Netzgekoppelte kleine Windanlagen für den Eigenverbrauch optimieren

Netzgekoppelte kleine Windkraftanlagen für den Eigenverbrauch optimieren

Eigenverbrauch kleiner Windkraftanlagen steigern

Beim Betrieb einer Kleinwindanlage ist ein hoher Eigenverbrauch anzustreben. In Kombination mit einer Batterie kann eine autarke Stromversorgung realisiert werden. Immer mehr technologische Lösungen werden dafür angeboten.

Kaum ein Thema beherrscht die Schlagzeilen der Medien so sehr wie die Energiewende. Die Diskussion wird oft auf die großen und zentralen Versorgungssysteme fokussiert. Beispielsweise wie der durch Offshore Windparks erzeugte Strom mittels neuer Überlandleitungen zu den Verbrauchszentren transportiert werden kann.

Doch die Energiewende findet tagtäglich durch Haushalte, Unternehmen und Landwirte statt. Dabei geht es zum einen um den Zubau eigener kleiner Kraftwerke wie PV-Anlagen und Kleinwindanlagen. Zum anderen steht nicht mehr die Einspeisung des selbst erzeugten Stroms und Renditemaximierung im Vordergrund, sondern die Optimierung des Selbstverbrauchs. Auch der Aufbau autarker Systeme erfreut sich wachsender Beliebtheit. Mit Hilfe eines Energiespeichers ist sogar eine Stromversorgung unabhängig vom öffentlichen Strom möglich. Ein interessanter Bericht auf energynet.de beschreibt neue technische Lösungen für die Optimierung des Eigenverbrauchs für PV-Anlagen, die im Juni auf der weltgrößten Solarmesse Intersolar vorgestellt wurden. Die sinkenden Kosten für Energiespeicher unterstützen den Trend hin zu intelligenten Stromversorgungssystemen auf Ebene einzelner Haushalte.

Für Besitzer von PV-Anlagen ist der Selbstverbrauch sinnvoll, da die Kosten einer Kilowattstunde Solarstrom oft niedriger sind, als der Strombezug durch den Energieversorger. Für Betreiber von Kleinwindkraftanlagen ist die Einspeisung bei einem Tarif von 8,9 Cent pro kWh per se nicht wirtschaftlich. Verbraucht man den Windstrom selbst, spart man die Strombezugskosten von rund 25 Cent pro kWh ein. Die steigenden Stromkosten sprechen generell für dezentrale und eigenverbrauchsoptimierte Systeme.

Ein weiterer Beweggrund für Verbraucher ist der Wunsch nach Selbständigkeit und Sicherheit in der Energieversorgung. Die Abhängigkeit von den öffentlichen Versorgern kann reduziert oder sogar vollständig abgeschafft werden. Das eigene, dezentrale System läuft parallel zum öffentlichen Netz. Es stehen alle Optionen offen, denn man kann einspeisen oder Strom aus dem Netz beziehen, wenn dies sinnvoll ist. Man kann sich ebenfalls vollkommen abkoppeln vom öffentlichen Netz und zumindest zeitweise eine autarke Stromversorgung realisieren.

Dezentrale Systeme, die intelligent den Stromverbrauch steuern, entlasten die öffentlichen Netze. Denn der Eigenverbrauch wird vor allem dann anfallen, wenn das öffentliche Stromangebot knapp und teuer ist. Die öffentlichen Netze werden entlastet.

Konzepte für die Optimierung des Eigenverbrauchs von Wind- und Solarstrom

Eine Maximierung des Eigenverbrauchs ohne Energiespeicher wird durch die Anpassung des Lastprofils realisiert. Es muss dafür gesorgt werden, dass der selbst erzeugte Strom aus Erneuerbaren Energien direkt verbraucht und nicht eingespeist wird. Das kann manuell oder mit Hilfe eines Geräts für das Energiemanagement erreicht werden. Stromverbraucher wie z.B. die Waschmaschine werden dann betrieben, wenn Strom durch die Kleinwindkraftanlage oder die PV-Anlage erzeugt werden.

Ist eine Batterie vorhanden, so können der Solar- und Windstrom für spätere Verbrauchszeiten gespeichert werden. Eine Kombination von Energiespeicher und Energiemanagement (Änderung des Lastprofils) kann die Eigenverbrauchsquote zusätzlich steigern.

Systeme von SMA für die dezentrale Energieversorgung

Beispielhaft werden die in der Praxis bewährten Systeme für Energiemanagement und Eigenverbrauchsoptimierung von SMA vorgestellt. Das Unternehmen SMA aus Kassel hat sich mit dem Windy Boy als führender Hersteller von Wechselrichtern für Kleinwindanlagen etabliert.

Die Eigenverbrauchsquote eines 4-Personen-Haushalts mit einer 5 kW PV-Anlage liegt nach Angaben von SMA bei rund 30 %. Diese Quote kann mit einer Batterie und den SMA-Geräten Sunny Backup und Sunny Home Manager auf 65% gesteigert werden. Aufgrund des unterschiedlichen Erzeugungsprofils wird bei einer Kleinwindanlage der natürliche Eigenverbrauch geringer sein. Optimal ist die Kombination von PV-Anlage und Kleinwindrad, da sich die Erzeugungsprofile im Jahres- und Tagesgang gut ergänzen.

Sunny Home Manager für die Optimierung des Lastprofils

Der Sunny Home Manager von SMA regelt das Energiemanagement eines Gebäudes und benötigt dafür nicht zwingend eine Batterie. Neben PV-Anlagen können auch andere Erzeuger wie Kleinwindanlagen eingebunden werden. Über einen Router wird das Gerät mit dem Sunny Portal verbunden, welches über eine Internetseite diverse Informationen präsentiert. Dazu gehören Verbrauchsdaten, Prognosen und Handlungsempfehlungen für den effizienten Energieverbrauch.

Der Sunny Home Manager kann nicht nur die durch Generatoren erzeugte Energie erfassen, sondern über das Internet auch auf standortbezogene Wetterdaten zurückgreifen. Auf dieser Basis kann eine Erzeugungsprognose erstellt werden. Neben der Erfassung der Eigenerzeugung werden auch Netzeinspeisung und Strombezug aus dem öffentlichen Netz erfasst. Mit diesen Daten kann das Verbrauchsprofil eines Haushalts erstellt werden. Mit Hilfe von Funksteckdosen werden Elektrogeräte vom Sunny Home Manager ein- und ausgeschaltet d.h. gezielt gesteuert.

Sunny Backup für die Optimierung der Energiespeicherung

Das Gerät Sunny Backup von SMA regelt das Batteriemanagement und kann ein Gebäude falls nötig komplett autark mit Strom versorgen. Überschüssiger Strom aus der Kleinwindanlage oder PV-Anlage wird in der Batterie gespeichert. Eine Einspeisung ins öffentliche Netz erfolgt erst dann, wenn die Batterie vollgeladen ist und Elektrogeräte den Strom nicht verbrauchen können. Wenn kein Strom durch Wind oder Sonne erzeugt wird, erfolgt das Entladen der Batterie. Ein Strombezug aus dem Netz erfolgt demnach nur, wenn weder Batterie noch Solar- und Windkraftanlage die Stromversorgung gewährleisten können.

Bestandteil des Sunny Backup Systems ist die Automatic Switch Box. Die beiden Geräte können im Falle eines Netzausfalls ein autarkes Inselnetz aufbauen. Die angeschlossenen Sonnen- und Windgeneratoren werden dann vom öffentlichen Netz genommen und auf das eigene Inselsystem geschaltet.

Die Kombination des Sunny Backup Systems mit einer Kleinwindanlage wird in der folgenden Abbildung verdeutlicht.

SMA Sunny Backup mit Kleinwindkraftanlage

Sunny Home Manager und Sunny Backup können in Kombination eingesetzt werden, um eine Maximierung des Eigenverbrauchs zu gewährleisten.

 

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