Wie können private Photovoltaik-Batteriespeicher einen Nutzen für das gesamte Stromsystem leisten?

Der Ausbau von Photovoltaik (PV) - Batteriesystemen in Privathaushalten schreitet in großen Schritten voran – auch dank der Förderungen durch die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Die Batterie solcher PV-Systeme wird dabei heute meist dazu eingesetzt, den Eigenverbrauch des Haushalts aus der PV-Anlage zu maximieren. Heißt: Die Verbraucherinnen und Verbraucher wollen in erster Linie  Strom für den eigenen Haushalt produzieren. Die Auswirkungen einer solchen dezentralen Speichernutzung auf das gesamte Stromsystem sind mittlerweile Gegenstand vieler Debatten im Stromsektor. Wir haben uns im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts die Auswirkungen dieser Speicher auf das Stromsystem angesehen und Lösungsansätze zur verbesserten Einbindung der Speicher herausgearbeitet. Dieser Blogbeitrag fasst das Wesentliche für einen guten Einstieg in die Thematik zusammen.

Zum Stand der Dinge

• Der Ausbau der Photovoltaik-Speichersysteme erfolgt derzeit in einem schnellen Tempo. Ende April 2017 waren 61.300 Batteriespeicher  mit  einer  nutzbaren  Speicherkapazität  von  400  Megawattstunden in Deutschland installiert.
• Der Einsatz der Speichersysteme erfolgt derzeit meist zur Maximierung des Eigenverbrauchs. Die mittägliche Spitze der PV-Erzeugung wird eingespeichert. In den Abendstunden, wenn die Bewohner Strom benötigen, nutzen diese den gespeicherten Strom.
• Diese Betriebsweise der Speicher kann dazu führen, dass hohe Einspeisespitzen der PV-Anlagen bleiben und die Einspeisung in das Netz sehr schnell ansteigt, nämlich wenn die Speicher voll geladen sind und die PV-Anlage dann plötzlich in das Netz statt in den Speicher einspeist.
• Die technischen Netzanschlussbedingungen sowie die Förderbedingungen der KfW tragen jedoch schon heute dazu bei, dass diese Belastungen des Stromverteilnetzes durch die Speicher verringert werden.

Das Problem

• Durch die Nutzung von Batterien zur Eigenverbrauchsmaximierung geht Strom, der durch Photovoltaik-Anlagen erzeugt wurde durch Umwandlungsverluste verloren. Das macht immerhin etwa zehn Prozent aus. Dabei könnte dieser Strom, Erzeugung aus fossilen Kraftwerken an anderer Stelle ersetzen.
• Die Besitzer von Photovoltaik-Speichersystemen zahlen auf den selbst erzeugten und verbrauchten Strom keine Netzentgelte, obwohl die Kapazität des Netzanschlusses von ihnen in sonnenarmen Stunden in vollem Umfang in Anspruch genommen wird. Diese vermiedenen Netzentgelte müssen von den anderen Netznutzern übernommen werden.
• Für die Deckung der deutschen Stromnachfrage mit erneuerbaren Energien benötigen wir möglichst alle geeigneten Dachflächen zur Erzeugung von PV-Strom. Zum Teil führt der Fokus auf die Maximierung des Eigenverbrauchs jedoch dazu, dass nur ein Teil des Daches mit PV-Kollektoren bedeckt wird.

Lösungsansätze

• Insbesondere öffentlich geförderte Batteriespeicher in Haushalten sollten dem Elektrizitätsnetz aber auch dem gesamten Stromsystem nutzen. Es wird eine standardisierte digitale Schnittstelle benötigt, die eine Anbindung an Strommärkte und den Netzbetrieb ermöglicht.
• Entsprechende Anreize müssen entwickelt werden, um sicherzustellen, dass diese Batterien auch einen Nutzen für das Gesamtsystem haben. Diskutiert werden hier dynamische, netzpunkt- und netzzustandsabhängige Anreize für den Betrieb des Speichers.
• Finanzielle Vorteile durch Maximierung des Eigenverbrauchs sollten nicht der alleinige Anreiz für den PV-Ausbau sein, weil sonst die Gefahr besteht, dass nur Teile des Dachpotenzials genutzt werden.
• Die Befreiung von Netzentgelten und Umlagen auf eigenverbrauchten Strom kann mittelfristig bei netz- und systemdienlichem Einsatz von Batteriespeichern zur Vermeidung kritischer Netz oder Systemzustände fortgeführt werden. Perspektivisch sollte eine Befreiung jedoch nur in Stunden gelten, in denen Speicher das System unterstützen, da davon auszugehen ist, dass auch von Haushalten mit PV-Speichersystem das Stromnetz in sonnenarmen Zeiten genutzt wird. Ansonsten steht den Umverteilungseffekten nur ein geringer Nutzen im Gesamtsystem gegenüber.

Christoph Heinemann

ist Experte für die Transformation des Stromsystems im Rahmen der Energiewende und arbeitet als Senior Researcher im Bereich „Energie & Klimaschutz“ am Standort Freiburg.

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Weitere Informationen

Pressemeldung „Energiewende im Haushalt? Neues Beratungstool für Batteriespeicher jetzt online“des Öko-Instituts Beratungstool „Stromspar-Speicherrechner“ und Informationsbroschüre „Einsatz und Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Batteriespeichern in Kombination mit Stromsparen“ auf EcoTopTen, der unabhängigen Verbraucherplattform des Öko-Instituts Studie "Einsatz und Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Batteriespeichern in Kombination mit Stromsparen - Ergebnisse aus dem BMBF-geförderten Verbundprojekt BuergEn „Perspektiven der Bürgerbeteiligung an der Energiewende unter Berücksichtigung von Verteilungsfragen" des Öko-Instituts