Energiemonitoring für PV-Anlagen Die PV-Anlage als Teil des Energiesystems

Die dezentrale Erzeugung von Energie ist für Unternehmen wichtiger denn je und wird zum immer größeren Wettbewerbsfaktor. Eine sehr beliebte Form davon sind Photovoltaik-Anlagen – und das völlig zurecht, gerade im Hinblick auf die steigenden Stromkosten und die damit verbundene kurze Amortisationszeit.

Beim Nutzen einer PV-Anlage für das Unternehmen spielt aber nicht nur ihre Größe und Leistung eine Rolle. Um die Vorteile zu maximieren, ist eine detaillierte Kenntnis des Energieverbrauchs des Unternehmens sowie der Stromerzeugung der Anlage erforderlich. Softwarebasiertes Energiemonitoring liefert die dafür notwendigen Daten, die automatisiert erfasst, analysiert und aufbereitet werden. Daher profitieren nahezu alle Bereiche des Energiemanagements eines Unternehmens davon, wenn eine solche Energiemonitoring-Software Teil des Energiemanagement-Systems ist.

Warum ein softwarebasiertes Energiemonitoring bei der PV-Anlagenplanung helfen kann und welchen Nutzen das später für den effiziente Einsatz der erzeugten Energie im dezentralen Energiesystem mit sich bringt, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Vorteile von Energiemonitoring ergeben sich im gesamten Lebenszyklus einer PV-Anlage:

• Richtige Konzeption und Dimensionierung

• Optimierte und effiziente Nutzung der erzeugten Energie vor Ort

• Leistungsanalyse (auch im Hinblick auf Nachhaltigkeit und CO₂-Bilanz)

Die richtige Konzeption und Dimensionierung einer PV-Anlage für Unternehmen

Damit ein möglichst kurzer ROI gewährleistet ist, sollte eine geplante PV-Anlage vor allem das Kriterium bedarfsgerecht erfüllen. Dafür ist vor allem die Betrachtung von zwei Seiten relevant: Welche Möglichkeiten und Voraussetzungen für die Errichtung einer Anlage sind vorhanden und welche Menge an Energie benötigt das Unternehmen? Entscheidend ist die Schnittmenge beider Seiten.

Verbrauchs- und Lastprofil als Ausgangspunkt für die richtige Dimensionierung

Die genauen Daten, was ein Unternehmen an Strom verbraucht, sind für die Berechnung der zu erwartenden Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage grundlegend. Außerdem wichtig für deren Leistungsauslegung ist das Lastprofil auf Basis von 15-Minuten-Werten. Dies stellt vor allem für die Konzeptionsarbeit des Anlagenbauers eine wichtige Datengrundlage dar. Die Visualisierung über die Lastganganalyse und die Dauerkennlinie sind hier besonders nützlich, da sie die Daten – von der Grundlast bis zu den Lastspitzen – sehr anschaulich aufbereiten.

Ein digitales Energiemonitoring erleichtert die Planung einer neuen Anlage hier maßgeblich. Denn alle erforderlichen Daten werden zentral im System verwaltet und stehen daher in Sekunden zur Verfügung – bereits aufbereitet in die gewünschte Visualisierungsform. Erfasst ein Unternehmen die Energiedaten nicht selbstständig, ist es auf die Auskunft des Netzbetreibers oder des Stromversorgers angewiesen.

Diese Daten, welche in der Regel als Excel-basierter Rohdatensatz geliefert werden, müssen dann aber erst noch aufbereitet werden, bevor Visualisierungen wie die Lastganganalyse oder die Dauerkennlinie erzeugt werden können. Mit einem eigenen Monitoring spart das Unternehmen also im wahrsten Sinne wertvolle Zeit bis zur Eigenstromproduktion.

Aktuelle und zukünftige Anforderungen im Energiemanagement berücksichtigen

Für die Abklärung der Möglichkeiten und Voraussetzungen der Errichtung einer PV-Anlage müssen zum Beispiel Aspekte wie geeignete Flächen für die PV-Anlage (bei Aufdachanlagen: statische Voraussetzungen!) oder Netzanschlusskapazitäten berücksichtigt werden. Diese Faktoren werden dann dem gegenübergestellt, was das Unternehmen tatsächlich an Strom verbraucht – und zwar auch mit Blick auf die Zukunft.

Vor allem, wenn eine vollständige Eigennutzung des Stroms der PV-Anlage beabsichtigt ist, sind neben den bestehenden Verbräuchen und Auslastungen auch die zukünftigen Entwicklungen bei der Konzeption der PV-Anlage zu berücksichtigen. Soll zum Beispiel eine umfassende Ladeinfrastruktur für Lieferfahrzeuge geschaffen werden – und seien es „nur“ zwei Ladesäulen mit Ladeleistungen von bis zu 50 kW – kann sich das auf den Stromverbrauch und insbesondere auf die maximale Auslastung auswirken.

Gleiches gilt beispielsweise für produzierenden Unternehmen bei der Anschaffung neuer, energieintensiver Maschinen und Anlagen. Die datenbasierte Analyse der Ist-Situation liefert dafür die Informationen, wo aktuell die Auslastungen liegen. Auf Basis der zu erwartenden Leistung der PV-Anlage kann diese entsprechend zur Lastreduzierung beitragen.

Eigennutzung oder Vermarktung von Stromüberschüssen durch die PV-Anlage?

Im Hinblick auf steigende Strompreise kam früher bei der Planung öfter auch die Frage auf, ob es sich lohnt mehr Strom als das Unternehmen selbst benötigt zu erzeugen, um den Überschuss verkaufen zu können. In Anbetracht der explodierenden Strompreise in den letzten Monaten lässt sich mittlerweile sagen, dass es durchaus sinnvoll ist, eine größere Anlage als für den Eigenverbrauch zu planen.

Berücksichtigt werden müssen dann hier natürlich die deutlich höheren Investitionskosten, damit sich die Direktvermarktung über einen entsprechenden Anbieter lohnt. Aktuelle Direktvermarktungspreise (Sommer 2022) liegen bei circa 20 Cent pro kWh. Bei circa 7 Cent, die für die selbst produzierte kWh an Kosten anfällt, bleiben demnach noch circa 13 Cent Gewinn pro kWh.

Aber auch die Wirtschaftlichkeit mit einem Fokus auf den Eigenverbrauch des Stroms aus der eigenen PV-Anlage ist gegeben. Dazu ein Rechenbeispiel einer PV-Aufdachanlage (tatsächliche Werte eines Kunden, Stand 2021):

• PV-Anlagenleistung: 329,56 kWp; Spezifischer Jahresertrag (durch örtliche Gegebenheiten): 880,59 kWh pro kWp

• Erzeugte Strommenge: 290.243 kWh pro Jahr

• Eigenverbrauch: 247.365 kWh pro Jahr ➔ Eigenverbrauchsanteil von 85,2 Prozent

• Netzeinspeisung: 42.878 kWh pro Jahr

• Einspeisevergütung für den Überschussstrom: circa 0,65 Euro/kWh

• Stromgestehungskosten (= Kosten für die Erzeugung): 0,0637 Euro/kWh

• Kosten für regulär bezogenen Strom: circa 0,21 Euro/kWh

• Gesamte Investitionskosten: 295.000 Euro

• Amortisationsdauer: 6,6 Jahre

Durch die seitdem deutlich gestiegenen Strompreise ist die Einspeisevergütung mittlerweile deutlich höher, weshalb die Amortisationszeit in 2022 nochmals kürzer ausfallen würde. Bei einer Nutzungsdauer von 25 Jahren und mehr lässt sich also sagen, dass sich auch eine PV-Anlage hauptsächlich für den Eigenbedarf durchaus lohnt!

Die PV-Anlage im Betrieb: Gezielte Optimierung des Energieeinsatzes

Nachdem die PV-Anlage nach sorgfältiger Planung und Konzeptionierung auf Basis sämtlicher Erzeugungs- und Verbrauchsdaten erfolgreich in Betrieb genommen werden konnte, geht es weiter mit der Optimierung des Stromverbrauchs und -einsatzes des Unternehmens. Richtig in das Energiesystem integriert kann die PV-Anlage maßgeblich zur Steigerung der Energieeffizienz beitragen, indem die Eigenverbrauchsquote verbessert wird. Insbesondere in sonnigen Phasen liefert eine Anlage, welche auf den Eigenverbrauch ausgelegt ist, einen beträchtlichen Teil des Energiebedarfs. Das birgt großes Potenzial für die Reduzierung von teuren Lastspitzen.

Im Zusammenhang mit der Lastoptimierung ist auch das Thema Stromspeicher interessant, wodurch ebenfalls die Eigenverbrauchsquote der Stromerzeugung optimiert werden kann. Da ein Speicher aber wie die PV-Anlage selbst mit einer größeren Investition verbunden ist, helfen auch hier die Daten aus dem Energiemonitoring bei den zu treffenden Entscheidungen. Zum Beispiel:

• Welcher Speicher mit welchen Eigenschaften (Kapazität und Leistung) macht am meisten Sinn für den geplanten Einsatzzweck?

• Welche Lasten und Verbräuche lassen sich bereits vor Anschaffung für den Einsatzzweck des Speichers datenbasiert identifizieren?

Antworten auf diese Fragen sowie Ansatzpunkte für die Lastoptimierung finden sich in der Energiemonitoring-Software. Den anschließenden Gesamtüberblick über das Energiesystem aus Speicher, PV-Anlage und den einzelnen Verbrauchsstellen bildet das Energiemonitoring ebenso ab, wodurch ohne Aufwand eine umfassende Transparenz zu eigenem Energieverbrauch und eigener Energieerzeugung entsteht.

Dokumentation der Energie- und CO₂-Einsparungen einer PV-Anlage im Energiemanagement-System

Stimmen die Werte in der Wirtschaftlichkeitsberechnung, die vor dem Bau der PV-Anlage gemacht wurde, mit der tatsächlichen Anlagenleistung überein? Wenn die Anlage in die automatisierte Energiedatenerfassung im Energiemanagement-System integriert ist, lässt sich diese Frage sehr einfach beantworten. Denn alle benötigten Werte für den Soll-Ist-Abgleich liegen zentral im System vor und können laufend und ohne Aufwand abgerufen werden.

Der detaillierte Überblick über die Leistung der PV-Anlage ist auch für den Nachweis von CO₂-Einsparungen sehr wichtig. Die Erfassung des CO₂-Fußabdrucks sowie die Erstellung einer CO₂-Bilanz wird für Unternehmen zunehmen zum Standard. Natürlich muss hier auch die selbst erzeugte Energie aus der eigenen PV-Anlage berücksichtigt werden. Schließlich ist die Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen eine der zentralen Möglichkeiten, um CO₂-Emissionen zu vermeiden. Die für die Amortisationsdauer oben vorgestellte Anlage mit knapp 330 kWp Leistung spart für das Unternehmen beispielsweise jährlich 107 Tonnen CO₂ ein (CO₂-Faktor Strommix Deutschland 2021: 420gCO₂/kWh versus 50gCO₂/kWh für PV Strom).

Ist ein automatisiertes Energiemonitoring der Anlage im Energiemanagement-System eingerichtet, können die CO₂-Einsparungen automatisiert abgeleitet und quantifiziert werden. Die detailliert vorliegenden Daten erleichtern die Übertragung in die CO₂-Bilanz des Unternehmens und darüber hinaus können die Einsparungen von Energie und Emissionen anschaulich visualisiert werden.

Energiemonitoring als Basis zur Effizienzsteigerung

PV-Anlagen können eine zentrale Rolle im Energiesystem eines Unternehmens und seiner Energieversorgung einnehmen – vorausgesetzt sie sind entsprechend geplant und eingebunden. Das setzt eine fundierte Datenbasis voraus, welche aber mit einem digitalen, automatisierten Energiemonitoring stets vorhanden ist. Diese Transparenz im Energieverbrauch hilft maßgeblich bei der effizienten Entwicklung des Energiesystems eines Unternehmens. Dann kann auch das volle Potenzial einer PV-Anlage für die Steigerung der Energieeffizienz und der Senkung der CO₂-Emissionen ausgeschöpft werden.