topplus Batterie zur Eigenversorgung

Post-EEG-Anlage mit Speicher für den Eigenverbrauch – So gehen Sie vor

Viele Leser haben ältere Photovoltaikanlagen auf dem Dach, deren EEG-Vergütung demnächst ausläuft. Anhand von einem Beispiel erläutert Josef Neiber (LfL), was bei der Planung zu beachten ist.

Lesezeit: 7 Minuten

Gerade in der Landwirtschaft gibt es viele Photovoltaikanlagen auf Wohnhaus- und Stalldächern, die das Ende der 20-Jährigen EEG-Laufzeit erreichen oder bereits erreicht haben. Bei niedrigem Börsenstrompreis und hohen Strombezugskosten liegt es auf der Hand, diesen Strom für den eigenen Betrieb selbst zu nutzen.

Da es in der Praxis eine Vielzahl an Anlagengrößen, Inbetriebnahmejahren und Verbrauchsprofilen der Betriebe gibt, stellen wir hier ein reales Beispiel aus der Praxis vor, das stellvertretend für viele andere sein kann und aufzeigt, wie man bei der Planung vorgehen sollte.

Die Beispielanlagen

Unser Beispielbetrieb besitzt zwei Photovoltaikanlagen:

  • Anlage 1 mit 22 kWp und Südausrichtung ist 2004 als Volleinspeiseanlage ans Netz gegangen, die Förderung ist im vergangenen Jahr ausgelaufen. Der Ertrag liegt bei 1.000 kWh/kWp.

  • Anlage 2 mit 10 kWp und Nord-Ost-Ausrichtung (750 kWh/kWp) ist eine Eigenverbrauchsanlage mit Überschusseinspeisung, die 2011 in Betrieb gegangen ist. Rund 40 % des mit Anlage 2 erzeugten Stroms speist der Betrieb ein und erhält 28,74 ct/kWh als Vergütung. Die anderen 60 % (4.500 kWh) verbraucht er selbst und erhält dafür als Eigenverbrauchsbonus 14 ct/kWh. Diesen Bonus gab es beim EEG 2009.

Seine Zukunftspläne: Künftig möchte er mehr Solarstrom selbst nutzen. Der Gesamtverbrauch im Betrieb liegt pro Jahr bei 16.000 kWh.
Hieraus ergeben sich folgende Fragen:

  • Welchen Strom aus welcher Anlage sollte er zur Eigenstromversorgung nutzen?

  • Wie groß müsste ein Batteriespeicher sein?

  • Welche Steuerungstechnik ist nötig, damit der Speicher die Mittagsspitze aufnehmen kann und nicht  vormittags schon voll ist?

Welche Anlage für den Eigenverbrauch?

Mit der ersten Anlage produziert unser Beispielbetrieb im Jahr rund 22.000 kWh. Für diese Anlage erhält er keine Förderung nach dem EEG 2004 mehr, das bei der Inbetriebnahme ausschlaggebend war. „Was Betriebe mit diesen Anlagen aber beachten sollten: Nach dem EEG 2021 bzw. 2023 gibt es die Möglichkeit einer Anschlussvergütung (diese Option greift automatisch, wenn keine andere Vermarktungsform gewählt wird). Dabei erhalten sie für jede eingespeiste Kilowattstunde Strom, gestaffelt nach der Anlagengröße (bis 10 kWp, 10 bis 40 kWp, 40 bis 100 kWp) bis Ende 2032 eine Vergütung von maximal 10 ct/kWh vom Netzbetreiber“, sagt Josef Neiber, Energieexperte am Institut für Landtechnik und Tierhaltung (ILT) der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL). Dabei liegt der Vergütungssatz für Volleinspeisung etwas höher als für Anlagen mit Überschusseinspeisung.

Die Anschlussvergütung wird jedes Jahr auf Basis der in Deutschland vermarkteten PV-Strommenge und entsprechenden Börsenpreise berechnet und auf der Seite der Übertragungsnetzbetreiber veröffentlicht. Die Vergütungssätze lagen bei etwa 7 ct/kWh im Jahr 2023, aber nur noch bei 3-4 ct/kWh im Jahr 2024. „Bei diesen Werten wird die Wirtschaftlichkeit schon knapp, weil man ja auch einen gewissen Betrag zurücklegen sollte für Reparaturen oder Ersatzinvestitionen wie z.B. in einen neuen Wechselrichter“, sagt Neiber. Zudem fallen laufende Kosten für Reinigung, Versicherung usw. auf. Erst oberhalb von 4 ct/kWh kann die Einspeisung seiner Erfahrung nach wirtschaftlich sein.

Bei der zweiten Anlage profitiert der Betrieb von der zusätzlichen Vergütung für den Eigenverbrauch. „Weil er damit auch rund 4.500 kWh Strom nicht kaufen muss, ist die EEG-Regelung in diesem Fall sehr attraktiv. Da er wegen der Inbetriebnahme 2011 erst 2031 aus dem EEG läuft und damit noch sechs Jahre Restlaufzeit hat, sollte er die Förderung auch weiterhin nutzen“, lautet Neibers Rat.

Auslegung Batteriespeicher

Bei der Auslegung des Batteriespeichers ist entscheidend, für welches Produktionsverfahren er gedacht ist. Schon bei der Milchviehhaltung hat man unterschiedliche Lastprofile, je nachdem, ob der Betrieb bei einem Melkstand und zwei Melkzeiten früh morgens und abends hohe Verbrauchsspitzen hat oder ein automatisches Melksystem nutzt, bei dem der Stromverbrauch rund um die Uhr relativ gleichmäßig hoch ist. Ein schweinehaltender Betrieb mit zwangsbelüfteten Anlagen dagegen hat gerade im Sommer meist ab vormittags um zehn Uhr einen höheren Verbrauch. „Dieser Verbrauch steigt parallel zur Stromerzeugung der Photovoltaikanlage an, weshalb hier höhere Eigenverbrauchsquoten auch ohne Speicher möglich sind“, erklärt der Energieberater.

Zur Abschätzung des möglichen Eigenverbrauchs in Abhängigkeit von der Solaranlagengröße und der Speicherkapazität hat Neiber zusammen mit anderen Energieberatern in der KTBL-Arbeitsgruppe „Stromspeicher“ verschiedene Faustzahlen erhoben, die demnächst in der Neuauflage des KTBL-Heftes Nr. 110 „Strom speichern, Eigenstromverbrauch optimieren“ erscheinen sollen.

In den folgenden Berechnungen wird aufgrund der Verständlichkeit nur die Erzeugung der PV-Anlage 1 berücksichtigt.

Hier ein Beispiel für einen Milchviehstall mit Fischgrätenmelkstand (2x8):

  • Die Jahresstromerzeugung der ausgeförderten Anlage 1 unseres Beispielbetriebs beträgt 22.000 kWh. Das Verhältnis Solarstromproduktion zum Jahresstromverbrauch 22.000 kWh : 16.000 kWh) wäre in diesem Fall ca. 1,4. Ohne Batteriespeicher könnte dieser Betrieb unter diesen Umständen ungefähr 27 % des Stroms selbst verbrauchen bzw. 40 % des Strombedarfs mit der Solaranlage decken.

  • Installiert der Betrieb einen Batteriespeicher, steigt der Eigenverbrauchsanteil. Wie hoch dieser ist, hängt vom Verhältnis der Nutzkapazität des Speichers (in kWh) und des Stromverbrauchs (MWh) ab. Geht man von einem Verhältnis 1:1 aus, müsste der Speicher (bei 16.000 kWh Jahresstromverbrauch, also 16 MWh) 16 kWh Nutzkapazität haben. In diesem Fall läge die Eigenverbrauchsquote bei 49 %, der Autarkiegrad bei 72 %. Das bedeutet: Der Betrieb müsste nur noch 28 %, also rund 4.500 kWh an Strom dazukaufen.

  • Bei einem Milchviehbetrieb mit automatischem Melksystem wäre unter diesen Umständen der Eigenverbrauch ohne Speicher bei 28 %, mit Speicher (Verhältnis auch 1:1) bei 50 %, der Autarkiegrad ohne Speicher bei 42 %, mit Speicher bei 73 %.

  • Bei einem Schweinemastbetrieb läge der Eigenverbrauchsanteil ohne Speicher bei 30 %, mit Speicher bei 53 %. Der Autarkiegrad würde in diesem Fall ohne Speicher bei 45 % liegen, mit Speicher bei 77 %.

Was das Ergebnis beeinflusst

Bei der Eigenstromnutzung gibt es zwei Strategien:

  • Möglichst viel Solarstrom selbst nutzen, also eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote. Diese Strategie empfiehlt sich im Falle unseres Beispielbetriebs, weil er mit der Anlage 1 deutlich mehr Geld sparen kann, wenn er den Strom selbst verbraucht, als er bei der Einspeisung an Vergütung erhalten würde.

  • Möglichst viel vom Strombedarf mit Solarstrom decken, also einen möglichst hohen Autarkiegrad anstreben.

Mit folgenden Maßnahmen lassen sich beide Werte verändern (unabhängig vom landwirtschaftlichen Betriebszweig):

  • Mit einem größeren Batteriespeicher im Verhältnis zum Stromverbrauch steigt die Eigenverbrauchsquote, mit einer größeren Solaranlage sinkt sie.

  • Etwas anders verhält sich der Autarkiegrad: Er steigt zwar auch mit der Größe des Batteriespeichers leicht an, aber vor allem steigt er, wenn der Betrieb mit einer größeren Solaranlage mehr Strom produziert.

„Welche Strategie, Speichergröße usw. für den Betrieb infrage kommt, hängt nicht nur vom Betriebszweig und den Kosten für Zukaufstrom und Speicher ab, sondern auch davon, wie sich der Betrieb weiter entwickelt“, erklärt Neiber. Wichtige Fragen dabei: Welche Stromverbräuche sind künftig zu erwarten, wenn z.B. ein Elektroauto, ein elektrischer Hoflader oder ein elektrisches Fütterungssystem dazu kommen? Und soll der Speicher vielleicht auch zur Überbrückung bei kürzeren Stromausfällen bis zur Inbetriebnahme der Notstromversorgung genutzt und damit von vornherein größer ausgelegt werden?

Die Steuerungstechnik

„Zur Frage, welche Steuerungstechnik zum Laden der Batterie installiert werden soll, ist zu sagen, dass viele Hersteller schon intelligente Steuerungssysteme anbieten“, weiß Neiber. Diese Energiemanagementsysteme können beispielsweise Wetterdaten für die nächsten Tage oder Wochen einbeziehen und entsprechende Prognosen erstellen. Damit kann der Betreiber das Lademanagement planen. Dazu gehört auch, dass man die Entladetiefe oder die maximale Ladehöhe festlegt.

Mit Blick auf das neue Solarspitzengesetz, nach dem der Betrieb in Stunden mit negativen Strompreisen bei neuen Anlagen ab 1.1.2025 keine Vergütung mehr erhält, kann das System via künstlicher Intelligenz auch Börsenstrompreise einbeziehen. Wenn der Betreiber nicht plant, den gespeicherten Strom als „Solarstrom“ z.B. nachts einzuspeisen, kann er den Speicher auch dazu nutzen, günstigen Netzstrom zu laden und zu nutzen. Damit wird dann auch der eingespeicherte Solarstrom zu „Graustrom“, für den er keine eigene Solarvergütung mehr erhalten würde. Aber damit kann er den Speicher ganzjährig auslasten und von sehr niedrigen Börsenstrompreisen profitieren. Auch diese Flexibilität wurde mit dem Solarspitzengesetz neu eingeführt.

Neibers Resümee: „Wer heute in intelligente Systeme investiert, kann den Betrieb für die Zukunft unabhängiger machen von Energiepreisschwankungen.“

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