Schon seit vielen Jahren investieren Landwirte in die Photovoltaik. Angesichts steigender Strompreise und gleichzeitig fallender Kosten für Solaranlagen ergibt sich die Wirtschaftlichkeit auch im Agrarsektor schon seit Längerem aus dem Verbrauch des selbst produzierten Solarstroms. Die Rechnung ist einfach. „Die Energieversorger berechnen den Landwirtschaftsbetrieben derzeit zwischen 23 und 25 Cent pro Kilowattstunde für den Strom aus dem Netz. Mit der Photovoltaik auf dem Dach kann man den Strompreis auf bis zu sieben Cent pro Kilowattstunde senken”, sagt Marco Ledic.
Er ist Countrymanager für den deutschen Markt von Solaredge. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Israel hat eine ganz eigene Lösung entwickelt, um das Maximum an Strom aus der Solaranlage herauszuholen und so die selbst produzierte Energie zu nutzen. Wie diese Lösung aussieht und welche Vorteile sie hat, hat Marco Ledic den Teilnehmern des Webinars „Stromernte vom Dach” erläutert, das Solaredge zusammen mit der Redaktion der photovoltaik und der Deutschen Landwirtschaftsgesellschaft (DLG) veranstaltet hat.
Ertrag maximieren
Die Technologie besteht aus Leistungsoptimierern. Das sind kleine Tuner, die unter den Solarmodulen installiert werden. Voraussetzung ist, dass die Module nicht aktiv geerdet werden müssen, wodurch die Lösung vor allem für kristalline Module geeignet ist. Die Optimierer werden, in Reihe geschaltet, mit dem Wechselrichter von Solaredge verbunden. „Die Optimierer sorgen für den maximalen Ertrag der Anlage”, sagt Marco Ledic. Sie regeln die Module so ein, dass am Wechselrichter immer eine feste Spannung ankommt..
Wird ein Modul verschattet, sinkt dessen Leistung. Ohne Optimierer und mit herkömmlicher Leistungselektronik würde der Wechselrichter einen neuen maximalen Leistungspunkt (MPP) des Strings einstellen. Der wird vom verschatteten Modul bestimmt, das aber die geringste Leistung hat. Die gesamte Leistung des Strings sinkt auf das Niveau des verschatteten Moduls.
Der Optimierer hingegen regelt ein verschattetes Modul so ein, dass es die für diese Situation maximale Leistung erreicht. Gleichzeitig bekommen alle anderen Optimierer eine Information über den Leistungsabfall des verschatteten Moduls und reagieren darauf.
Foto: Velka Botička
Feste Spannung am Wechselrichter
Denn damit am Wechselrichter wieder die vorgesehene Festspannung ankommt, erhöhen die Leistungsoptimierer der unverschatteten Module ihre Ausgangsspannung. Damit sinkt die Leistung des gesamten Strings nicht auf das Niveau des schwächsten Moduls, sondern nur um die tatsächlichen Leistungseinbußen durch die Verschattung. Denn alle anderen Module produzieren weiterhin mit maximaler Leistung.
Alle Richtungen in einem String
Dadurch steigen nicht nur die Erträge von unverschatteten Anlagen um etwa drei Prozent, was über eine Laufzeit von 20 Jahren bei der für Landwirtschaftsbetriebe üblichen Anlagengröße viel ausmacht. „Die Technologie macht es auch möglich, die vorhandenen Dachflächen besser auszunutzen und Anlagen in teilverschattete Bereiche zu bauen”, sagt Marco Ledic. „Es können sogar Module mit unterschiedlichen Ausrichtungen in einem String zusammengefasst werden.”
Außerdem wird der sogenannte Modulmismatch – die Verschaltung von Paneelen unterschiedlicher Leistung in einem String – irrelevant. Das ist ein häufiger Installationsfehler und ein Grund dafür, warum Anlagen nicht die prognostizierten Erträge liefern.
Alle Brandschutznormen erfüllt
Das ist vor allem in der Landwirtschaft wichtig. „Denn die Betriebe haben einen sehr hohen Stromverbrauch für Heizungen, Lüftungs-, Fütterungs- und Melkanlagen oder zur Kühlung der Produkte“, sagt Ledic. Jede Kilowattstunde, die die Landwirte für den aktuellen Gestehungspreis der Photovoltaik selbst produzieren können, senkt die Stromrechnungen der Betriebe.
Die Optimierer haben noch weitere Vorteile. Sie stehen in ständigem Austausch mit dem Wechselrichter. Wenn die Kommunikation zusammenbricht, weil etwa der Wechselrichter abgeschaltet wurde, fährt sofort jeder Optimierer auf eine Schutzkleinspannung von einem Volt herunter. Auf diese Weise werden alle Sicherheitsnormen unter anderem bezüglich des Brandschutzes erfüllt. Neben dieser Safe-DC-Funktion schützt der Wechselrichter mit seiner integrierten Lichtbogenerkennung auch aktiv und vor allem präventiv vor Bränden.
Durch die permanente Kommunikation mit dem Wechselrichter können die Optimierer zudem Informationen über den Betriebszustand des angeschlossenen Moduls senden. So kann der Betreiber oder der Handwerker, der die Anlage wartet, in der App von Solaredge sehen, wenn ein Modul nicht wie vorgesehen funktioniert. Das spart die aufwendige, stundenlange Fehlersuche, wenn die Anlage nicht die prognostizierte Leistung liefert.
Foto: Solaredge
25 Jahre Garantie
Ein solches Monitoring der Solaranlagen bis auf die Modulebene ist mit der herkömmlichen Wechselrichtertechnologie aufwendig und entsprechend teuer. Zudem werden eventuell anfallende Reparaturen preiswerter und auftretende Fehler werden schneller erkannt, was der Anlagenverfügbarkeit und damit dem Ertrag zugutekommt.
Damit der Investor diesbezüglich auch auf der sicheren Seite ist, gibt Solaredge eine Produktgarantie von 25 Jahren auf die Leistungsoptimierer. Auch die Garantie von zwölf Jahren auf die Wechselrichter muss man sich bei anderen Herstellern teuer erkaufen. Für einen geringen Aufpreis ist sogar einen Verlängerung auf 20 Jahre möglich.
Die Garantien kann Solaredge geben, weil das Unternehmen seine Produkte auf extreme Bedingungen zugeschnitten hat, wie sie auch in Landwirtschaftsbetrieben häufig vorkommen. Extreme Umweltbedingungen wie Temperaturen über 60 Grad Celsius, teilweise hohe Luftfeuchtigkeit und Staubbelastung oder hohe Ammoniakkonzentrationen sind keine Seltenheit in Ställen, Scheunen und Lagerhallen. „Die Elektronik muss entsprechend dagegen geschützt sein”, betont Ledic.
Gesamtpreis vergleichen
So hat Solaredge als einer von wenigen Herstellern seine Produkte unter anderem einem Ammoniaktest unterzogen. „Die Wechselrichter und Optimierer werden dabei mehrfach mit sehr starken Ammoniaklösungen besprüht und danach noch einem Schlagtest unterzogen, um die Bedingungen in Stallungen zu simulieren”, erklärt Ledic. „Die Wechselrichter müssen hinterher immer noch den Normen der Schutzklasse IP 65 und die Optimerer der Schutzklasse IP 68 entsprechen.”
All diese Vorteile in Kombination mit den Garantien, die Solaredge gibt, machen das System wirtschaftlich. „Der Investor sollte dabei nicht die Kosten für die einzelnen Komponenten auflisten und vergleichen, sondern sich den Preis der angeschlossenen Anlage ansehen”, rät Ledic. „Dann wird das System mit allen Vorteilen, angefangen beim Monitoring auf Modulebene über die Safe-DC-Funktion, die Lichtbogenerkennung und die langen Garantiezeiten, sogar preiswerter als ein System mit herkömmlicher Wechselrichtertechnologie.”
Bestandsanlagen nachrüsten
Dazu kommen noch die geringeren Wartungskosten aufgrund der schnellen Fehlersuche und der permanenten Überwachung auf Modulebene. Außerdem ist die Installation einfacher. Abgesehen vom ausgeschlossenen Modulmismatch können die Handwerker aufgrund des Prinzips der Festspannung am Wechselrichtereingang mehr Paneele in einem String zusammenfassen. Das spart viele Kabel.
Das System kann auch in Bestandsanlagen installiert werden. Dadurch wird es zu einer guten Lösung, um solche Generatoren auf den Eigenverbrauch umzustellen – etwa wenn die Förderung durch das EEG wegfällt. Das wird in den nächsten Jahren vor allem viele Landwirte betreffen, die in den ersten Jahren nach Inkrafttreten des EEG ihre Anlagen errichtet haben und deren Laufzeit die vorgesehenen 20 Jahre erreicht. Steht eine Umrüstung zur Debatte, rät Marco Ledic immer zu einem kompletten Systemumstieg. Nur so können die Betreiber auch alle Sicherheitsfunktionen des Systems von Solaredge nutzen. Die Leistungsoptimierung funktioniert zwar auch mit einem Fremdwechselrichter.
Mehr Eigenverbrauch mit Speichern
Aber nur mit dem Umrichter von Solaredge bekommt der Betreiber alle Vorteile, die die Lösung zu bieten hat. Denn ohne zusätzliche Kommunikation wird das Monitoring auf Modulebene oder die Safe-DC-Funktion mit einem Fremdwechselrichter nicht funktionieren.
Immer häufiger werden auch Speicher für den Umstieg auf den Eigenverbrauch wichtig. So ist in der Milchwirtschaft die Unabhängigkeit von der Tageszeit wichtig, da die Tiere häufig morgens gemolken werden, wenn die Sonne noch nicht scheint. Mit einem Speicher können das die Landwirte dann ebenfalls mit dem eigenen Solarstrom erledigen.
Speichernachrüstung ist möglich
Das System von Solaredge ist grundsätzlich auch auf die Integration eines Speichers ausgelegt. So können an die einphasigen Geräte Hochvoltbatterien von LG Chem angeschlossen werden. Die auch für Landwirtschaftsbetriebe relevanten dreiphasigen Speicherwechselrichter arbeiten mit den Niedervoltspeichern von LG Chem und BYD zusammen. Die Speicher werden grundsätzlich auf der Gleichstromseite angeschlossen. Allerdings ist auch eine Nachrüstung auf der Wechselstromseite möglich, wenn der Landwirt auf den Eigenverbrauch umsteigen will.
Foto: Krannich Solar
Webinare
Verpasst? Dann schauen Sie einfach rein!
Unsere Fachwebinare stehen Ihnen online als Präsentation zur Verfügung:
Solartektor
Fehlersuche mit dem Laser (in Kooperation mit Solar Age):
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Dachintegration mit Easy-In (in Kooperation mit Haustec und Solar Age):
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Eigenstrom für Landwirte (in Kooperation mit Haustec):
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