BERR-Solarstrom für VKKK Nachsorgezentrum

Der VKKK, der Verein zur Förderung krebskranker und körperbehinderter Kinder Ostbayern e.V.  eröffnet in Zeitlarn ein Nachsorgezentrum. Auf das Dach dieser Einrichtung kommt eine Solaranlage der BERR, der Verein und seine Schützlinge bekommen auf diese Weise günstigen und regionalen Ökostrom.

Irmgard Scherübl, Vereins-Vorsitzende VKKK und Joachim Scherrer, Vorstandsvorsitzender der BERR eG

Marcus Mittermeier als Botschafter

Der Regensburger Schauspieler und Regisseur Marcus Mittermeier ist einer der prominenten „Botschafter“ des VKKK, er meldete sich vor etwa zwei Jahren bei Joachim Scherrer. Und zwar mit dem Vorschlag, dass die BERR doch das geplante Nachsorgezentrum in Zeitlarn mit günstigem und regionalen Ökostrom versorgen könne. Aus dieser Idee ist inzwischen eine vielversprechende Kooperation geworden, die PV-Anlage wird für circa 100 kWp dimensioniert.

Vom Krebs geheilt

Das Nachsorgezentrum soll eine Oase für Kinder werden, die medizinisch als vom Krebs geheilt gelten. „Ist der Krebs besiegt, sind die jungen Patienten noch lange nicht wieder gesund und fit“, erklärt Günther Lindner, stellvertretender Vorsitzender des VKKK. Sie müssen die Folgen der oft aggressiven Therapien auskurieren. Zusammen mit ihren Eltern und Geschwistern müssen sie nach einem oft monatelangen Alarm- und Ausnahmezustand zurück ins normale Leben finden. Das soll das Nachsorgezentrum mit seinem breiten Therapie- und Freizeitangebot ermöglichen.

Der Rohbau steht, das Dach des Nachsorgezentrums wird gerade gedeckt. Die VKKK-Vorsitzende Irmgard Scherübl, die neue Geschäftsführerin Alexandra Wildner und Projektleiter Günther Lindner (von links) sind mit dem Baufortschritt zufrieden. (Foto: Christian Omonsky)

„Dafür bietet das Gebäude mit seinen durchdachten Räumen, dem großzügigen Außengelände und der Ausstattung beste Voraussetzungen“, sagt Alexandra Wildner, die neue Geschäftsführerin. „Doch es muss mit Leben erfüllt werden. Für den laufenden Betrieb, besonders aber für den Start und die ersten drei Jahre, werden wir dauerhaft auf großzügige Spenden angewiesen sein.“ Dafür neue Konzepte zu entwickeln, macht sich die Geschäftsführerin zur Aufgabe. Noch will sie keine Details verraten. Sie denkt aber an Sponsoringkonzepte, die Unternehmen langfristig an den VKKK binden. Oder an regelmäßige Veranstaltungsformate, um sowohl Geld zu sammeln als auch die Marke VKKK Ostbayern e.V. noch stärker in der Region zu verankern.

Gemeinsam und ehrenamtlich

Die BERR jedenfalls trägt ihren Teil zu dieser sehr vorbildlichen Initiative bei. Hier arbeiten zwei Organisationen zusammen, die auf privatem und ehrenamtlichen Engagement aufbauen.

Mehrparteien Wohnhaus mit einheitlich gestalteten Balkonkraftwerken.

RebellInnen der Energiewende

Wer nicht mehr auf die Wende, den Wandel oder die heilbringende Zukunftstechnologie warten will, kann im eigenen Garten oder auf dem gemieteten Balkon als kleine, selbstständige Einheit die lokale Energiewende vorantreiben. In unserem Landkreis sind laut Bundesnetzagentur aktuell über 1500 aktive Balkonkraftwerke mit insgesamt 1MWp registriert. Deutschlandweit wurden letztes Jahr etwa 300.000 Balkonanlagen angemeldet. Echte RebellInnen halten sich allerdings bedeckt, so dass der Anteil an nicht gemeldeten „Guerilla PV-Anlagen“ deutlich höher ist. Die HTW Berlin geht davon aus, dass nur etwa 1/3 der Balkonkraftwerke tatsächlich im Register auftauchen. Für den Landkreis Regensburg bedeutet das eine installierte Leitung von über 3MWp.

Die Gründe für den Siegeszug der Balkonkraftwerke liegen auf der Hand. Mit ein wenig handwerklichem Geschick und Spaß am selber machen kann man bis zu 20% des eigenen Strombezugs decken. Bei den aktuell sehr günstigen Preisen für die Komponenten ist die Anschaffung in wenigen Jahren amortisiert. Noch schneller lohnt es sich, wenn man eines der vielen Förderprogramme nutzen kann. So bietet z.B. die REWAG für ihre Kunden 100,-€ Prämie an und auch die Stadt Regensburg, sowie einige Kommunen im Landkreis fördern derzeit die Anschaffung einer Anlage. Wer für sich ausrechnen will, wie viel Strom und Geld man mit einem Steckersolargerät einsparen kann empfehlen wir den STECKER-SOLAR-SIMULATOR der HTW Berlin.

https://solar.htw-berlin.de/rechner/stecker-solar-simulator/

Technisch gesehen ist an den kleinen Kraftwerken nicht viel dran. Die Komponenten sind größten Teils, wie der Name schon sagt, steckerfertig. Die Einspeisung erfolgt über das hauseigene Stromnetz sozusagen „Rückwärts“ über eine Steckdose. Der Aufbau eines neues Großbildfernsehers ist in etwa ähnlich komplex und technisch herausfordernd. Die Kabel passen nur an den vorgesehenen Stellen und wenn man einen Fehler macht kommt kein Bild – keine Katastrophe. Das Schwierigste bei der Installation ist die Größe sowie das Gewicht des Geräts und damit verbunden die Gefahr des Herunterfallens. Bei älteren Gebäuden ist es ratsam die Elektroinstallation zu Hause von einem Fachmann prüfen zu lassen. Dadurch, dass der Strom in die andere Richtung läuft kann es theoretisch dazu kommen, dass bei zusätzlicher Belastung der Stromleitung die dazugehörige Sicherung zu spät auslöst und die Leitung überlastet wird. Dieses Szenario muss im Vorfeld der Installation ausgeschlossen werden. So sollten z.B. vor dem Anschluss eines Balkonkraftwerks die alte Schraubsicherung im jeweiligen Stromkreis durch eine entsprechend kleinere ausgetauscht werden. Bei den üblichen Leistungsschutzschaltern muss man sich dagegen in der Regel keine Sorgen machen. Mehr zu dem Thema finden Sie in den folgenden Links:

Untersuchung der Beeinflussung der Schutzkonzepte von Stromkreisen durch Stecker-Solar-Geräte

Balkonkraftwerke mit 800W – So ist der Stand WIRKLICH und so SICHER sind sie ! – YouTube

Beim Thema Sicherheit und den rechtlichen Rahmenbedingungen ist es mit der „Che Guevara – Romantik“ ganz schnell vorbei. Derzeit liegt die Bagatellgrenze für eine direkte Einspeisung bei 600W. Außerdem sieht der Gesetzgeber vor, dass die Anlagen sowohl beim Netzbetreiber und der Bundesnetzagentur angemeldet werden. Zusätzlich muss sichergestellt sein, dass der Zähler eine sogenannte Rücklaufsperre besitzt, da sonst der tatsächlich bezogene Strom falsch erfasst wird und sich das auf Steuern oder gesetzlich festgelegte Umlagen auswirken würde. Das Finanzamt lässt grüßen. Die gute Nachricht ist, dass sich die Rahmenbedingungen demnächst zu Gunsten der Mini-PV-Analgen verbessern sollen. Ein eingereichter Gesetzesentwurf sieht die Anhebung auf 800W vor. Außerdem soll es eine Übergangsfrist für Zähler ohne Rücklaufsperre geben, bis der Messstellenbetreiber die Zähler eigenverantwortlich getauscht hat. Eine Anmeldung beim Netzbetreiber soll zukünftig entfallen und die Anmeldung bei der Bundesnetzagentur erleichtert werden. Interessant dürften außerdem die gesetzlichen Änderungen für Mietende sein. Im Wohnungseigentumsgesetz (WEG) soll „die Stromerzeugung durch Steckersolargeräte in den Katalog der sogenannten privilegierten Maßnahmen aufgenommen“ werden. Zusätzlich stellte kürzlich das das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) klar, dass es sich bei steckerfertigen Erzeugungsanlagen nicht um ein Bauprodukt handelt, da diese nicht „nicht dauerhaft in die bauliche Anlage eingebaut“ werden. Somit benötigen die verwendeten Module keine bauaufsichtliche Zulassung ab einer Höhe von 4 Metern. Die entsprechende Meldung und den aktuellen Stand der gesetzlichen Regenlungen haben wir Ihnen zum Nachlesen verlinkt:

Welche bauaufsichtlichen Bestimmungen gelten für Photovoltaik-Module? | DIBt – Deutsches Institut für Bautechnik

DGS Steckersolar-Änderungsmonitor

Mehrparteien Wohnhaus mit einheitlich gestalteten Balkonkraftwerken.
Bildrechte: Manfred Lehner

Damit ist der Weg frei, die Energiewende von unten mit viel Fleiß, Ordnungsliebe und Gründlichkeit auf die Balkone, Garagen und in die Gärten der BürgerInnen zu bringen. Spätestens jetzt sollte das Thema bei den Wohnungseigentümergemeinschaften angekommen sein, die einen Beitrag zur Energiewende leisten, oder das Erscheinungsbild auf ihren Balkonen bewahren wollen. Zusätzlich profitieren die EigentümerInnen durch die Aufwertung ihrer Wohneinheit und der positiven, modernen Wahrnehmung des Gebäudes bei einer optisch einheitlichen Lösung. Mietende oder Selbstnutzende reduzieren ihre Stromkosten. Genau wie in einer Genossenschaft gilt bei solchen Projekten: Die Gemeinschaft schafft Werte für alle beteiligten.

Mitgestalten der Energiewende durch Erneuerbare Energien vor Ort

Prof.Scharfenberg und Studierende

Georg Scharfenberg ist emeritierter Professor der OTH in Regensburg und ein ausgewiesener Experte für Energietechnik. Der folgende Artikel ist der dritte in einer kleinen Serie, Georg Scharfenberg liefert hier gründliche, aber doch gut verständliche Einsichten und Positionen zu aktuellen und grundsätzlichen Energie-Themen:

(1) Grüner Strom aus der Steckdose

(2) Energiewende mit Fotovoltaik

Es wir immer heisser

Mit dem Jahreswechsel in das Jahr 2024 mussten wir zur Kenntnis nehmen, dass das vergangene Jahr 2023 das heißeste Jahr mit 1,45oC über dem vorindustriellen Niveau seit der Wetteraufzeichnung war [1]. Lag der Rekordwert im Jahr 2016 bereits mit 1,29oC über dem Niveau, so ist ein weiterer Anstieg der Temperatur in der Atmosphäre über den neuen Rekordwert von 2023 fast unvermeidlich. 

Damit ist das im Jahre 2015 auf der Weltklimakonferenz in Paris vereinbarte Abkommen, den weltweiten Temperaturanstieg auf möglichst 1,5oC, auf jeden Fall aber auf deutlich unter 2oC zu beschränken, als sehr kritisch zu betrachten. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Weltmeere wurde 2022 mit einer Steigerung um 0,67oC über dem Mittel des 20. Jahrhunderts festgestellt [2], während das Forschungsschiff „Polarstern“ bereits 2019 einen drastischen Temperaturanstieg in der Arktis und im vergangenen Sommer 2023 sehr ungewöhnliche Verhältnisse im Polareis der Arktis und am Nordpol, bedingt durch Wind und Wetter mit gerade nur einjährigem, brüchigem Eis, vorgefunden hat.

Weltweit müssen sich die Industriestaaten, die die Verursacher des Klimawandels sind (OECD-Länder, China), der Verantwortung stellen und die Nutzung fossiler Brennstoffe massiv vermindern und damit den Ausstoß von Treibhausgasen eingrenzen. 

CO2-Preis & Co: Nichtstun wäre noch viel teurer

Ein wichtiges Instrument zur Verminderung der Nutzung fossiler Energien ist der Emissionshandel. Europa und viele andere Industriestaaten haben Emissionshandelssysteme installiert. Diese Systeme sehen schrittweise Kostensteigerungen für den Ausstoß von CO2 vor und schaffen so das Potenzial für Vermeidungswege wie den Umstieg auf Erneuerbare Energien. Allerdings, um faire wirtschaftliche Verhältnisse zwischen den Emissionshandelssystemen der Länder zu schaffen, dürfen Zertifikate nicht kostenfrei sein und die Systeme müssen länderübergreifend miteinander verbunden werden (Linking). Zudem sind die Systeme noch nicht harmonisiert. Dieses ist international der Fall. So auch mit einer Weiterentwicklung in Deutschland gegenüber der EU: In der EU greift der Emissionshandel in die Segmente Industrie, Kraftwerke und Luftverkehr (2015) ein. In Deutschland erfolgte 2021 eine Erweiterung mit dem ‚Nationalen Klimahandel‘, der die Wärmeerzeugung und den Verkehr einbezieht (diese Erweiterung soll 2027 in der europäischen Gesetzgebung ebenfalls vollzogen werden). Zudem ist seit 1/2024 in Deutschland der Abfallbereich einbezogen.

Maßnahmen zur Klimawende in Deutschland

Gesetzlich verabschiedete Maßnahmen zur Klimawende in Deutschland werden aus den europäischen Vorgaben (Green Deal [3]) abgeleitet. Dieses betrifft rechtliche Regelungen und Fördermaßnahmen. Einfluss nahmen in den vergangenen Jahren allerdings im weiten Maße kriegsbedingte Änderungen in der Energieversorgung, Gerichtsentscheidungen und die sich ändernde Finanzsituation in Deutschland.

Global beruhen die Initiativen zur Klimawende in erster Linie auf dem Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (⁠UN⁠ Convention on Climate Change), dem Kyoto Protokoll und dem Übereinkommen von Paris, wie oben bereits angeführt. 

Die aktuellen Beschlüsse der Klimakonferenz in Dubai (COP 28), im Dezember 2023, zeigen Beschlüsse zum Weg aus fossilen Brennstoffen und setzt dazu das Ziel 43 % weniger Emissionen bis 2030 zu erreichen. Weiterhin wurde festgelegt, die CO2-Nettoemissionen bis 2050 auf Null zu senken. Im gleichen Zeitraum sollen der Anteil an Erneuerbaren Energien verdreifacht und die Energieeffizienzrate verdoppelt werden.

Die Klimaschutzpolitik in Deutschland ist dann erfolgreich, wenn in allen klimarelevanten Bereichen, Sektoren genannt (Energiewirtschaft, Industrie, Verkehrs- und Gebäudesektor, Landwirtschaft, Abfallwirtschaft), CO2-Einsparziele gesetzt sind, die bezahlbar und sozial ausgewogen sind. Diese Ziele sollten getrennt voneinander mit den notwendigen Fördermaßnahmen erreicht werden. Die Vorgaben sind im Klimaschutzgesetz von 12/2019 verankert. Nachdem die gesetzten Klimaziele im Verkehrs- und Gebäudesektor in den vergangenen Jahren (2021 und 2022) verfehlt wurden, könnten mit einem in 2024 neu zu erwartenden Klimaschutzgesetz die differenzierten Vorgaben für die Segmente zum Nachteil des Gesamtziels entfernt werden. 

BERR: alle können mithelfen

Photovoltaikanlagen vor Ort sind der Kern des Engagements der Bürger Energie Region Regensburg (BERR), sodass der vorliegende Artikel sich mit dem Stromsegment weitergehend befasst.

Andere Segmente sind parallel Ziele in der Gesetzgebung zur Klimawende. So stand z.B. der Gebäudesektor mit dem Gebäudeenergiegesetz in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 im Fokus der Öffentlichkeit oder der Verkehrssektor mit der Förderung der Bahn oder der Veränderung der Förderung für E-Fahrzeuge. 

Protagonist Stromsegment in der Energiewirtschaft

Für Deutschland ist hervorzuheben, dass vor fast 35 Jahren im Segment der Erzeugung elektrischer Energie der Start mit dem Stromeinspeisungsgesetz (heute EEG) gesetzt wurde. Heute erzeugen wir mehr als 50 % des elektrischen Stroms aus Erneuerbaren Energien. 

Dem gegenüber steht allerdings auf dem Plan des im Jahre 2022 verabschiedeten EEG 2023, dass bis zum Jahre 2030 mit dem Vorrang Erneuerbarer Energien die Nutzung im Segment Strom zu 80 % erreicht werden soll. Auf diese kurze Distanz sind damit erhebliche und progressive Anstrengungen verbunden. So ist im Gesetz für Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) die Steigerung der Ausbaurate auf 22 Gigawatt (GW) pro Jahr vorgesehen. Für das Jahr 2030 sollen Photovoltaikanlagen (im Gesetz: ‚Solaranlagen‘) im Umfang von insgesamt rund 215 GW installiert sein [4]. Zudem sind höhere Vergütungssätze und Vereinfachungen von Regelungen vorgesehen. Dazu gehört z.B., dass für Bürgerenergiegenossenschaften seit 2023 die Notwendigkeit zur Ausschreibung von Wind- und PV-Projekten entfallen ist.

Der Wind weht auch in Bayern

Damit sind für die Bürgerenergiegenossenschaften, und so auch für die BERR, neue Chancen zur Weiterentwicklung des Engagements gegeben. Im EEG 2023 ist zudem der Ausbau der Windenergie adressiert. Dem Gesetz zufolge ist der Zubau an Land mit 10 GW pro Jahr und für die installierte Gesamt-Kapazität mit rund 115 GW (2030) zum Ziel gesetzt. Windenergieanlagen werden im Vergleich zu Photovoltaikanlagen grundsätzlich mit deutlich höheren Einzelleistungen z.B. bis 5 MW installiert und erreichen bei einem Standort in Bayern mehr als das Doppelte an Vollbetriebsstunden gegenüber einer PV-Anlage in der gleichen Region. Die Vergütung einer Windkraftanlage in Bayern wäre zudem mit einem standortbezogenen Rechenmodell für ‚windschwache Standorte‘ verbessert und die Degression des Höchstwertes der Förderung ist für zwei Jahre ausgesetzt. Damit kann eine Windkraftanlage bei einem genehmigten und passenden Standort in der Bürgerbeteiligung deutlich von Vorteil sein. 

Mit Blick auf die anderen Komponenten des EEG 2023 sollen der Abbau der Bürokratie für die Genehmigungen und die Vereinheitlichung der Umlagen gemäß Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) und die Offshore-Netzumlage erwähnt werden.

Das Stromsegment benötigt Stromspeicher

Der Bedarf an elektrischer Energie in Deutschland benötigt die Betrachtung der massiven Dynamik der Verbraucher im Leitungsnetz durch die abgerufene elektrische Leistung. Grob gesagt, muss für die Grundlast permanent eine Leistung von ca. 40 GW bereitgestellt werden. Im Tagesverlauf wird mit der steigenden Last ein Spitzenwert von 80 bis 90 GW abgerufen (Tagesgang). Dem gegenüber ist die Stromerzeugung durch Erneuerbare Energien, abhängig von Tag-/Nachtzyklus, von der Jahreszeit, vom Wetter oder vom Standort, starken Schwankungen unterworfen. Eher geeignet zur Bereitstellung der Grundlast sind Offshore Windkraft- oder Biogasanlagen bzw. Wasserkraftwerke. Der Ausbau dieser Erzeugungsanlagen ist z.T. begrenzt (foot security beim Biogas oder durch Kapazitätsgrenzen). 

Wenn heute die Grundlast mit fossil betriebenen Großkraftwerken (z.B. Kohlekraftwerke) bereitgestellt wird, muss mit den Erneuerbaren Energien bei Unterdeckung die Energie im großen Maße aus Speichern bereitgestellt werden. Andererseits kann bei den gesetzten Zielgrößen für 2030 (PV mit 215 GW und Windenergie mit 115 GW) die heute erreichte Netz-Gesamtleistung von 80 bis 90 GW leicht überschritten werden, sodass die Netzkapazität erschöpft wird. Die dann auftretende Spitzenleistung kann in den dafür zu schaffenden Stromspeichern gepuffert werden. Damit wird die Abregelung der Stromerzeugungsanlagen aus Erneuerbaren Energien und somit der Verlust der von der Sonne gelieferten Energie vermieden. Die gespeicherte Energie steht damit zu einem nachfolgenden Zeitpunkt bei Unterdeckung der Erzeugung zur Verfügung (Ausgleich Tag- Nachtzyklus bzw. saisonaler Ausgleich).

Noch (viel) mehr Speicher

Werden Stromspeicher verteilt, dezentral aufgebaut, können zudem Netzerweiterungen vermindert werden.

Wie erläutert, muss unter Nutzung Erneuerbarer Energien zur Sicherung der elektrischen Energieversorgung und Gewährleistung der Netzstabilität im großen Maße der Ausgleich zwischen Verbrauch und Erzeugung geregelt werden. Dazu bedarf es verschiedener Speicherbereiche: 

  • Netzstabilisierung (Primärreserve, erfordert sekundenschnelle Speicher)
    z.B. Elektrische Speicher / weitgehend noch im Anfangsstadium [5]
  • Verschiebespeicher (Sekundärreserve, Ausgleich des Tagesgangs)
    z.B. Pumpspeicherkraftwerke 
  • Langzeitspeicher (saisonaler Ausgleich)
    Elektrochemische Speicher (Wasserstoff, synthetisches Gas z.B. Methan)

Die gezeigten Speichertypen sind exemplarisch zu verstehen. So können z.B. Gaskraftwerke in allen drei Speicherbereichen zur Anwendung kommen, und es sind zudem ganz unterschiedliche Speicherkonzepte in Entwicklung. Gaskraftwerke werden heute noch mit (fossilem) Erdgas betrieben und müssen in Zukunft durch Wasserstoff bzw. synthetisches Gas betrieben werden. 

Somit müssen zeitgleich mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien gesetzliche Vorgaben und Förderungen für alle Speicherkonzepte eingearbeitet werden. Dieses ist im EEG 2023 lediglich als innovativ für wasserstoffbasierte Stromspeicher bzw. für PV-Gebäudeanlagen berücksichtigt. Für die privat betriebenen PV-Gebäudeanlagen ist bereits der Trend zu Speichern mit einem Anteil von 70% bei Neuanlagen in 2023 durch Einbindung eines Batteriespeichers festzustellen.

Offenbar wird meiner Ansicht nach, dass alle Akteure im Stromsegment das Thema Stromspeicher dringend adressieren müssen.

Quellen

[1] Weltwetterorganisation (WMO) 

[2] US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)

[3] Europäische Kommission „Der europäische Green Deal“

[4] Peter Fürmetz; BERR „Solarpaket steckt Kurs ab für Verdreifachung des Zubautempos“, 9/2023

[4] Härter, Hendrik; Elektronik Praxis, „In Niedersachsen entsteht ein Speicher von 275 Megawattstunden“ 11.01.2024

Öffentliche Stromerzeugung 2023: Erneuerbare Energien decken erstmals Großteil des Stromverbrauchs

Die öffentliche Nettostromerzeugung hat 2023 einen Rekordanteil erneuerbarer Energien von 59,7 Prozent erreicht. Der Anteil an der Last lag bei 57,1 Prozent. Das geht aus einer Auswertung hervor, die das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE vorgelegt hat. Bei Wind- und Solarstrom wurden 2023 neue Bestwerte erzielt. Die Erzeugung aus Braunkohle (-27 Prozent) und Steinkohle (-35 Prozent) ging dagegen stark zurück. Beim Ausbau der Erzeugungskapazitäten stach die Photovoltaik hervor: Mit ca. 14 Gigawatt war der Zubau erstmals zweistellig und übertraf das gesetzliche Klimaschutzziel der Bundesregierung deutlich. Quelle der Daten ist die Plattform energy-charts.info

Erneuerbare Energien lieferten 2023 59,7 Prozent der öffentlichen Nettostromerzeugung. Importe und Kernenergie spielten nur eine geringe Rolle.

Die Windkraft war 2023 wieder die wichtigste Stromquelle, sie trug 139,8 Terawattstunden (TWh) bzw. 32 Prozent zur öffentlichen Stromerzeugung bei. Damit lag sie 14,1 Prozent über der Produktion des Vorjahres. Der Anteil der Onshore-Windkraft stieg dabei auf 115,3 TWh (2022: 99 TWh), die Offshore-Produktion sank leicht auf 23,5 TW (2022: 24,75 TWh). Der Ausbau der Windenergie bleibt weiterhin hinter dem Plan zurück: Bis November waren onshore 2,7 Gigawatt (GW) neu errichtet, geplant waren 4 GW. Der Ausbau der Offshore-Anlagen verläuft aufgrund der nötigen Ausschreibungen und langen Bauzeiten noch schleppender. Hier wurden 2023 nur 0,23 GW neu errichtet (geplant: 0,7 GW).

Photovoltaik-Anlagen haben im Jahr 2023 ca. 59,9 TWh erzeugt, wovon 53,5 TWh ins öffentliche Netz eingespeist und 6,4 TWh im Eigenverbrauch genutzt wurden. Der Juni 2023 war mit rund 9 TWh der Monat mit der höchsten solaren Stromerzeugung jemals. Die maximale Solarleistung wurde mit 40,1 GW am 7. Juli 13:15 Uhr erreicht, das entsprach einem Anteil an der Stromerzeugung von 68 Prozent. Der Photovoltaik-Ausbau übertraf im Jahr 2023 deutlich die Ziele der Bundesregierung: Statt der geplanten 9 Gigawatt wurden bis November 13,2 Gigawatt errichtet, bis Ende 2023 werden es nach vorläufigen Daten mehr als 14 Gigawatt sein. Das ist ein starker Anstieg gegenüber 2022 (7,44 GW). Damit war der PV-Ausbau in Deutschland erstmals im zweistelligen Bereich.

Die Wasserkraft legte gegenüber 2022 zu von 17,5 TWh auf 20,5 TWh. Die installierte Leistung von 4,94 GW hat sich gegenüber den Vorjahren kaum verändert.

Die Biomasse lag mit 42,3 TWh auf dem Niveau von 2022 (42,2 TWh). Die installierte Leistung liegt bei 9 GW.

Insgesamt produzierten die erneuerbaren Energien im Jahr 2023 ca. 260 TWh und damit etwa 7,2 Prozent mehr als im Vorjahr (242 TWh). Der Anteil der in Deutschland erzeugten erneuerbaren Energien an der Last, d.h. dem Strommix, der tatsächlich aus der Steckdose kommt, lag bei 57,1 Prozent gegenüber 50,2 Prozent im Jahr 2022. Die gesamte Nettostromerzeugung beinhaltet neben der öffentlichen Nettostromerzeugung auch die Eigenerzeugung von Industrie und Gewerbe, die hauptsächlich mit Gas erfolgt. Der Anteil der Erneuerbaren Energien an der gesamten Nettostromerzeugung einschließlich der Kraftwerke der »Betriebe im verarbeitenden Gewerbe sowie im Bergbau und in der Gewinnung von Steinen und Erden« liegt bei ca. 54,9 Prozent (2022: 48,2 Prozent).

Die Last im Stromnetz betrug 457 TWh, ca. 26 TWh weniger als 2022. Aufgrund der hohen Strompreise und der höheren Temperaturen wurde wohl deutlich Strom eingespart. Auch der gestiegene Eigenverbrauch von Solarstrom senkt die Last. Die Last umfasst den Stromverbrauch und die Netzverluste, aber nicht den Pumpstromverbrauch und den Eigenverbrauch der konventionellen Kraftwerke.

Kohlestrom stark zurückgegangen

Nachdem 2022 die deutschen Kohlekraftwerke – aufgrund des Ausfalls französischer AKWs, aber auch wegen der Verwerfungen im Strommarkt durch den Ukrainekrieg – ihre Produktion hochgefahren hatten, sank ihr Anteil 2023 deutlich. So lag aufgrund des gesunkenen Kohlestromexports, aber auch wegen der guten Windbedingungen, die Erzeugung im November 2023 27 Prozent unter dem Vorjahresmonat.

Insgesamt ging die Erzeugung aus Braunkohle für den öffentlichen Stromverbrauch um ca. 27 Prozent zurück, von 105,9 auf 77,5 TWh. Hinzu kommen 3,7 TWh für den industriellen Eigenverbrauch. Die Bruttostromerzeugung fiel auf das Niveau von 1963.

Die Nettoproduktion aus Steinkohlekraftwerken für den öffentlichen Stromverbrauch betrug 36,1 TWh (-35 Prozent) und 0,7 TWh für den industriellen Eigenverbrauch. Sie war um 21,4 TWh niedriger als 2022. Die Bruttostromerzeugung fiel auf das Niveau von 1955. Die Nutzung von Erdgas zur Stromerzeugung blieb mit 45,8 TWh für die öffentliche Stromversorgung und 29,6 für den industriellen Eigenverbrauch leicht unter dem Niveau des Vorjahres. Durch die Abschaltung der letzten drei Atomkraftwerke Emsland, Neckarwestheim und Isar am 15. April 2023 trug die Atomkraft nur noch 6,72 TWh zur Stromerzeugung bei, das entspricht einem Anteil von 1,5 Prozent. 

Batteriespeicher entwickeln sich rasant

Mit dem Ausbau fluktuierender erneuerbarer Energien steigt auch der Bedarf an Netzausbau sowie an Speicherkapazität. Batteriespeicher, die dezentral errichtet werden, um die Erzeugung von Wind-  und Solarstrom zu puffern, sind besonders gut geeignet. Das Segment der Privathaushalte zeigt ebenso wie bei den Photovoltaikanlagen ein starkes Wachstum. Insgesamt verdoppelte sich die installierte Batterieleistung fast von 4,4 GW in 2022 auf 7,6 GW in 2023, die Speicherkapazität stieg von 6,5 GWh auf 11,2 GWh. Die Leistung der deutschen Pumpspeicherwerke liegt bei rund 6 GW.

Export und Börsenstrompreis rückläufig

Nachdem 2022 im Stromhandel ein Exportüberschuss von 27,1 TWh erzielt wurde, war 2023 ein Importüberschuss von 11,7 TWh zu verzeichnen. Dies lag besonders an den geringeren Stromerzeugungskosten in den europäischen Nachbarländern im Sommer und den hohen Kosten der CO2-Zertifikate. Der Großteil der Importe kam aus Dänemark (10,7 TWh), Norwegen (4,6 TWh) und Schweden (2,9 TWh). Deutschland exportierte Strom nach Österreich (5,8 TWh) und Luxemburg (3,6 TWh).  

Im Winter stiegen die Börsenstrompreise wieder an und die CO2-Zertifikate wurden günstiger. Das führte bereits im November zu einer ausgeglichenen Bilanz und im Dezember auch in Verbindung mit einer hohen Windstromerzeugung zu Exportüberschüssen. Deutschland hat im Gegensatz zu seinen Nachbarländern (Österreich, Schweiz, Frankreich) auch im Winter genügend Kraftwerkskapazitäten, um Strom für den Export zu produzieren.

Der durchschnittliche volumengewichtete Day-Ahead Börsenstrompreis ging stark zurück auf 92,29 €/MWh bzw. 9,23 Cent/kWh (2022: 230,57 €/MWh). Damit liegt er wieder auf dem Niveau von 2021.

Eine ausführliche Präsentation der Daten zu Stromerzeugung, Import/Export, Preisen, installierten Leistungen, Emissionen und Klimadaten finden Sie auf dem Energy-Charts Server:

https://www.energy-charts.info/downloads/Stromerzeugung_2023.pdf

Zur Datengrundlage

Diese erste Version der Jahresauswertung berücksichtigt alle Stromerzeugungsdaten der Leipziger Strombörse EEX und des europäischen Verbands der Übertragungsnetzbetreiber ENTSO-E bis einschließlich 31.12.2023. Über die verfügbaren Monatsdaten des Statistischen Bundesamtes zur Elektrizitätserzeugung bis September 2023 wurden die Viertelstundenwerte der EEX energetisch korrigiert. Für die restlichen Monate wurden die Korrekturfaktoren auf Basis zurückliegender Monats- und Jahresdaten abgeschätzt. Die hochgerechneten Werte von Oktober bis Dezember unterliegen größeren Toleranzen.

Zugrunde liegen die Daten zur deutschen Nettostromerzeugung zur öffentlichen Stromversorgung. Sie ist die Differenz zwischen Bruttostromerzeugung und Eigenverbrauch der Kraftwerke und wird in das öffentliche Netz eingespeist. Die Stromwirtschaft rechnet mit Nettogrößen, z.B. für den Stromhandel und die Netzauslastung, und an den Strombörsen wird ausschließlich die Nettostromerzeugung gehandelt. Sie repräsentiert den Strommix, der tatsächlich zu Hause aus der Steckdose kommt.

Stündlich aktualisierte Daten zur Stromerzeugung finden Sie hier:

https://www.energy-charts.info

© Fraunhofer ISE/energy-charts.info

Jan Hegenberg

Weltuntergang fällt aus

…so heißt das Buch von Jan Hegenberg, der am Dienstag (23.Januar) im Leeren Beutel zu Gast war. Die Veranstaltung wurde von „regensburg-regenerativ“ organisiert und war sehr gut besucht.

Mutmachen ohne Schönfärberei

Ich hab die Veranstaltung gemeinsam mit einigen BERR-Mitstreitern und Mitstreiterinnen besucht und bin froh, da gewesen zu sein. Jan Hegenberg hat eine sehr inspirierende und mitreissende Art, über die doch etwas schwierigen Themen wie den Klimawandel und die Energiewende zu plaudern.

Plaudern heißt nun überhaupt nicht dass es oberflächlich oder gar belanglos geklungen hätte. Er beherrscht stattdessen die seltene Kunst, ein „schwieriges“ Thema konstruktiv anzupacken, ohne es auch nur ansatzweise verharmlosen zu wollen. Es macht tatsächlich Spaß, so jemandem zu so anstrengenden Themen zuzuhören und sich mit ihm auszutauschen.

Wer ist Jan Hegenberg

Jan Hegenberg

BWL-Studium, IT- und Technik-affin, mehrfacher Vater, Blogger und Bestseller Autor. Sein Blog „Der Graslutscher“ stammt aus einer Zeit, in der es bei ihm noch hauptsächlich um Veganismus ging.

Inzwischen ist die Seite aber eine wirklich gute Quelle zu vielen Themen rund um die Energiewende, die Mobilitätswende und vieles mehr. 

Weltuntergang fällt aus

Für sein Buch hat Jan Hegenberg offensichtlich sehr gründlich recherchiert, er ist gut im Thema. Und er bleibt auf dem Teppich:

„…Wer sich für dieses Thema auch nur ansatzweise interessiert, erfährt von mir sicher nichts Neues, wenn ich jetzt zum tausendsten Mal maximal bedrohlich beschreibe, wie gefährlich eine unkontrollierte Erderwärmung für uns Menschen ist. Ja, ja ist gefährlich, wissen wir. Schmelzende Gletscher, Dürren, Überschwemmungen, bla bla bla. Aber die viel interessantere Frage ist doch: Was machen wir denn jetzt, wo wir das wissen? …“
(Hegenberg, Jan: Weltuntergang fällt aus! Warum die Wende der Klimakrise viel einfacher ist, als die meisten denken, und was jetzt zu tun ist. Komplett-Media Verlag)

Und die Antwort wird schon in der frechen Überschrift des nächsten Kapitels gespoilert: „Wir können und werden die Klimakrise lösen“

Energiekommunikation, die nicht nur in der Blase funktioniert (hoffentlich…)

Dementsprechend geht’s im ganzen Buch um die wichtigsten Aspekte der Energiewende, gut und gründlich mit Fakten und Quellen hinterlegt, aber vor allem auch immer in einem gut lesbaren Modus. Es macht tatsächlich „Spaß“, so ein Buch zu lesen, auch wenn das Thema nun mal nicht so witzig ist. Ein erfreulich angenehmer und für mich auch wegweisender Ansatz, wie die „Klimakommunikation“, in diesem Fall die „Energiekommunikation“ gelingen kann. Das heisst dass in dieser Tonalität auch Leute erreicht werden können, die nicht eh schon in der Klima-Bubble leben. Zumindest kann ich mir das vorstellen und möchte ich das glauben…. 

Valentin Heusgen
Valentin Heusgen

Die Veranstaltung wurde übrigens von „regensburg-regenerativ“ organisiert, einem Bündnis von verschiedenen lokalen Gruppen, die sich – wie die BERR auch – für eine klimaneutrale Energieversorgung in und um Regensburg einsetzen. Valentin Heusgen, der sowohl bei „regensburg regenerativ“ als auch bei der BERR engagiert ist, übernahm die An- und Abmoderation. 

BERR Marketing: Mithilfe erwünscht!

Die BERR will, kann und sollte unbedingt wachsen. Noch viel zu wenig Menschen in der Region wissen von dieser einfachen Möglichkeit, sich an der Energiewende vor Ort zu beteiligen.

Damit sich das ändert, betreiben wir Marketing und Kommunikation. Aktuell besteht unser Marketing-Ausschuss aus drei Personen, die natürlich alle ehrenamtlich nur sehr begrenzt Zeit und Energie in diese wichtige Arbeit stecken können. 

Drum hätten wir gerne Zuwachs!

Wenn Sie Lust, etwas Zeit und auch ein paar Kompetenzen  mitbringen, wäre auf folgenden Arbeitsfeldern was zu tun:

  • Website
    • Pflege und weitere Entwicklung. 
    • Erfahrung mit WordPress wäre hilfreich
    • Medien-Design, Media-Produktion (Text, Bild, Audio, Video…)
  • Content
    • Schreiben von Artikeln rund um die Energiewende vor Ort. Konkretes zur Situation in und um Regensburg, aber auch allgemeine Themen zu Ökologie, Klimawandel, Energieversorgung etc.
    • Redaktionelle Arbeit: Planen von Content, Koordination von Autoren und Autorinnen, Redigieren und Einpflegen der Inhalte
  • Social Media
    • Unser Facebook-Account wartet auf freundliche und kompetente Betreuung
    • Andere Social Media Kanäle wie Instagram oder YouTube sollten unbedingt in unsere Kommunikation einbezogen werden
  • Events
    • Live- und Online-Events (z.B. BERR-Treff) müssen geplant und organisiert werden. Suche einer geeigneten Location, Einladungen etc.
  • Netzwerk
    • Es gibt in der Region, aber auch innerhalb der Branche der erneuerbaren Energien und der Energiegenossenschaften noch ganz viele Akteure, mit denen wir den Austausch suchen sollten.

Wollen und werden Sie uns bei einer dieser „Baustellen“ helfen? Wir freuen uns jedenfalls auf aktive Mitstreiter und Mitstreiterinnen, die dazu beitragen wollen, dass die „Energie in Bürgerhand“ in der Region Regensburg weiter wächst und gedeiht.

Bei Interesse und/oder weiteren Fragen melden Sie sich bitte unter:

kontakt@berregensburg.de

Energiewende mit Photovoltaik

Start einer Serie von Fach-Artikeln zur Photovoltaik von Prof.Georg Scharfenberg. Wissbegierige Einsteiger, aber auch der eine oder andere Profi können sich hier nochmal die Basics auffrischen. Gründlich, fundiert, und trotzdem verständlich…

Die größte Bedrohung der Menschen ist der Klimawandel, der durch negatives Handeln des Menschen verursacht wird. Die entscheidenden negativen Auswirkungen auf das Klima haben die energiebedingten Kohlendioxidemissionen (CO2) infolge der extensiven Nutzung fossiler Energien seit 200 Jahren. Die verschiedenen Bereiche, Sektoren genannt, in denen fossile Energien wie Kohle, Erdöl und Erdgas genutzt werden, sind die Energiebranche (38,1%), der Verkehr (20,7%, die Industrie (17%) und der Gebäudebereich (8,9%) [1] (Angaben global für das Jahr 2022). 

In Deutschland konnte über einen Zeitraum von 30 Jahren die Nutzung fossiler und nuklearer Energien durch Erneuerbare Energien für die Stromerzeugung im Umfang von 55.6% [2] (2022) abgelöst werden. Wir haben uns in Deutschland Klimaneutralität bis zum Jahre 2045 zum Ziel gesetzt [3]. Dieses ist eine große Herausforderung, da mit deutlich steigendem Strombedarf zu rechnen ist, weil der elektrische Strom eine zentrale Rolle zur Ablösung der fossilen Energienübernimmt. So erwarten wir bis zum Jahr 2030 einen Anstieg im Strombedarf um 11% [4]. Haupttreiber für den Anstieg sind die E-Mobilität, die elektrischen Wärmepumpen, die Erzeugung von Elektrolyse-Wasserstoff sowie die Produktion von Batterien.

Engagement als ‚Öko-Energieunternehmer‘ und Klimaschützer

Jeder kann durch sein Handeln etwas für die Klimawende tun. Aber nicht jeder hat die Chance, z.B. ‚Grünen Strom‘ zu erzeugen. Hier setzt die Bürger Energie Region Regensburg(BERR) an. Die BERR bietet ihren Mitgliedern durch Zeichnung von Genossenschaftsanteilen ‚Öko-Energieunternehmer‘ zu werden oder durch Bezug des durch die BERR erzeugten Stroms einen Beitrag zur dezentralen, regionalen und CO2-neutralen Energieversorgung zur Klimawende zu leisten.

Im Schwerpunkt erzeugt die BERR den elektrischen Strom aus Sonnenenergie durch Solaranlagen, sogenannten Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen). Der elektrische Strom wird selbstgenutzt und/oder in das öffentliche Netz gespeist. Die dem Netz zur Verfügung gestellte Energie wird gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet. Vorteilhafter ist aber, die elektrische Energie selbst zu nutzen und somit den Bezug vom Netz zu vermindern oder weitgehend zu vermeiden (Kostenersparnis und Vermeidungsstrategie/Klimaschutz). Der Kostenvorteil kann bei Anwendung in einem Mietshaus nicht nur für den Eigentümer, sondern auch für den Mieter zum Vorteil gereichen (Mieterstrom-Konzept im EEG). Das Konzept wird, wenn umsetzbar, von der BERR verfolgt oder auch zur Beratung angeboten.

Hier soll erwähnt werden, dass mit der gesetzlichen Vergütung des Stromes aus PV-Anlagen von Deutschland aus die Energiewende mit weltweitem Impuls aus Bayern, und gerade auch aus Regensburg 1990 gestartet wurde [5]. Die Photovoltaik ist gegenüber allen anderen erneuerbaren Energiequellen die langfristig wichtigste Energiequelle weltweit. Das prognostiziert der jährlich erscheinende World Energy Outlook der Internationalen Energieagentur (IEA) in seiner aktuellen 2022er-Ausgabe [6].

Photovoltaik-Anlagen verursachen keine Emissionen in Form von Schadstoffen und erzeugen geräuschlos in der direkten Umwandlung der Sonneneinstrahlung elektrischen Strom. Das Ziel der BERR ist, den elektrischen Strom lokal, dezentral in der Region Regensburg und Umgebung zu erzeugen, also dort, wo er verbraucht wird.

Photovoltaik-Anlage – Stromgenerator der Sonnenenergie

Der Aufbau einer Photovoltaik-Anlage ist im Prinzip sehr einfach. Die Anlage kann auf jedem Hausdach, als Parkplatzüberdachung, auf Industrie- und Gewerbedächern, als Freiflächenanlage an Autobahnen oder Bahntrassen eingerichtet werden. Das Konzept kann zudem an Fassaden von Gebäuden oder als Balkonanlage angewendet werden.

Abbildung 1: Aufbauprinzip einer Photovoltaik-Anlage

Abbildung 1: Aufbauprinzip einer Photovoltaik-Anlage

Im vorliegenden Artikel setzte ich mich, wie oben abgebildet, mit der grundsätzlichen Struktur einer Photovoltaik-Anlage und den Parametern auseinander, die einen guten energetischen Ertrag sichern. 

Folgeartikel „Photovoltaik in Funktion und Anwendung“

In einem nachfolgenden Artikel behandele ich volkswirtschaftliche Aspekte zu PV-Anlagen, unterschiedliche Anlagenkonzepte, sowie die Technologie der Solarzellen und u.a. PV-Freiflächenanlagen, die parallel zur landwirtschaftlichen Nutzung sich auf der gleichen Fläche befinden (Agri-PV). 

Energetischer Ertrag einer Photovoltaik-Anlage

Der PV-Generator besteht in der Basis aus Photovoltaikzellen, die in einer größeren Zahl zu Solarmodulen zusammengefasst sind. Die Solarmodule sind in Abb. 1 als blaue Felder dargestellt und bilden in der Gesamtheit den PV-Generator. 

Der energetische Ertrag einer Photovoltaik-Anlage hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die hier gelisteten einzelnen Faktoren sind nachfolgend näher erläutert:

  • Breitengrad des Aufstellungsorts der Anlage 
  • Ausrichtung der Anlage zur Himmelsrichtung
  • Neigungswinkel der Solarmodule zur Solarstrahlung
  • Wirkungsgrad der Solarzellen 
  • Wirkungsgrad des Wechselrichters 
  • Wirkungsgrad der Gesamtanlage

Breitengrad des Aufstellungsorts der Anlage

Die Stärke der Solarstrahlung ist bedingt durch den Neigungswinkel der Sonne über der Position der Anlage. Je weiter die Anlage im Norden steht, umso geringer ist die einfallende Energie. Der Grund liegt darin, dass die Sonne im Norden im Jahresmittel flacher über der Fläche steht als über einem südlicheren Ort.
In Norddeutschland, etwa im Bereich Hamburg (53,5o nördlicher Breite), beträgt die Einstrahlung ca. 1.050 kWh/m 2, während in Regensburg (49 o nördlicher Breite) mit einer Einstrahlung von ca. 1.260 kWh/m 2 gerechnet werden kann. 

Ausrichtung der Anlage zur Himmelsrichtung

Bei optimaler Ausrichtung nach Süden und einem Neigungswinkel von 30o wird eine PV-Anlage in Hamburg eine Solarernte von ca. 900 kW/kWp erbringen, während in Regensburg bei gleichem Neigungswinkel etwa mit bis zu 1000 kW/kWp gerechnet werden kann.
Im Durchschnitt über mehrere Anlagen, deren Parameter den jeweiligen Gegebenheiten unterliegen, ist in Regensburg ein Abschlag von mindestens 5% auf die angegebene optimale Solarernte zu erwarten. Für vertikale Anlagen an Fassaden muss etwa ein Abschlag von 30% gerechnet werden.

Abbildung 2: Sonnenstandsdiagramm für Regensburg [7]

Mit dem Sonnenstandsdiagramm in Abb. 2 wird die scheinbare Bahn der Sonne im Jahresverlauf über dem Standort Regensburg jeweils für die Höhe der Sonne zwischen Sonnenaufgang und -untergang angegeben. Aus dem Diagramm können als markante Winkel, jeweils zum Mittag, die Sonnenhöhen (Einfallswinkel der Sonnenstrahlung / Ekliptik) über Regensburg abgelesen werden. Berücksichtigt sind der Breitengrad von Regensburg mit 49 o N und die Neigung der Erdachse von 23 o (genau 23,27 o zur Ekliptik).
Da sich die Nordhalbkugel der Erde im Sommer zur Sonne hin bzw. im Winter weg neigt, ergeben sich folgende markante Einfallswinkel der Sonnenstrahlung von 64o im Sommer am 21. Juni, im Winter von 18o und zur Tagundnachtgleiche (Äquinoktium) von 41o am 21. März bzw. 23. September. Die Einstrahlungswinkel sind der Ausgangspunkt für die Entscheidung zur Festlegung des Neigungswinkels im Zusammenhang mit der Ausrichtung des PV-Generators einer zu planenden PV-Anlage.

Neigungswinkel der Solarmodule zur Solarstrahlung

Zu den „örtlichen Gegebenheiten“ ist nicht nur die Ausrichtung der PV-Anlage zur Himmelsrichtung, sondern auch der Neigungswinkel der Solarmodule des PV-Generators zu nennen. Zuvor sind die markanten Einfallswinkel der Sonnenstrahlung genannt. Trifft die Strahlungsenergie genau senkrecht auf die Fläche der Solarmodule ist die Ernte maximal. Dem Sonnenstandsdiagramm ist aber zu entnehmen, dass mit der Rotation der Erde im Tagesverlauf und im Jahresumlauf um die Sonne sich die Einstrahlungswinkel permanent verändern. Die Solarmodule werden in den meisten Fällen mit festen Winkeln und nicht der Sonnenstrahlung folgend, also nicht ‚nachgeführt‘ aufgestellt. Dass bedeutet, dass aus der jeweils vorliegenden Situation mit der Ausrichtung zur Himmelsrichtung und für die Neigung des PV-Generators eine Optimierung entschieden werden muss.

Dachanlagen auf Gebäuden, sind so der architektonischen Situation anzupassen. Mit der Nachrechnung des energetischen Ertrages kann das Optimum zu den vorgegebenen Parametern bestimmt werden. Dazu gehört zudem auch die Beurteilung von Ost-West-Lagen der Dachflächen oder die Nutzung der Gebäudefassade. In die Beurteilung fließt zudem die Zellentechnologie der PV-Module (siehe Folgeartikel) und die Ästhetik der Anlage ein. 

Bei Freiflächenanlagen nimmt im Regelfall das Gefälle der Geländefläche einen Einfluss auf die Parameter. Oft kann aber mit passenden Abständen der Anlagenreihen eine Dimensionierung mit weniger Einschränkungen erfolgen.   

Wirkungsgrad der Solarzellen

Die Umwandlung der Sonneneinstrahlung findet in den Photovoltaikzellen des PV-Generators statt. Die bodennah eingestrahlte solare Energie ist als elektromagnetisches Spektrum zu betrachten. Das Lichtspektrum, auch Farbspektrum, ist der für den Menschen sichtbare Anteil von Tiefrot (größere Wellenlänge) bis zu Violett (kürzere Wellenlänge, höchster Energieanteil).
Die Solarzellen können grundsätzlich nur einen Teil des Spektrums, und damit nur einen Teil der solaren Energie in elektrischen Strom umwandeln. Je nach Zellentechnologie sind das unterschiedlich große Anteile des Spektrums, so dass sich erhebliche Wirkungsgrad-Unterschiede einstellen. Die Unterschiede reichen bei kommerziellen Solarzellen von 6% (Dünnschichtzelle) bis etwa 25% (kristalline Zelle), während im Labor mit aufwendigen Konstruktionen ein Wirkungsgrad bis 41,4% gemessen wurde [8]. Der jeweils erreichte Wirkungsgrad schlägt mit entsprechendem Material- und Herstellungsaufwand bei den Zellkosten zu Buche und geht damit in erheblichem Maße in die Wirtschaftlichkeitsberechnung einer Anlage ein.
Weitere Einflüsse sind durch die Umgebungstemperaturen am PV-Generator und mit der Alterung (Degradation) der Solarzellen zu berücksichtigen. Grundsätzlich vermindert eine hohe Umgebungstemperatur den Wirkungsgrad einer Solarzelle, während die Degradation zur altersbedingten Verminderung des Wirkungsgrades führt.
Die unterschiedlichen Typen der Solarzellen mit ihren Eigenschaften werden im Folgeartikel erläutert.

Wirkungsgrad des Wechselrichters

Wie erläutert, wandelt der Wechselrichter den Gleichstrom in netzkonformem Wechselstrom entweder einphasig zu einer Spannungshöhe von 230V um, während bei größeren Anlagenleistungen die Einspeisung in das 3-Leiternetz mit einer Spannungshöhe von 400 V erfolgt, jeweils synchron zur Netzfrequenz 50 Hz.
Moderne Wechselrichter schaffen die Umwandlung nahezu verlustfrei, d.h. mit einem Wirkungsgrad von 98%, und geben damit lediglich 2% der Energie als Verlustwärme an die Umgebung ab.
Weitere wichtige Aufgaben des Wechselrichters werden im Folgeartikel erläutert.

Wirkungsgrad der Gesamtanlage

Die wichtigsten Parameter einer Photovoltaik-Anlage, die Einfluss auf den energetischen Ertrag haben, sind damit genannt.
Für die Gesamtanlage bleibt festzustellen, dass die Verschattung des PV-Generators z.B. durch Schlagschatten eines Mastes oder Schattenwurf einer Hochspannungsanlage auf eine Freiflächenanlage oder gar der Schattenwurf eines Baumes für kristalline PV-Zellen erhebliche Verluste darstellen, während Verschattungen bei Dünnschichtzellen geringeren Einfluss haben. 

Ertragseinbußen treten zudem durch Verschmutzung der PV-Module ein. Problematische Ablagerungen können entstehen durch lokale Effekte wie Laubabwurf, Vogelkot, Staub von Baustellen oder aus der Landwirtschaft, Ruß aus nahen Schornsteinen, durch regionale Effekte wie Pollenflug oder überregionale Effekte wie Saharastaub-Ereignisse. Intensiver Regen wird die Module größtenteils wieder reinigen. Über die Jahre nehmen allerdings Verschmutzung und damit Ertragsverluste zu. Dieses gilt insbesondere für Module mit sehr flacher Neigung (unter 15°). Oft sind die unteren Kanten und insbesondere die unteren Ecken der Module besonders stark verschmutzt [9].

Mit der Energiewende werden zunehmend Großkraftwerke aus dem Netz genommen. Damit entstehen für große dezentrale Erzeugungsanlagen aus Erneuerbaren Energien, die an das Verteilnetz angeschlossen sind, neue Aufgaben zur Spannungshaltung (Netzstabilität). Diese Aufgaben werden von den Wechselrichtern übernommen und benötigen einen Teil der Energie zur Regelung. 

Quellen

[1] statista, „Verteilung der CO2-Emissionen weltweit nach Sektor 2022“

[2] AG Energiebilanzen e.V., „AG Energiebilanzen legt Bericht für 2022 vor

[3] Die Bundesregierung, „Anteil der Erneuerbaren Energien steigt weiter“

[4] Prognos AG, im Auftrage des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWi 10/2021, „Entwicklung des Bruttostromverbrauchs bis 2030

[5] Stromeinspeisungsgesetz (heute EEG) zu 12/1990 in die Gesetzgebung des Bundestages eingebracht von Wolfgang Daniels (GRÜNE/Regensburg) und Matthias Engelsberger (CSU/Traunstein)

[6] World Energy Agency: World Energy Outlook 2022

[7] Sonnenstandsdiagramm erstellt mit SunEarthTool.com am 21.12.2023

[8] Fraunhofer Institut ISE, Pressemitteilung vom 22.11.2018: Konzentrator-Photovoltaik mit höchster Effizienz – 41,4% Modulwirkungsgrad

[9] Fraunhofer Institut ISE, Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland 12/2023

Stromampel-App zeigt an: So grün ist Europas Strommix

Viele Besitzerinnen und Besitzer von Elektroautos, Wärmepumpen oder Smart Homes möchten einen möglichst grünen Strommix nutzen. Die »Stromampel«- App des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, die seit heute für Android-Geräte im App Store verfügbar ist, zeigt für zwölf europäische Länder den aktuellen Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung sowie für 34 Länder den Day-Ahead-Börsenstrompreis an. So können Nutzerinnen und Nutzer ihre Stromverbräuche entsprechend anpassen.

Der Anteil Erneuerbarer Energien an der öffentlichen Nettostromerzeugung nimmt stetig zu, in Deutschland lag er z.B. im ersten Halbjahr 2023 im Schnitt bereits bei 57,2 Prozent. Der Anteil an der Last lag im ersten Halbjahr bei 55,9 Prozent. »Um angesichts dieses wetterabhängigen grünen Stromangebots den Bedarf an Speichern zu minimieren, ist es sinnvoll, den Stromverbrauch an das Angebot anzupassen«, erklärt Prof. Bruno Burger, Senior Scientist am Fraunhofer ISE. Sein Team hat daher die Stromampel-App entwickelt, die den aktuellen Erneuerbare-Energien-Anteil an der Last anzeigt. Diese ist im Google Play Store für Android (ab Android 8) und als direkter Download auf der Webseite Energy-Charts.info verfügbar. An einer iOS-Version (ab iOS 16.2) arbeitet das Team ebenfalls. Die App ist aktuell in den Sprachen Deutsch, Englisch, Französisch, Spanisch und Italienisch verfügbar.

Grundlage der Ampel-Anzeige ist die Relation zwischen dem aktuellen Erneuerbaren-Energien-Anteil und dem durchschnittlichen Angebot aus den letzten fünf Jahren für den jeweiligen Monat (z.B. 48,0 Prozent für den Monat Juni). Liegt der aktuelle Anteil zehn Prozent unter diesem Durchschnitt, zeigt die Ampel rot an, liegt er zehn Prozent darüber, wird grün angezeigt. Die Werte dazwischen sind gelb. Die Stromdaten liegen dabei im Viertelstunden-Takt vor. Die Daten werden in der Regel jede Stunde neu geladen, um immer die aktuelle Prognose zu zeigen. Als Vorhersage stehen die Daten in aller Regel ab 19:00 Uhr für den nächsten Tag zur Verfügung.

Wer es genauer wissen möchte, kann sich auch den aktuellen und prognostizierten Beitrag der einzelnen erneuerbaren Quellen an der Last betrachten.

Neben dem Anteil der Erneuerbaren Energien lässt sich auch der Day-Ahead-Börsenstrompreis für 34 europäische Länder als Grundlage für die Stromampel verwenden.

Daten offen für alle Interessenten zugänglich

Das Team des Fraunhofer ISE stellt die Daten auf der Webseite der Energy-Charts, der Apps sowie über eine offene Schnittstelle (API) für alle Interessenten zur Verfügung.

So können Nutzerinnen und Nutzer ihre Smart Home-Geräte entsprechend starten, wenn die Ampel auf »grün« wechselt. Auch das Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation oder andere stromfressende Prozesse (z.B. IT-Prozesse mit großen Datenmengen) lassen sich so steuern. Ein Elektrofahrzeug fährt durchschnittlich 300 Kilometer in der Woche, der Ladevorgang lässt sich oft zeitlich schieben.

»Einen finanziellen Anreiz bietet unsere Stromampel im Gegensatz zu anderen Apps nicht. Sie soll in erster Linie die Nutzung erneuerbaren Stroms maximieren und mehr Transparenz in den Stromverbrauch bringen«, erklärt Leonhard Probst aus dem Team der Energy-Charts. Durch die Nutzung des Stroms in Zeiten mit einem hohen Angebot erneuerbaren Stroms können die Verbraucherinnen und Verbraucher selbst aktiv an der Energiewende teilnehmen.

Europäischer Marktführer BSH nutzt App zur Steuerung

Die BSH Hausgeräte GmbH, zu der Marken wie Bosch, Siemens, Gaggenau und Neff gehören, setzt die Daten der Stromampel bereits ein. Mittels der Home Connect-App des führenden europäischen Hausgeräteherstellers können Nutzer und Nutzerinnen ihre intelligenten Küchen- und Hausgeräte steuern. Sie können entsprechend des Stromangebots Programme automatisch dann starten lassen, wenn gerade besonders viel Erneuerbare Energien in das Stromnetz einspeisen.

(Pressemitteilung des Fraunhofer Instituts)

Großprojekt mit der BERR in Planung

Energiepark Regensburg Ost: grüner Strom von der BERR für die Industrie

Im Osten von Regensburg soll ein großer Solarpark auf einer Fläche von ca 20 Hektar entstehen. Das Projekt ist eine gemeinsame Initiative der vier Unternehmen Continental, Siemens, Vitesco Technologies und Aurelis. Die notwendigen Flächen gehören der Stadt Regensburg und werden an die BERR verpachtet werden.

Prof.Dr.Georg Barfuß, Leiter des Referates für Wirtschaft, Wissenschaft und Finanzen, stellte den aktuellen Stand der Planung in einer Sitzung des Planungsausschusses am 5.Dezember 2023 den Ausschussmitgliedern vor. Er und die Projektpartner bekamen in dieser Sitzung sehr viel Zustimmung, außer ein paar fachlichen Fragen kamen keine größeren Einwendungen.

Die vier Unternehmen werden mit diesem Solarpark und den noch zusätzlichen Ausbaustufen ihren CO2 Ausstoß langfristig um bis zu 85 Prozent senken. Sie formulieren ihre Zielsetzung gemeinsam: 

„Wir möchten einen wichtigen Beitrag zur dezentralen, regionalen und CO2 neutralen Energieversorgung von morgen leisten und sehen das Projekt ERO als Leuchtturmprojekt für Regensburg. Uns vier beteiligten Unternehmen ist es gemeinsam mit der Stadt Regensburg ein Anliegen auch im Sinne zukünftiger Generationen das Thema Nachhaltigkeit weiter voran zu treiben und so einen wesentlichen Baustein für einen innovativen und nachhaltigen Wirtschaftsstandort der Zukunft zu bilden“

Die BERR soll die Planung und den Betrieb der Anlage übernehmen, damit haben Bürger und Bürgerinnen auch die Möglichkeit, sich als Genossenschaftsmitglieder zu beteiligen und auch zu profitieren. 

„Dieses große Projekt soll und wird für die BERR ein Meilenstein werden, wir freuen uns sehr, dass wir den Bau und den Betrieb des Solarparks übernehmen dürfen. Und darüber, dass wir damit allen Interessierten die Möglichkeit bieten können, aktiv und sinnvoll in die Energiewende bei uns vor Ort zu investieren“.

Joachim Scherrer, Vorstandsvorsitzender der BERR eG

Übrigens: Wenn Sie dieses Projekt und auch die anderen Projekte der BERR sinnvoll und interessant finden, wenn Sie sich gerne selber im Rahmen der regionalen Energiewende engagieren möchten, wenn Sie also mit einer Einlage in unsere Genossenschaft Ihr Geld für den Erhalt unserer Umwelt arbeiten lassen wollen – hier geht’s zum Antrag auf Mitgliedschaft. Einfach downloaden, ausfüllen und an uns zurück schicken. Wir freuen uns auf Sie…!

Privater Energieverbrauch

(Georg Scharfenberg ist emeritierter Professor der OTH Regensburg und setzt sich in der BERR für die Realisierung von Konzepten zur Erzeugung erneuerbarer Energien ein und agiert im Kontrollorgan der BERR als Aufsichtsrat.)

In einem ersten Artikel unter dem Titel Grüner Strom aus der Steckdose konnte ich die technische Grundlage zur elektrischen Energie mit den Begriffen Spannung, Strom, Leistung und Energie legen. Die Regensburger Bürgerenergiegenossenschaft BERR versorgt seit mehr als ein Jahrzehnt die Mitglieder und Kunden mit dezentraler, konzernunabhängiger und ökologischer elektrischer Energie, auch ‘Grüner Strom‘ genannt. 

Das Engagement zielt auf einen wichtigen, lokalen Einsatz zur Energiewende. Grünen Strom zu verwenden ist aber nur ein Anteil, wie ich meinen Beitrag zur Klimaproblematik gestalte. Gleichzeitig muss es mir gelingen, meinen Bedarf an Strom niedrig zu halten oder sogar zu senken. 

Der vorliegende Artikel setzt sich im Schwerpunkt mit den elektrischen Verbrauchern im eigenen Wohnbereich und den Möglichkeiten zur Optimierung auseinander. Das persönliche Engagement sollte sich nicht nur beim Kauf von Neugeräten darauf beschränken, Energie-Label zu beachten. Vielmehr geht es darum, dass ich mir einen Überblick darüber verschaffe, wo meine ‘Stromfresser‘ sind. Welches sind versteckte Verbraucher und welche Möglichkeiten habe ich zur Vermeidung nicht notwendiger Verbräuche, und welche Anstrengungen kann ich zur Einsparung elektrischer Energie in meinem Wohnbereich unternehmen?

Welchen Stromverbrauch hat etwa ein 3-Personen-Haushalt?

Der elektrische Energiebedarf im Wohnbereich wird besonders durch die großen Verbraucher bestimmt. Allerdings sind einige Verbraucher auf Anhieb nicht so sichtbar. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK (damals als BMWE) hat 2017 für Deutschland folgenden relativen Stromverbrauch für einen 3-Personenhaushalt angegeben 7):

  • 27% Informationstechnik, TV und Audio 
  • 17% Kühl- und Gefriergeräte
  • 13% Waschen und Trocknen
  • 11% Kochen
  •   9% Licht
  •   7% Spülen
  • 16% Sonstiges

Ins Auge springt dabei der überbordende Energiebedarf für Geräte der Informationstechnik. Dieses sind Router, Drucker, Monitor, Notebook, Mobiltelefone und Videospiele. Mit der smart-Technologie, die auf die Vernetzung der Haushaltsgeräte zukünftig abzielt (Digitalisierung), wird dieser Energiebedarf zwangsläufig weiter steigen. Die Anstrengungen zur klimaneutralen und nachhaltigen Energieerzeugung müssen, wie oben erläutert, im Gleichschritt mit Effizienzmaßnahmen stehen. In Deutschland gibt es nach Angaben des Umweltbundesamtes UBA ca. 41 Mio. Haushalte 8). Allein durch die große Zahl besteht im Wohnbereich ein erhebliches Energie-Einsparpotenzial.

Chancen zur Energieeffizienz mit dem Energiemessgerät

Die persönlichen Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung bestehen im ersten Schritt darin, sich mit einem Energiemessgerät über den elektrischen Leistungsbedarf und den Verbrauch der über die Steckdose versorgten Geräten zu informieren. Dieses wäre der Einstieg für die Einschätzung des privaten Energiebedarfs. In der unten aufgeführten Tabelle habe ich eine Aufstellung zum Energieverbrauch eines 2-Personenhaushalts wiedergegeben, der im weiten Umfang mit einem Energiemessgerät ermittelt wurde. 

Die Orientierung bei der Beschaffung von Neugeräten sollte nach der EU-Energieverbrauchskennzeichnung erfolgen (Energie-Label). Die Kennzeichnung ist 2021 mit dem Wegfall der ‘+‘-Klassen geändert worden. Die Herstellerangabe zum jeweiligen Stromverbrauch muss allerdings stets kontrolliert werden, weil sich Geräte darin stark unterscheiden können, obwohl sie in derselben Effizienzklasse eingeordnet sind. Dieses versteht sich dadurch, dass zur Energie-Label Klassifizierung weitere Kriterien einbezogen sind, die bei der Kaufentscheidung mit berücksichtigt werden sollten.
Für Geräte der Informationstechnik ist die Kennzeichnung allgemein nicht eingeführt, so dass hierzu eine spezifische Analyse erforderlich ist. 

Anregungen zur Geräteauswahl

Mit den nachstehenden Vorschlägen sollen Anregungen gegeben werden, die einerseits auf direkte Möglichkeiten zur Vermeidung und andererseits auf Möglichkeiten zum Einsparpotential von elektrischer Energie im Nutzungsbereich der Geräte aufzeigen sollen. 

Elektroherd

  • Deckel auf Topf und Pfanne, Kurzes Vorheizen und Restwärme nutzen, Einsatz einer „Garkiste“, Induktionsherde sind in der Regel energieeffizienter und schneller als Ceranherde

Kühl-Gefrierschrank

  • Vermeiden von häufigem und langem Türöffnen, Vermeiden von Eisansammlungen, Einstellen der optimalen Temperatur, ggf. Nutzen der ‘Holiday-Einstellung‘ in der Urlaubszeit

Beleuchtung

  • LED-Leuchtmittel und dimmbare Varianten gezielt verwenden, Bewegungsmelder nutzen, Beleuchtung ausschalten, wenn nicht erforderlich

Geschirrspüler, Waschmaschine 

  • Eco-Programm bzw. Programm mit niedriger Temperatur, vollständige Beladung

Trockner

  • Aufgrund des hohen Energiebedarfs vermeiden; ggf. effizientere Version des Wärmepumpentrockners anwenden (nutzt Wärme aus Abluft)

Computerarbeitsplatz

  • Steckdosenleiste mit Ausschalter anwenden

Im Folgenden habe ich exemplarisch Verbrauchs- und Stand-Bye Leistungswerte von Geräten gelistet und eine Abschätzung des elektrischen Energieeinsatzes für ein laufendes Jahr eines 2-Personenhaushalt vorgenommen. Die angegebenen Werte werden in der Summe durch die ermittelte Jahresbilanz gestützt. 

Beispiel einer konkreten Analyse für meinen 2-Personenhaushalt mit dem Energiemessgerät

Tabelle zum Energieverbrauch meines 2-Personenhaushalts

Quellenangaben und Erläuterungen

1) Angaben abgeleitet vom BMWi, BUND,  www.ingenieur.de und Herstellerangaben; am 10. und 11. Okt. 2023
2) gemittelte Schätzwerte nach Messung mit Energiemessgerät EM230 brennenstuhl
3) Messwert mit Energiemessgerät EM230 Fa. brennenstuhl
4) Warmhalteplatte ca. 10 Sek. im Intervall von 9 Minuten je 1000 W in Warmhaltephase
5) Leistungsbedarf während der Druckphase
6) Geschätzter elektrischer Energiebedarf für die Wohnungsbeleuchtung
7) BMWE: Energieeffiziente Produkte im Handel – ein Beitrag zum Klimaschutz; 2017
8) UBA: Datensuche, Statistik 2022