermeiden.
Erdwärmekörbe werden in bis zu vier Metern Tiefe unter der Erdoberfläche eingebracht. In der Regel ist die Beheizung eines Einfamilienhauses mit drei bis vier Erdwärmekörben möglich. Körbe benötigen weniger Fläche, so dass z.B. ein Garten darüber eingerichtet werden kann. Als Nachteil muss infolge des Entzugs der Bodenwärme ein verzögertes Wachstum im Frühjahr hingenommen werden.  
Es besteht grundsätzlich kein Genehmigungsaufwand. In Wasserschutzgebieten hat die Trinkwasserressource Vorrang vor der Erdwärmenutzung. Es können Einschränkungen bestehen, so dass Anzeige- und Genehmigungspflicht bei den zuständigen Fachbehörden besteht.

Abbildung 3: Temperaturprofile in der Saisonalen Zone (Bedeutung für den Erdwärmekollektor) [1]
Abbildung 3: Temperaturprofile in der Saisonalen Zone (Bedeutung für den Erdwärmekollektor) [1]
  • Erdwärmesonde 

Erdwärmesonden gewinnen zunehmend an Bedeutung. Die Erdwärme wird dabei aus vertikalen Erdbohrungen in Tiefen zwischen 70 m und 100 m Tiefen gewonnen. In das Bohrloch ist ein geschlossenes Kunststoffrohr (U-Sonde), meistens aber eine Doppel-U-Sonde) eingeführt, in dem das Wärmeträgermedium (Sole) zur Wärmepumpe zirkuliert. Sofort nach Einbringen der Sonden in den Boden wird das ca. 15 cm große Bohrloch aus der Tiefe bis zur Erdoberfläche mit einer flüssigen Zementmischung eingespült (via Verfüllrohr). Diese Zementmischung stellt durch Zusätze eine gute Wärmeübertragung zum Erdreich her und fixiert die Sonden im Bohrloch mit der Aushärtung.
Die Erdwärmesonde bezieht die Wärme größtenteils aus dem Wärmestrom der Erde. Eine einzelne Doppel-U-Sonde mit einer Tiefe von 70 m kann etwa 3 bis 4 kW thermische Leistung bereitstellen. Je nach Heizlast des zu versorgenden Gebäudes können ein bis zwei Sonden für ein Einfamilienhaus ausreichend sein. Es werden zunehmend Sondenfelder für Schulen, Geschäftshäuser oder Wohnsiedlungen eingesetzt. Auf dem Uni-Gelände in Regensburg erfolgt derzeit die Untersuchung, die Heizwärme in Zukunft über Erdwärmesonden bereitzustellen. Es sind bereits einige Sonden im Einsatz.

Der Bau und Betrieb einer Sondenanlage bedarf der wasserrechtlichen Genehmigung. Mit dem Antrag wird die Zulässigkeit eingeholt und die wasserwirtschaftlichen Vorgaben zur Bohrtiefe vorgegeben. Die Bohrtiefe wird z.B. begrenzt, um stockwerkstrennende Schichten nicht zu durchbohren. 

Sind die geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse am Standort nicht bekannt, können vom geologischen Dienst des Bundeslandes Informationen zur Bodenbeschaffenheit erfahren werden. Eventuell kann eine anzeigenpflichtige Erkundungsbohrung durchgeführt werden. 

Es sind aus thermischen Gründen Abstände der Sonden zur Grundstücksgrenze in der Regel 3 – 5 m und untereinander mindestens 6 m einzuhalten. 

Regeneration des Bodens
Eine besondere Bedeutung im Zusammenhang mit mehreren Sonden bzw. Sondenfeldern stellt die Gefahr der langjährigen Auskühlung des Untergrunds dar. Die Auskühlung entsteht, weil die vertikalen Sonden im Boden den Wärmestrom aus der seitlichen Zuführung (horizontal) beziehen. Je nach geologischer Schichtung kann der Wärmestrom nicht im erforderlichen Zeitmaß hinzufließen, so dass die Gefahr besteht, dass der Boden von Jahr zu Jahr weiter auskühlt und die Anlage nach Jahren nicht mehr effizient arbeitet.
Eine vorteilhafte Lösung zur Vermeidung des Effizienzverlustes ist es, im Sommer die Anlage zur Kühlung zu nutzen. Mit dem Kühlbetrieb wird die Wärme aus dem Gebäude in den Boden transportiert, der damit regeneriert und letztlich einen Teil der sommerlichen Energie für den Winter speichert. 

Herstellung der Erdwärmesonden-Anlage
Die Bohrung einer Erdwärmesonden-Anlage kann je nach geologischem Aufbau des Untergrunds im Regelfall innerhalb eines Tages mit Einbringung der Sonden erstellt werden. Zu berücksichtigen ist die Zufahrt und der Aufwand, den das Bohrgerät und die Container zur Aufnahme des Bohrguts darstellen. Es wird ein Graben zum Gebäude für den frostfreien Anschluss der Soleleitungen an das Gebäude erforderlich (mit Sammelverteiler bei mehreren Bohrungen).

Im Neubaubereich wird die Erdwärmesonden-Anlage mit der Bebauung des Grundstücks eingebracht. Im Umfeld von Bestandsgebäuden kann der Aufwand eine Herausforderung durch die notwendige Zufahrt und Arbeitsfläche sein. Zudem benötigen Gebäude und Bäume mechanischen Schutz und Spritzschutz.

Abbildung 4: Bohrgerät im Uni-Gelände Regensburg (Foto G. Scharfenberg)
Abbildung 4: Bohrgerät im Uni-Gelände Regensburg (Foto G. Scharfenberg)
  •  Grundwasseranlage 

Eine Anlage zur Grundwasserwärmenutzung nutzt das natürliche Grundwasser als Wärmequelle oder Wärmesenke für Heizungs- und Kühlungszwecke. Die Grundvoraussetzung für eine Geothermie-Grundwasseranlage ist das Vorhandensein eines geeigneten Grundwasserleiters in ausreichender Wasserqualität und Menge. Der Salzgehalt, chemische Inhaltsstoffe (gelöstes Eisen oder Mangan), Sedimente oder auch der pH-Wert im Wasser könnten zu Störungen für einen dauerhaften Betrieb führen und stellen damit die Einrichtung einer Grundwasseranlage infrage.

Die Anlage benötigt einen Förderbrunnen (mit Tauchpumpe), aus dem das Grundwasser zur Wärmepumpe gefördert wird. Im Wärmetauscher der Wärmepumpe wird die benötigte Wärme entzogen und das abgekühlte Wasser in einen zweiten Brunnen (Schluckbrunnen) demselben Grundwasserleiter wieder zugeführt. Bei der Anordnung der Brunnen ist die Grundwasserfließrichtung zu beachten, d.h. der Förderbrunnen muss sich bezogen auf die Fließrichtung vor dem Schluckbrunnen befinden. Außerdem benötigen die beiden Brunnenbohrungen einen Mindestabstand von 10 bis 15 m. Als Richtwert kann angenommen werden, dass aus 0,25 m³/h Grundwasser etwa 1 KW Heizleistung gefördert wird. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sind Grundwasseranlagen etwa ab 35 kW Wärmebedarf sinnvoll. 

Befindet sich der Grundwasserleiter in der Saisonalen Zone ist der Einfluss durch atmosphärischen Temperatureintrag auf die Grundwassertemperatur gegeben. Ab einer Tiefe von 10 bis 15 m ist etwa mit einer Temperatur von 8 bis 12 oC zu rechnen. Damit kann die Anlage vorteilhaft auch zum Kühlen eingesetzt werden. Allerdings dürfen die Temperaturen im Grundwasser 20 °C nicht überschreiten.  

Rahmenbedingungen der Grundwasseranlage
Neben der Fündigkeit (erfolgreiche Exploration) hat die Wasserqualität einen bestimmenden Einfluss auf die Brunnenanlage. Einerseits muss die Tauchpumpe der Problematik der Wasserqualität und der Materialaggressivität des Leitungssystems entsprechen. Andererseits muss entschieden werden, ob die Direktnutzung des Grundwassers in der Wärmepumpe durch einen Zwischenkreis vermieden werden muss. Ähnlich wie bei der Erdwärmesonden-Anlage müssen die Zufahrt und der Platzbedarf für das Bohrgerät und die Container zur Aufnahme des Bohrguts vorhanden sein. Allgemein haben die Brunnen Tiefen bis zu 20 m. Der Bohrdurchmesser für den Förderbrunnen im Vergleich zum Schluckbrunnen kann erheblich variieren. Der Versickerung im Rücklauf wird mehr Volumen gegeben, damit der Schluckbrunnen nicht überläuft.  

Wasserrechts- und Umweltgenehmigungen
Die Nutzung des Grundwassers für geothermische Zwecke unterliegt strengen regulatorischen Anforderungen, einschließlich Wasserrechts- und Umweltgenehmigungen. Diese Genehmigungen sind erforderlich, um sicherzustellen, dass die Entnahme und Einleitung von Grundwasser die Umwelt und andere Wassernutzer nicht negativ beeinflusst.

Erdwärme aus der Tiefe

Die Tiefengeothermie liefert die Erdwärme aus Tiefen zwischen 400 und mehreren tausend Metern. Die Wärme im Inneren der Erde ist einerseits gespeicherte Restwärme aus der Entstehungszeit der Erde, verursacht durch Kometeneinschlag und Umwandlung der kinetischen Energie in thermische Energie. Andererseits entsteht permanent thermische Energie durch radioaktiven Zerfall in den Gesteinsschichten. Im inneren festen Kern der Erde beträgt die Temperatur ca. 5000 bis 6000 oC.    

Thermalquellen
Thermalquellen als natürliche Quellen mit Warmwasser sind seit mehreren tausend Jahren bekannt und werden bis heute z.B. für Badezwecke genutzt. Das Quellwasser wird durch natürlichen Druck an die Oberfläche gefördert „Artesischer Brunnen“. Wasser mit einer Temperatur von 20 bis 30 °C stammt aus einer Tiefe von bis zu 1000 m.
In vulkanischen Gegenden oder geologischen Strukturen wie Bruchzonen oder mit eingelagerten Magmakammern kann Wasserdampf aufsteigen, so dass Temperaturen von mehr als 100 °C aus mehr als 3000 m Tiefe gefördert werden (Beispiele: Dampf-Kraftwerke in der Toskana in Larderello/Italien und Island).  

Großtechnische Nutzung der Erdwärme
Die Bereitstellung von Wärme (Fernwärmesystem) aus Tiefengeothermie hat in Deutschland einen Anteil von 9%. Geothermische Anlagen zur Stromerzeugung haben heute in Deutschland einen Anteil weniger als ½ Promille.  
Großtechnische Anlagen erfordern Erdwärme-Tiefenbohrung und sind technisch sehr aufwendig und kostenintensiv. Daher wird Tiefengeothermie nur im Rahmen von Großprojekten eingesetzt. Dies können z. B. Fernwärmenetze sein, die ganze Städte und Ortschaften mit Wärme versorgen.

Es gibt verschiedene technische Systeme, die als offene Systeme mit zwei Bohrungen (Förder- und Injektionsbohrung) oder auch geschlossen mit einer Tiefensonde ausgeführt sind.

Eine neuartige Entwicklung, deren Bau im August 2023 begonnen wurde, ist das sogenannte Eavor-Loop Projekt in der Nähe von München (Geretsried). Dieses geschlossene System mit einem in 4000 bis 5000 m tiefen gebohrten Wärmetauscher soll mittels selbstständig zirkulierendem Wärmemedium implementiert werden. Der oberirdische Generator soll elektrischen Strom mit einer Leistung von ca. 8,2 MW erzeugen und Wärme im Umfang von 64 MW bereitstellen.

Abbildung 5: Schema des Eavor-Loop Projekts [3]
Abbildung 5: Schema des Eavor-Loop Projekts [3]

Literatur

[1] https://www.geothermie.de

[2] https://www.dinmedia.de/de

[3] https://eavor-geretsried.de/

Nachhaltigkeitsmeile vom 14. bis 16. Juni am Donaumarkt

Vom Freitag, den 14. bis Sonntag, den 16. Juni 2024, verwandelt sich der Donaumarkt in Regensburg in ein lebendiges Zentrum der Nachhaltigkeit. Vor der malerischen Kulisse des südlichen Donauufers erwartet die Besucher ein vielfältiges Angebot an Information, Kunst und Kultur, Kulinarik und Musik, das sich rund um die 17 Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen dreht.

Die BERR vor Ort

Die BERR wird auch in diesem Jahr wieder mit einem eigenen Stand beim Haus der Bayerischen Geschichte vertreten sein! Ein besonderes Highlight: Wir stellen mindestens zwei Balkonkraftwerke auf, die direkt in das Stromnetz der Nachhaltigkeitsmeile einspeisen werden. Eines der Kraftwerke wird an unserem Stand aufgebaut, das andere auf einem Tiny House, das sich dem Thema Nachhaltigkeit widmet. Möglicherweise wird auch ein drittes Balkonkraftwerk auf einem alten ausrangierten Bus installiert, den die Universität aufbauen möchte – dies ist jedoch noch nicht endgültig bestätigt.

Ein reiches Angebot an Wissenschaft und Kultur

Besucher können sich auf zahlreiche Infostände lokaler und überregionaler Initiativen und Organisationen freuen, die vielfältige Mitmachaktionen für Groß und Klein bieten. Ein abwechslungsreiches Bühnenprogramm mit Livemusik diverser Bands und DJs sorgt für Stimmung und lädt zum Tanzen und Wohlfühlen ein. Für das leibliche Wohl sorgen Foodtrucks mit einer umfangreichen Auswahl an bio-regionalen Speisen, und gemütliche Sitzecken laden zum Verweilen ein.

Highlights der Nachhaltigkeitsmeile:

  • Science Bench – Impulsvorträge von Wissenschaftlern und Vertretern der Universität und der OTH
  • Upcycling-Meile
  • Interaktive Angebote beim Kinder- und Familienbereich
  • Jazz-Brunch mit der Band „Ça bouge!“ am Samstag von 11 bis 14 Uhr
  • Upcycling-Modenschau am Sonntag von 13 bis 14 Uhr

Mehr Infos zur Nachhaltigkeitswoche und Nachhaltigkeitsmeile finden Sie unter folgendem Link.

Kommen Sie vorbei und erleben Sie ein Wochenende voller Inspiration und Nachhaltigkeit! Die BERR freut sich auf Ihren Besuch!

Veranstaltung zur Energie- und Wärmewende im Degginger am 11.06.

Im Hintergrund laufen schon die Vorbereitungen für die Nachhaltigkeitswoche in Regensburg, die vom 10.06. bis 16.06. stattfindet. Passend dazu laden wir am 11.06. im Degginger abends um 18:00 Uhr zu einer Veranstaltung zum Thema Energie- und Wärmewende ein!

Viele Akteure stellen sich und ihre Projekte vor, auch wir von der BERR sind vor Ort und präsentieren unsere Fortschritte und unser Engagement.

Ablauf

Der Abend beginnt um 18:00 Uhr mit einer Begrüßung und Moderation durch Dr. Volker Höcht vom Amt für Stadtentwicklung. Direkt im Anschluss wird Prof. Dr. Michael Sterner eine Keynote zur Energie- und Wärmewende halten.

Anschließend wird der Begriff „Wärmewende“ erläutert und aktuelle Projekte in Regensburg vorgestellt. Schließlich wird der Digitale Energiezwilling präsentiert, ebenfalls vom Amt für Stadtentwicklung.

Nach diesen informativen Beiträgen ist um 19:45 Uhr eine Pause eingeplant, die gleichzeitig als „Markt der Möglichkeiten“ dient. Hier haben verschiedene Akteure die Gelegenheit, sich und ihre Arbeit vorzustellen. Neben der BERR kommen auch die Energieagentur Regensburg, die Stabsstelle Klimaschutz und die Klimaresilienz der Stadt Regensburg sowie das Zukunftsbarometer Regensburg.

Um 20:15 Uhr übernimmt dann die BERR das Programm!

Auch eine Podiumsdiskussion mit allen Referierenden des Abends ist geplant. Sowohl der Vortrag als auch die Podiumsdiskussion werden von Joachim Scherrer geleitet.

Der offizielle Teil der Veranstaltung endet um 21:30 Uhr mit einem Ausklang und einer Gelegenheit zum Netzwerken, bei der die Teilnehmer sich weiter austauschen können.

Sie sind alle herzlich eingeladen und wir freuen uns auf zahlreiches Erscheinen!

Workshop in Neutraubling

Erfolgreicher Workshop zu Balkonkraftwerken in Neutraubling

Workshop in Neutraubling

Am 21.Mai 2024 fand in Neutraubling ein gut besuchter Workshop zum Thema „Balkonkraftwerke“ statt. Der Klimaschutzmanager Manfred Pfauntsch freute sich über mehr als 40 Anmeldungen, die das große Interesse der Bürger an erneuerbaren Energien unterstrichen.

Bürgerbeteiligung und Grundlagen der Balkonkraftwerke

Zu Beginn stellte Johannes Graf von der BERR die verschiedenen Möglichkeiten der Bürgerbeteiligung vor. Anschließend erklärte Alexander Meisinger von der OTH die technischen, rechtlichen und praktischen Aspekte bei der Anschaffung eines Balkonkraftwerks. Bereits beim letzten Workshop im April konnte er durch sein kompetentes und ruhiges Auftreten die Zuhörerschaft für sich begeistern.

Ein besonderes Highlight des Workshops war die Möglichkeit, eine komplette Balkonkraftwerkanlage inklusive Module, Wechselrichter, Kabel und Stecker direkt vor Ort zu begutachten. Die Teilnehmenden konnten fachsimpeln, schrauben und klemmen, wobei sie ihr Wissen untereinander austauschten. Interessierte können sich für weitere Informationen und zur Beratung bei der BERR unter „balkonkraftwerk@berregensburg.de“ melden.

Die Unterlagen der Veranstaltung können Sie im Link am Ende des Artikels herunterladen.

Balkon-PV und Genossenschaft

Meisinger Balkonkraftwerke

Solarpaket I verabschiedet: Lichtblick für die Energiewende

Es geht voran! Gute Neuigkeiten für die BERR und ihre Mitglieder! Das Solarpaket I wurde am 26. April 2024 vom Bundestag und Bundesrat verabschiedet. Damit wird der Bau von Solarstromanlagen von nun an einfacher und unbürokratischer. Wir fassen kurz zusammen, welche Regelungen in Kraft treten und wie diese sich auf die BERR auswirken!

Bis 2035 soll laut dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz die Stromversorgung gänzlich durch erneuerbare Energien erfolgen. Dazu wird der Ausbau von PV-Anlagen jährlich erhöht, wobei das Ziel von 9 Gigawatt Solarleistung im Jahr 2023 mit 14,6 Gigawatt sogar übertroffen wurde. Mit dem Solarpaket I wird es nun noch einfacher, diese Ziele einzuhalten!

Die wichtigsten Neuerungen

Das Gesetz zur Änderung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) und weiterer energiewirtschaftsrechtlicher Vorschriften zielt darauf ab, den Bau und Betrieb von Solarstromanlagen zu vereinfachen und zu entbürokratisieren. Im Vergleich zum Entwurf aus dem Vorjahr wurden zusätzliche Regelungen zur Batteriespeicherung, Gemeinschaftsversorgung mit Solarstrom und deutschlandweit einheitliche technische Anschlussbedingungen aufgenommen. Einziger Wermutstropfen ist das Fehlen von Regelungen zum Thema Energy Sharing.

Besondere Förderung von Agri-PV und Parkplatzüberdachung 

Die kombinierte Nutzung von Flächen für Landwirtschaft und PV-Freiflächenanlagen sowie die Installation von Solarstromanlagen auf Parkplätzen werden besonders gefördert. Bei einer Zusatzvergütung von 2,5 ct pro kWh wird die BERR noch mehr in Freiflächen investieren können.

Unkomplizierte Nutzung von Balkonkraftwerken

Die Inbetriebnahme von Photovoltaik-Anlagen auf dem Balkon wird für Bürgerinnen und Bürger deutlich einfacher und schneller möglich. Zum Beispiel entfällt die Anmeldung beim Netzbetreiber, da diese automatisch von der Bundesnetzagentur übernommen wird. Außerdem muss zur Installation eines Balkonkraftwerks kein Zweirichtungszähler (digitaler Stromzähler) eingerichtet werden. Als Übergang reicht völlig ein alter Ferraris-Zähler. Und auch die Leistung der Balkonsolaranlagen darf nun erhöht werden. Bei einer Leistung bis zu 2 Kilowatt und einer Wechselrichterleistung von bis zu 800 Voltampere reicht eine einfache Anmeldung. Letztlich muss noch eine Norm für den Schukostecker (Schutzkontaktstecker) mit den Verbänden erarbeitet werden. Denn zukünftig soll eine Inbetriebnahme mit dem herkömmlichen Stecker genügen, was wiederum die Anschaffung erheblich erleichtert. 

Gemeinschaftliche Gebäudeversorgung

Um Haushalten in Mehrfamilienhäusern den Zugang zu günstigerem Solarstrom zu ermöglichen, wird die „Gemeinschaftliche Gebäudeversorgung“ eingeführt. Diese ermöglicht es, dass mehrere Haushalte hinter dem Netzanschlusspunkt denselben Solarstrom nutzen können. Der Abschluss eines günstigen Ergänzungstarifs für Mieter und Mieterinnen zur Abdeckung des Stroms, der nicht von PV-Anlagen stammt, soll ebenfalls erleichtert werden.

Verbesserungen beim Mieterstrom

Mieterstrom soll künftig auch auf Gewerbegebäuden und Nebenanlagen gefördert werden, wenn der erzeugte Strom sofort verbraucht wird. Dazu können auch mehrere Anlagen zusammengefasst werden. Zusammen mit dem virtuellen Summenzähler werden Mieterstromkonzepte nun auch wirtschaftlicher!

Weniger Bürokratie bei Solarstrom im Gewerbe

Anlagenbetreiber von Solaranlagen mit einer installierten Leistung von mehr als 100 Kilowatt müssen künftig ihre Überschussmengen ohne Vergütung, aber auch ohne Direktvermarktungskosten an die Netzbetreiber weitergeben. Anlagenbetreiber mit einem hohen Eigenverbrauch werden sich über diese Regelung freuen.

Blick in die Zukunft

Die Bundesgeschäftsstelle Energiegenossenschaften beim DGRV hat sich intensiv in den Prozess eingebracht und wird weiterhin im Interesse der Energiegenossenschaften am Gesetzgebungsprozess zum Solarpaket I teilnehmen. Der Fokus liegt dabei auf der schnellen Umsetzung von Energy Sharing in Deutschland und auf einer höheren Vergütung für Anlagen in der Überschusseinspeisung.

Mit dem Solarpaket I werden wichtige Schritte unternommen, um den Ausbau der Solarstromerzeugung in Deutschland voranzutreiben und bürokratische Hürden abzubauen. Dies wird nicht nur dazu beitragen, die Energiewende voranzutreiben, sondern auch die Bürgerinnen und Bürger ermutigen, aktiv an der Erzeugung erneuerbarer Energien teilzunehmen.

Bürgerenergie-Konvent 2024: die BERR war dabei!

Bürgerenergie-Konvent 2024 am 26.04.24 in Berlin. Jochen Scherrer (BERR) im Gespräch mit Sven Giegold, Staatssekretär im Wirtschaftsministerium.

Foto: BBEn/Silke Reents

Das Bündnis Bürgerenergie (BBEn) e.V. sieht sich in seinem 10-jährigen Jubiläumsjahr mit einem neu gewählten und erweiterten Vorstand gut aufgestellt und diskutiert vor der Rekordkulisse von 250 Teilnehmenden auf dem Bürgerenergie-Konvent 2024 mit Spitzenvertretern aus Politik, Wissenschaft und Bürgerenergie-Praxis in Berlin. Die prominenten Expert*innen Claudia Kemfert und Volker Quaschning wurden erneut in den fachlichen Beirat des Bündnis Bürgerenergie gewählt. Das BBEn begrüßt die Verabschiedung des Solarpakts am Freitag, das wichtige Verbesserungen für die Bürgerenergie enthält, für die sich Bündnis Bürgerenergie (BBEn) erfolgreich eingesetzt hat.

Das Bündnis Bürgerenergie (BBEn) e.V. hat am vergangenen Wochenende seine Mitgliederversammlung und den Bürgerenergie-Konvents 2024 im Festsaal der Berliner Stadtmission abgehalten. Im Zentrum der Mitgliederversammlung stand die Neuwahl Vorstands und Wahlen weiterer Gremien. Am Bürgerenergie-Konvent, dem großen Vernetzungstreffen der Bürgerenergie, wurden aktuelle politische Entwicklungen und Rahmenbedingungen für die Bürgerenergie und die Praxis der Bürgerenergie diskutiert. In diesem Jahr nahmen in Berlin rund 250 Menschen teil.

Auf dem Programm standen Keynotes von Sven Giegold (Staatssekretär im Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz), Volker Quaschning (Professor HTW Berlin, Experte für regenerative Energiesysteme) und Christoph Rinke (Vorstand der BürgerEnergie Berlin eG), eine Podiumsdiskussion im Fishbowl-Format mit den Bundestagsabgeordneten Tina Rudolph (SPD), Bernhard Herrmann (Grüne) und Konrad Stockmeier (FDP), gute Beispiele aus Praxis der Bürgerenergie sowie 12 interaktive Workshops zu aktuellen Themen und Herausforderungen der Bürgerenergie. Und auch das 10-jährige Jubiläum des BBEn wurde mit einem Rückblick mit alten Weggefährt*innen, einer großen Torte und ausgelassenen Geburtstagsparty angemessen begangen.

Jochen Scherrer, der Vorstandsvorsitzende der BERR konnte mit Sven Giegold (Staatssekretär im Wirtschaftsministerium) unter anderem über die „unmöglichen“ KfW-Konditionen diskutieren. Er erfuhr bei diesem Gespräch, dass die Grundlagen für die Zinsgestaltung gerade aufgrund unserer Intervention in der EU-Kommission neu erarbeitet werden.

https://www.buendnis-buergerenergie.de/konvent/konvent-2024/programm

Außerdem wurde das neue gemeinsame Beratungsangebots des BBEn und des Netzwerks Energiewende jetzt e.V. auf dem Konvent präsentiert. Während der Präsentation betrat plötzlich ein Zauberer den Saal, ging auf die Bühne und beeindruckte schließlich die Teilnehmenden mit Zauberkunststück. Doch weil gute Beratung eben keine Zauberei ist, stellten sich die Beratungsteams von NEWJ und BBEn sich und ihre Beratungsleistungen vor.

Weil die Bürgerenergie vor allem vom ehrenamtlichen Engagement lebt, ergeben sich bei der Gründung oder Weiterentwicklung einer Bürgerenergiegemeinschaft viele Fragen. Organisationsentwicklung, neue Geschäftsfelder oder die Zusammenarbeit mit Kommunen sind große Herausforderungen, bei denen die Beratungsteams von NEWJ und BBEn Bürgerenergiegemeinschaften mit kompetenter Beratung zu Seite stehen möchte. 

Weitere Infos BBEn: https://www.buendnis-buergerenergie.de/buendnis/beratung

Weitere Infos NEWJ: https://www.energiegenossenschaften-gruenden.de/coaching-und-beratung.html

Auf der Mitgliederversammlung des Bündnis Bürgerenergie (BBEn) e.V., die im Vorfeld des Bürgerenergie-Konvents stattfand (Freitag, 26. Apri, 10 -12 Uhr), wurde der Vorstand neu gewählt und einzelne Mitglieder für den Aufsichtsrat und der Rat neu gewählt.

Der bisher zweiköpfige Vorstand wurde auf vier Personen erweitert. Die bisherigen Vorstandsmitglieder Katharina Habersbrunner und Malte Zieher wurden wiedergewählt, neu in den Vorstand gewählt wurden Lydia Takit und Martin Bialluch.

Claudia Kemfert, Volker Quaschning, Susanne Jung und Kristina Wittig wurden in den Rat für Bürgerenergie, den fachlichen Beirat des Bündnisses Bürgerenergie, gewählt. Svea Balzer für Green Planet Energy in den Aufsichtsrat.

Über das BBEn:

Das Bündnis Bürgerenergie (BBEn) e.V. setzt sich für die dezentrale Energiewende in Bürgerhand ein. Mit über 300 Mitgliedern vereint es über 500.000 Energiebürger*innen aus ganz Deutschland, die sich einzeln als Privatpersonen, gemeinschaftlich als Genossenschaftsmitglieder oder als Mitglieder in Organisationen für eine Stärkung der Energiewende in Bürgerhand engagieren. Diese Menschen eint die Überzeugung, dass die Energiewende nur mit breiter Verankerung der Bürgerenergie erfolgreich fortgeführt werden kann

Genossenschaft des Monats

BERR als Genossenschaft des Monats

Genossenschaft des Monats

Da kommt Freude auf: die BERR wurde zur Genossenschaft des Monats ernannt! Diese außergewöhnliche Anerkennung hat uns der Deutsche Genossenschafts- und Raiffeisenverband e.V. verliehen und darauf können wir stolz sein. Als Zeichen der Wertschätzung führte der Verband ein inspirierendes Interview mit unserem Vorstandsvorsitzenden Jochen Scherrer.

Die Bedeutung des DGRVs

Der Deutsche Genossenschafts- und Raiffeisenverband e.V. (DGRV) ist eine treibende Kraft bei der Förderung und Unterstützung von Genossenschaften, sowohl innerhalb Deutschlands als auch auf internationaler Ebene. Als Dachverband fungiert der DGRV als wichtige Prüfstelle und vertritt genossenschaftliche Interessen gegenüber politischen Entscheidungsträgern. Seine Expertise im Bereich Wirtschaftsprüfung und Finanzmarktaufsicht stellt der Verband all seinen Mitgliedern zur Verfügung. Besonders im Bereich der Energiewirtschaft spielt der DGRV aber auch eine maßgebliche Rolle, indem er sich für stabile Rahmenbedingungen für Energiegenossenschaften einsetzt und für eine partizipative Energiepolitik eintritt.

Der DGRV und Deutschlands Energiegenossenschaften

Die Bundesgeschäftsstelle Energiegenossenschaften des DGRV ist die zentrale Anlaufstelle für Mitglieder, Institutionen, und die Öffentlichkeit. Sie fördert den Austausch und die Vernetzung von Mitgliedern mit relevanten Akteuren und internationalen genossenschaftlichen Netzwerken. Mit 877 Energiegenossenschaften, die insgesamt 220.000 Mitglieder repräsentieren, hat der DGRV eine starke Stimme, um die Interessen der Energiegenossenschaften auf nationaler und europäischer Ebene zu vertreten.

In Deutschland spielen Energiegenossenschaften eine bedeutende Rolle bei der Förderung erneuerbarer Energien. Im Jahr 2022 wurden (laut DGRV) beeindruckende 3,4 Milliarden Euro in erneuerbare Energien investiert, wobei durchschnittlich 5.200 Euro pro Mitglied eingebracht wurden. Diese Investitionen haben nicht nur zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beigetragen, sondern auch das Bewusstsein für partizipative und bürgernahe Energieprojekte gestärkt.

Auszeichnung dank langjährigem Engagement

Die Bürger Energie Region Regensburg (BERR) wurde offiziell am 31. Januar 2012 in Regenstauf gegründet, wobei der Vorstand (3 Mitglieder) und der Aufsichtsrat (12 Mitglieder) gewählt wurden. Zu Beginn zählte die Genossenschaft 178 Gründungsmitglieder. Seitdem ist die BERR stetig gewachsen, wir sind aktuell 440 Mitglieder – und wir werden immer mehr…;-)

Mit 45 PV-Anlagen in der Region um Regensburg konnte die BERR über viele Jahre ihr Engagement für Erneuerbare Energien unter Beweis stellen. Diese Anlagen erzeugen jährlich rund 4.150.000 kWh Strom und tragen somit zur jährlichen CO2-Einsparung von etwa 2.424 Tonnen bei. Aktuell sind 12 Projekte in der Umsetzung.

Die BERR spielt als Teil der Energiewende in der Region Regensburg also durchaus eine wichtige Rolle. Nach jahrelanger Mitwirkung an einem nachhaltigen Regensburg ist ihre Ernennung zur Genossenschaft des Monats ein großer Meilenstein und auch ein Zeichen der Anerkennung für den Einsatz der BERR in den letzten Jahren.

Mit Strom aus der Sonne um Längen voraus

Im folgenden Artikel erläutert Georg Scharfenberg, welche brillanten Eigenschaften die Photovoltaik bietet, um gegen die Klimaveränderung anzukämpfen. Der folgende Artikel ist der fünfte in einer kleinen Serie zur Erzeugung Erneuerbarer Energien aus Photovoltaik.

Georg Scharfenberg ist emeritierter Professor der OTH in Regensburg und ein ausgewiesener Experte für Energietechnik. Er liefert uns mit seiner Reihe eine Einführung, die in die Tiefe geht, aber trotzdem auch für interessierte Laien verständlich sein sollte.

(1) Grüner Strom aus der Steckdose

(2) Energiewende mit Photovoltaik

(3) Mitgestalten der Energiewende durch Erneuerbare Energien vor Ort

(4) Aus Sonne wird Strom

Wo Licht ist, ist auch Schatten

Mit dem Aphorismus „Wo Licht ist, ist auch Schatten!“ lässt sich kaum besser auf den Punkt bringen, dass Strom, aus der direkten Sonnenstrahlung gewonnen, andere Energieerzeuger zum Teil wie im Schattenwurf hinter sich lässt. 

Es ist leicht zu erklären, dass die Solartechnik, oder umfassender, die Energieerzeugung aus Sonnenenergie, fossilen Stromerzeugungen z.B. bei den Kosten um Längen voraus ist:

  • Die Investitionskosten sind stark gefallen:
    – Photovoltaikanlagen 700 €/kWp bis 1.800 €/kWp
    – Windkraftanlagen 1.200 €/kW bis 1.500 €/kW
  • Die Betriebskosten sind ausgesprochen niedrig, weil die Sonnenenergie frei zur Verfügung steht; siehe dazu auch Abb. 1.

Bei fossilen Stromerzeugern fallen neben den Investitionskosten erhebliche Betriebskosten an, wobei mit der Verknappung der fossilen Ressourcen in Zukunft mit kaum schätzbaren Steigerungen der Betriebskosten zu rechnen ist. Die Betriebskosten, auf die gesamte Betriebsdauer der Anlage gerechnet, können die Investitionskosten übersteigen.

Nachfolgend möchte ich Beispiele für die Investition von fossilen Stromerzeugern zeigen, wobei die extrem hohen Kosten für AKW, hier als Warnhinweis zu verstehen, noch untertrieben sind, denn Kosten für die Risikoeinstufung sowie für die bisher nicht gelöste Entsorgung sind nicht berücksichtigt:

  • Investitionskosten für ein Kohlekraftwerk ca.  1.500 €/kW
  • Investitionskosten für ein Gaskraftwerk ca.  1.800 €/kW 
  • Investitionskosten für ein Atomkraftwerk ca.         10.000 €/kW

Das Bild wird dann allerdings vollständiger, wenn zudem etwa Vollbetriebsstunden der Erzeugungsanlagen (für Deutschland) pro Jahr mit in die Betrachtung einbezogen werden:

  • Photovoltaikanlagen     800 h bis 1.100 h 
  • Windkraftanlagen 2.200 h bis 4.500 h
  • Gaskraftwerk 2.500 h bis 3.000 h
  • Kohlekraftwerk 3.000h bis 6.000 h

Die nachfolgende Graphik, von der internationalen Plattform „Our World in Data“ herausgegeben, zeigt eine 10-jährige Preisentwicklung für elektrischen Strom neu errichteter Stromerzeugungsanlagen. Die Darstellung berücksichtigt sowohl die Investitionskosten als auch die Kosten der zugeführten Energie sowie die Betriebskosten über die gesamte Betriebsdauer der Anlage [1].

Abbildung 1: 10-jährige Preisentwicklung für elektrischen Strom aus neu errichteten Stromerzeugungsanlagen
Abbildung 1: 10-jährige Preisentwicklung für elektrischen Strom aus neu errichteten Stromerzeugungsanlagen

Die in Abb. 1 gezeigte Kostenminderung für Strom aus PV-Anlagen (89%) hat sich auch über das Jahr 2019 hin fortgesetzt. Eine deutliche Abschwächung der Kostensenkung ist nicht zu erwarten, zumal der positive Kreislauf aus steigender Nachfrage und sinkenden Preisen noch keine Sättigung erreicht hat.  Aus meiner Sicht sollten für ein vollständiges Bild zudem die zukünftigen Kosten für elektrische Speicher zur wirtschaftlichen Kostenbestimmung der Photovoltaik- und Windkraftanlagen angerechnet werden. Bis zum Jahr 2030 soll die Erzeugung elektrischer Energie durch Photovoltaikanlagen auf 215 GW und durch Windkraftanlagen auf 110 GW ausgebaut sein [9]. Damit ist der Ausbau von Speichersysteme unerlässlich, um die Fluktuation der erneuerbaren Energien aufzufangen und um Regelenergie für ein stabiles Netz zur Verfügung zu stellen. Bei Vollversorgung aus Erneuerbaren Energien, etwa im Jahre 2050, wird eine gesamte Speicherkapazität im Worst-Case für mehrere Wochen erforderlich. Der Grund dafür liegt darin, dass die Erzeugung im Winter bei geschlossener Schneedecke und Windflaute weitgehend ausfallen kann [4].

Stärken der Photovoltaikanlage nutzen

Mit der Darstellung und dem Gesagten sind die zunehmenden Kostenvorteile für Elektrizität aus Photovoltaikanlagen parallel zu denen der Windkraftanlagen aufgezeigt. Dieses sind die Energieerzeugungsanlagen, mit denen wir gegen die Klimaveränderung ankämpfen. 

In der jetzt vorläufig abschließenden Serie zur Photovoltaik möchte ich, ausgehend von den Schwächen, die für diese Energieform zu nennen sind, die starke Seite dieser Technologie im vorliegenden Artikel erarbeiten, um zu zeigen, wie ein Optimum mit Photovoltaik erreichbar ist.

Die Schwächen der Photovoltaik liegen hauptsächlich in der Fluktuation der Sonnenenergie infolge des Tag-Nachtzyklus, des regelmäßig veränderten Einstrahlungswinkels der Sonne im Tages- und Jahresverlauf sowie infolge der Abschwächung der Sonnenstrahlung durch Wolken. 

Zudem müssen wir uns mit dem Aufstellungsort (Breitengrad) auseinandersetzen und den Wirkungsgrad der Solarzelle in Betracht ziehen. 

  • Sonneneinstrahlung am Breitengrad

Die Dauer und Intensität der Sonneneinstrahlung, gemessen in Sonnenstunden, variieren mit dem Breitengrad. Grundsätzlich nehmen die Sonnenstunden zu, je weiter südlich sich der Aufstellungsort der Photovoltaikanlage befindet. In tropischen Regionen nahe dem Äquator, die einen Breitengrad von etwa 0° bis 23,5° (Neigung der Erdachse) haben, sind die Sonnenstunden am höchsten. Die Sonneneinstrahlung wird dort das ganze Jahr über intensiv sein, mit relativ geringen Unterschieden zwischen den Jahreszeiten. In unseren gemäßigten Breiten nehmen die Sonnenstunden mit steigendem Breitengrad, bedingt durch die Jahreszeiten, weiter ab. Zudem wird die Intensität zum Norden hin schwächer, weil die Sonnenstrahlen einen längeren Weg in der Atmosphäre zurücklegen.

Abbildung 2: 	Sonnenbahndiagramm am Standort Domplatz in Regensburg (Diagramm links) im Vergleich zum Stadtzentrum von Oslo [2]
Abbildung 2: Sonnenbahndiagramm am Standort Domplatz in Regensburg (Diagramm links) im Vergleich zum Stadtzentrum von Oslo [2]

In Abb. 2 zeigen die Sonnenbahndiagramme den Bahnverlauf der Sonne in der Tageszeit über dem Horizont (Elevationswinkel) für Regensburg und Oslo. Am Beispiel für den 21.Juni, jeweils mittags um 12 Uhr ist erkennbar, dass die Sonne in Regensburg um knapp 11o höher über dem Horizont steht als in Oslo. Der geringere Gewinn in nördlichen Regionen ist aber zudem in der schwächeren Intensität der Sonnenstrahlen infolge des längeren Weges in der Atmosphäre begründet. Der Unterschied in der Intensität beträgt fast 20 % (Oslo 1.163 kWh/m2; Regensburg 1.390 kWh/m2) [3].

  • Neigung und Ausrichtung des Solargenerators 

Die Neigung und Ausrichtung der PV-Module beeinflussen die Effizienz der Anlage. Für Deutschland ist eine Neigung zwischen 39 o im Norden und 35 o im Süden anzustreben, um eine optimale Energieerzeugung über das Jahr hinweg zu gewährleisten. Die Ausrichtung sollte idealerweise nach Süden gerichtet sein, um auf den höchsten Elevationswinkel der Sonne zu optimieren.

Grundsätzlich sind allerdings lokale Wetterbedingungen oder Verschattungsrichtungen zu berücksichtigen. So kann es notwendig sein, in Regionen mit häufig länger auftretendem Frühnebel eine Ausrichtung in westlicher Abweichung zu untersuchen. 

Die aufgezeigten Parameter können im Neubaubereich, z.B. bei der Planung der Ausrichtung und Neigung von Schrägdächern, einbezogen werden. Etwas anders stellt es sich bei der Aufständerung von Solarmodulen auf Flachdächern oder bei Freiflächenanlagen dar. Hier ist die gegenseitige Verschattung der Solarmodule zu berücksichtigen. Es muss ein Kompromiss hinsichtlich der Belegungsdichte der Fläche und der Neigung der Solarmodulen gefunden werden. Nach den Erfahrungen für Freiflächenanlagen mit reduzierten Neigungswinkeln (ca. 20° – 25°) und passenden Reihenabständen können Solarleistungen von 1 MW/ha erreicht werden. Diese Aussage gilt für den Einsatz von Modulen mit Wirkungsgrad von 21 % [4].  

In diesem Zusammenhang sei auf die Möglichkeit zur Nachführung der Solarmodule auf Freiflächen hingewiesen. Die Nachführung steigert die jährliche Solarernte und vermindert die Fluktuation der jahreszeitlichen Ernteausbeute. Das Montagegestell kann die Solarmodule entweder einachsig oder zweiachsig dem Sonnenstand angleichen. Eine einachsige Nachführung kann entweder horizontal in Ost-West-Richtung erfolgen oder, dem Elevationswinkel der Sonnenbahn folgend, vertikal angepasst sein. Die zweiachsige Nachführung realisiert die vollständige Ausrichtung zur Sonnenbahn.  

Die Anlagen sind technisch aufwendig (mechanische Stabilität und Motorantrieb), benötigen Antriebsenergie und erfordern sorgfältige Nachrechnungen, damit die Abstände eine gegenseitige Verschattung vermeiden.

Abbildung 3: Stromertragsprofile in verschiedenen Montagevarianten; Berechnung überwiegend klarer Julitag für Freiburg mittels PVsol [4]
Abbildung 3: Stromertragsprofile in verschiedenen Montagevarianten; Berechnung überwiegend klarer Julitag für Freiburg mittels PVsol [4]

Die Installation von Solargeneratoren auf Dächern von Bestandsgebäuden müssen an die vorhandenen Strukturen der Gebäude angepasst werden. Dabei ist von der Installation mit einer Neigung von nur 15° oder weniger abzuraten, weil bei so geringer Neigung die anfallende Verschmutzung nicht mehr ausreichend vom Regen von der Moduloberfläche heruntergewaschen wird. 

Liegt eine Steildach-Ost-/West Ausrichtung, z.B. mit einer Neigung von 40° vor, ist mit etwa 24 % weniger Stromertrag als auf einem optimalen Süddach zu rechnen [4]. Unter dem Gesichtspunkt, dass bei Eigennutzung ggf. der Strombedarf im Vormittag sowie im Nachmittag höher als in der Mittagszeit ist, kann die Ost-/Westausrichtung des Generators wirtschaftlich vorteilhaft sein. 

Es sei außerdem auf eine Flachdachaufständerung in Ost-/Westanordnung mit relativ flacherer Neigung (> 15°) hingewiesen, mit der z.B. die Energieversorgung von Klimaanlagen in Bürogebäuden für den Sommer optimiert ist und eine gegenseitige Verschattung vermieden und zudem eine hohe Belegungsdichte erreicht wird. 

Weitere Möglichkeiten bestehen in der Fassadenmontage der Solarmodule, für die eine Minderung von ca. 30 % im Vergleich zu einem optimalen Süddach akzeptiert wird. Der Vorteil dieser Ausrichtung liegt in der geringeren Abhängigkeit von der Jahreszeit. Die Fassadenmontage kann besonders ästhetisch und zudem mit der Funktion zum Sonnenschutz gestaltet sein.

PositionVolllaststunden
je kWp
Optimale
Dachneigung
Optimale Dachausrichtung
Flensburg54,8oN; 009,44oE93239 °1 °
Erfurt50,98oN; 011,03oE100139 °– 3 °
Regensburg49,02oN; 012,1oE106137 °0 °
München48,14oN; 011,58oE107238 °0 °
Tabelle 1: Simulierte Angaben zu vier Positionen (Nord-Süd) in Deutschland mit möglicher PV-Ernte als jährliche Vollaststunden bei optimierter Aufstellung kristalliner Silizium-Module [3]

Anmerkung: Nach eigener Erfahrung sind die simulierten Angaben gem. [3], in Tab. 1 dargestellt, zu optimistisch, obwohl ein Systemverslust von 14 % eingerechnet ist.
Tatsächlich erreichte Vollstunden-Mittelwerte liegen z.T. 15% unter den Angaben.
  • Stärken der Solarzellen-Technologien 

Im vorherigen Artikel hatte ich mich mit den Solarzellen-Technologien auseinandergesetzt. 

Zur Planung einer Anlage wird grundsätzlich unter den wirtschaftlichen und energetischen Aspekten, dem Platzbedarf und ggf. hinsichtlich der Ästhetik entschieden, welche Technologie genutzt wird. Die größten Marktanteile haben kristalline Solarzellen auf der Basis von Siliziummaterial, wobei monokristalline Solarmodule trotz der höheren Kosten aufgrund des besseren Wirkungsgrads bevorzugt werden. Bei der Planung einer Neuanlage kann, aus meiner Sicht, ein erster Analyseschritt mit Bezug auf monokristalline Solarmodule zeigen, welche maximale Energieernte z.B. auch bei problematischen Parametern der Anlage erreicht werden kann.

Für Dünnschicht-Solarzellen ist der geringere Wirkungsgrad und eine deutlich höhere Anfangs-Degradation bei geringeren Modulkosten im Vergleich zu kristallinen Modulen eines der Rechenexempel. Allerdings sind Kriterien zu nennen, die einen vorteilhaften Einsatz der Dünnschicht-Technologie gegenüber kristallinen Modulen sinnvoll machen können:

  • Schlechte Lichtverhältnisse
    Dünnschichtmodule weisen eine bessere Leistung bei diffusem Licht auf. Sie eignen sie sich daher besser für Standorte mit bewölktem Himmel oder schwächerer Sonneneinstrahlung. Dieses gilt insbesondere auch für Standorte, an denen zeitweise mit Verschattung zu rechnen ist. Sie sind damit auch weniger schmutzanfällig.
  • Bessere Wärmebeständigkeit
    Dünnschichtmodule haben im Allgemeinen eine geringere Temperaturabhängigkeit. Damit sind die Leistungsverluste relativ geringer, trotz der höheren Wärmeverluste aufgrund des geringeren Wirkungsrades.
  • Flexibler und leichter
    Dünnschichtmodule sind flexibler und können auf eine Vielzahl von Oberflächen montiert werden, einschließlich gebogener oder unebener Oberflächen. Aufgrund ihres niedrigen Gewichts können Dünnschichtmodule ggf. auf Dächern eingesetzt werden, die keine schwereren Konstruktionen tragen können. 
  • Wechselrichter schultern den Solargenerator 

Dem Wechselrichter (WR) kommen hinsichtlich der Nutzung und Optimierung der solaren Energie zwei primäre Aufgaben zu:

  • DC/AC Wandlung:
    Umwandlung des Gleichstroms des Solargenerators in netzkonformen Wechselstrom 
  • MPP-Tracking:
    Kontinuierliche Aufsuche des optimalen Arbeitspunktes auf der Kennlinie des Solargenerators. MPP steht für ‚Maximum Powerpoint‘ und ist der Arbeitspunkt, an dem bei der momentanen solaren Einstrahlung das Produkt aus Spannung und Stromstärke des Solargenerators maximal ist. 

Eingangsseite Wechselrichter

Die Dimensionierung des Wechselrichters berücksichtigt auf der Generatorseite die maximale Stringspannung und muss die angeschlossene Generatorleistung übertragen können. Besteht der Solargenerator aus verschiedenen Gruppen z.B. mit unterschiedlichen Ausrichtungen bzw. Neigungen oder sind verschiedene String-Konfigurationen zu steuern, bietet der Multistring-Wechselrichter mehrere Stromkreiseingänge mit getrenntem MPP-Tracker an.

Zentrales oder modulares Konzept

Größere Solargeneratoren, z.B. bei Freiflächenanlagen, kann ein zentraler Wechselrichter und damit die Gesamtleistung steuern. Alternativ kann ein modulares Konzept mit einer Anzahl von Wechselrichtern für Teilleistungen gewählt werden. Das modulare Konzept bietet eine größere Flexibilität sowie Gesamt-Zuverlässigkeit und kann zudem einfacher erweitert werden. Es ist beim modularen Konzept ein etwas niedriger Wirkungsgrad des WR hinzunehmen. Zu erwähnen sind noch Mikrowechselrichter, die einzelnen Solarmodulen zugeordnet sind.

  • Ausgangsseite Wechselrichter

Die Umwandlung der anstehenden Solarleistung wird vom Wechselrichter mit einem hohen Wirkungsgrad zwischen 95 % bis 99 % auf der Ausgangsseite dem Wechselstromnetz zur Verfügung gestellt. Solarleistungen bis 4,6 kW können dabei einphasig, größere Leistungen müssen grundsätzlich im 3-Leiternetz eingespeist werden. 

Die Einspeisung erfolgt bei niedrigen bis mittleren Leistungen im Niederspannungsnetz. Größere Leistungen, etwa im Bereich mehrerer hundert kW und im Umfang von MW, werden dem Mittelspannungsnetz zugeführt. Oft werden in diesem Zusammenhang auch Transformatorstationen erforderlich, um die Spannung der PV-Anlage auf das Niveau des Mittelspannungsnetzes zu heben.

Weitere Wechselrichter-Funktionen

Netzüberwachung: Zur Vermeidung von Netzüberlastungen und im Falle eines Netzausfalls überwacht der Wechselrichter Änderungen der Spannung oder Frequenz am Netz und kann bei Fehlerbedingungen die Solaranlage vom Netz trennen.

Fehlererkennung, Diagnose und Fernüberwachung: Der Wechselrichter erkennt und meldet Fehler und Betriebsstörungen, die in der PV-Anlage auftreten, wie z.B. Modulfehler, Überspannung, Unterspannung oder Überstrom. Über eine Datenleitung werden Betriebs- und Fehlerzustände mitgeteilt. Dies ermöglicht eine schnelle Fehlerbehebung und reduziert die Ausfallzeiten der Anlage.

Sicherheitsfunktionen: Der Wechselrichter überwacht auch die elektrische Sicherheit der Anlage, einschließlich der Erdung, Isolationswiderstände und Schutzschalter. Im Falle eines Fehlers oder einer Störung kann der Wechselrichter automatisch mittels DC-Schalter die Stromerzeugung der Anlage abschalten und damit den Wechselrichter freischalten, um Personen- und Sachschäden zu vermeiden.

Hybridwechselrichter, Solarbatterie und Inselanlagen: Die genannten Themen führen zu weit und werden in der vorliegenden Artikelserie nicht näher behandelt. Nur so viel dazu: Der Hybrid-Wechselrichter hat die oben erläuterten Funktionen des WR und kann zudem die Aufgaben zur Speisung bzw. Rückspeisung einer Solarbatterie übernehmen. Eine Inselanlage benötigt einen Wechselrichter, der nicht netzgeführt ist. Dieser Wechselrichter übernimmt autark die Frequenz- und Spannungsregelung und benötigt im Allgemeinen auch eine Solarbatterie. Dieses System kann auch für Notstrombetrieb erforderlich sein.

Brillante Stärken von PV-Anlagen

  • Umweltfreundlichkeit 

Photovoltaikanlagen erzeugen geräuschlos, saubere, erneuerbare Energie, ohne schädliche Emissionen oder Umweltverschmutzung zu verursachen. Sie tragen im vollen Umfang zur Bekämpfung des Klimawandels bei.

  • Nachhaltigkeit

Die Sonne stellt eine unerschöpfliche Energiequelle dar, und die Nutzung von Photovoltaik ermöglicht eine nachhaltige Energieerzeugung über einen langen Zeitraum hinweg. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, deren Vorräte begrenzt sind, ist Solarenergie im menschlichen Maßstab unbegrenzt verfügbar.

  • Unabhängigkeit, Dezentralisierung und Sicherheit

Photovoltaikanlagen bieten den Betreibern eine Teilunabhängigkeit von traditionellen Energieversorgern. Sie fördern die Dezentralisierung der Energieerzeugung, indem sie die Erzeugung näher an die Verbraucher heranbringen und die Abhängigkeit von großen zentralen Kraftwerken verringern. Durch die eigene Stromerzeugung werden die persönlichen Energiekosten gesenkt. Die Nutzung der Solarenergie erhöht damit die Energieunabhängigkeit des Landes von externen Ressourcen.

  • Vielfache Dachflächen vorhanden

Die für die Energiewende benötigten Flächen, insbesondere Dachflächen, sind in Deutschland vorhanden. Nach Angaben [5] müssten neben dem massiven Ausbau von Freiflächenanlagen etwa 17% der Dächer in Deutschland dazu mit PV-Solaranlagen ausgerüstet werden, um die Energiewende zu schultern.

  • Doppelnutzung von Freiflächen; AgriPV

Die Doppelnutzung von Freiflächen sieht eine Fläche für die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion (Photosynthese) und mit spezieller Aufständerung der PV-Anlage, gleichzeitig zur Stromproduktion vor. Die landwirtschaftliche Nutzung kann Sonderkulturen oder Ackerkulturen bis hin zur Beweidung oder der Schaffung artenreicher Biotope vorsehen [6]. Die Fläche geht damit der Landwirtschaft nicht verloren. Gem. einer Nachrechnung [7] kann mit Abständen zur Befahrung mit Ackerfahrzeugen und einachsig nachgeführten PV-Modulen eine elektrische Leistung von 0,7 MWp/ha Grünland und bis 0,5 MWp/ha auf Ackerflächen installiert werden. 

  • Wirtschaftliche Vorteile

Solaranlagen können langfristig beträchtliche Kosteneinsparungen ermöglichen, da sie eine kostenlose Energiequelle nutzen und somit niedrige Betriebskosten haben. 

  • Technologische Fortschritte

Die Technologie der Photovoltaik hat sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt, was zu effizienteren und kostengünstigeren PV-Modulen geführt hat. Bereits heute ist im Forschungsbereich zu sehen, dass in Zukunft eine Verdopplung des Wirkungsgrads der PV-Zelle erreichbar sein kann. Parallel dazu hat der Skaleneffekt zur Optimierung der Herstellung und einer massiven Preisminderung geführt. Dieses stützt den erforderlichen flächendeckenden Ausbau der PV-Energie und ermöglicht breitere Anwendungen in verschiedensten Bereichen.

  • Netzstabilität 

Photovoltaikanlagen können zur Verbesserung der Netzstabilität beitragen. Dieses versteht sich darin, dass Wechselrichter automatisch und zudem auf Anforderung des Netzbetreibers hierzu Aufgaben übernehmen. Wie bereits ausgeführt, werden beim weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien Speicher zwingend erforderlich. Diese können dann Aufgaben zur Netzregelung übernehmen.

  • Brillante energetische Amortisationszeit von PV-Solaranlagen

Die energetische Amortisationszeit (Energy Payback Time / EPBT) oder Energierücklaufzeit gibt die Zeitspanne an, die ein Kraftwerk betrieben werden muss, um die investierte Primärenergie zu ersetzen. Die Energierücklaufzeit von PV-Anlagen variiert mit Technologie und Anlagenstandort. Eine Analyse im Auftrag des Umweltbundesamtes hat die energetische Amortisationszeit für PV-Kraftwerke bei einem Anlagenbetrieb in Deutschland von 1,6 Jahren für multi- bzw. 2,1 Jahren monokristalline Si-Module ermittelt (Annahme: mittlere jährliche Einstrahlungssumme in der Modulebene 1200 kWh/(m2·a)). Berechnungen des Fraunhofer ISE auf Basis neuester Produktionsdaten weisen eine EPBT von unter 1,3 Jahren für Anlagen mit marktüblichen monokristallinen Si-Modulen in Deutschland aus. Bei einer Lebensdauer von 25 – 30 Jahren und einer jährlichen Ertragsdegradation von 0,35% kann daraus gefolgert werden, dass die PV-Anlage das 11 bis 18-fache der Energie erzeugt, die zur Herstellung erforderlich war (Erntefaktor) [5], [8]. 

Literatur

[1] https://ourworldindata.org/cheap-renewables-growth

[2] https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php#google_vignette

[3] PVGIS ©European Union, 2001-2024; https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html

[4] Fraunhofer Institut ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland; 16.01.2024

[5] https://energiewende.eu/flaechenbedarf-der-energiewende-in-deutschland/

[6] https://www.ise.fraunhofer.de/de/leitthemen/integrierte-photovoltaik/agri-photovoltaik-agri-pv.html

[7] Pustet, A.: liotec Projektentwicklung, Präsentation Konzept Agri-PV, V1.4, Januar 2023

[8] Fraunhofer Institut ISE: PHOTOVOLTAICS REPORT; Freiburg, 21. Februar 2023

[9] Fürmetz, P.: BERR „Solarpaket steckt Kurs ab für Verdreifachung des Zubautempos“, 9/2023

Voller Erfolg: der Balkonsolar-Workshop mit der Energieagentur Regensburg

Gemeinsamer Workshop der Energieagentur und der BERR

Sechzig Anmeldungen trudelten bei der Energieagentur ein, das war ein beeindruckendes Interesse am Thema „Balkonkraftwerke“. Vor allem, weil diese Veranstaltung (am 17.April 2024) die erste war, welche die BERR und die Energieagentur gemeinsam organisierten. Es ging in einer kurzen Einführung um Bürgerenergie, Johannes Graf stellte die BERR und die Möglichkeiten der Beteiligung vor. 

Den Haupt-Beitrag im ersten Teil des Workshops lieferte dann Alexander Meisinger. Er arbeitet unter anderem an der OTH an der Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher.

Und er ging gemeinsam mit den Teilnehmerinnen und Teilnehmern die verschiedenen Schritte durch, die bei der Anschaffung eines Balkonkraftwerks zu gehen sind. 

Das Thema gewann übrigens auch noch konkret an Aktualität, weil ja kurz vorher im Bundeskabinett das „Solarpaket“ beschlossen wurde. Damit ist zu erwarten, dass in ein paar Wochen schon zum Beispiel Balkon-Anlagen mit 800 Watt (und nicht wie bisher nur mit 600 Watt) installiert werden dürfen.

Das Publikum bekam viele Hintergründe, aber auch jede Menge praktische Tips zu Fragen der Anschaffung, Genehmigung, Installation, Förderung etc.

Auch die „Rentabilität“ wurde besprochen, und zwar nicht nur in finanzieller Hinsicht, sondern auch in Bezug zum eingesparten CO2-Ausstoss. Jede einzelne Anlage ist zwar „Kleinvieh“, aber das macht ja bekanntlich auch Mist, und trägt damit zur Energiewende bei.

Johannes Graf von der BERR hatte für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer, die lebhafte Fragen stellten und diskutierten, aber auch zum Beispiel ihr Wissen über Fördermöglichkeiten austauschten, noch ein besonderes Highlight. Die BERR hat nämlich eine komplette Anlage im Angebot, Interessenten können sich dazu gerne unter „balkonkraftwerk@berregensburg.de“ melden

Im zweiten Teil der Veranstaltung konnten diese Anlagen und ihre Komponenten gleich direkt und live vor Ort begutachtet werden. Module, Wechselrichter, aber auch Kabel und Stecker waren ausgepackt und vorbereitet, so dass sich alle einen direkten und persönlichen Eindruck machen konnten. Da wurde lebhaft gefachsimpelt, aber auch geschraubt und geklemmt, einige gaben ihr bereits vorhandenes Wissen auch gerne an die anderen weiter.

Alles in allem eine gelungene Veranstaltung, ein weiteres Mosaiksteinen zur Energiewende vor Ort und eine einfache Möglichkeit für viele von uns, einen kleinen Beitrag zu leisten.