Fokus 2 | 19

Solarenergie neu definiert

ABB bietet Lösungen für die Zukunft der Energie

Die Nutzung der Solarenergie gewinnt neu an Attraktivität. Die Investitionskosten haben sich deutlich verringert und kommerzielle Anlagen rechnen sich wieder besser. Zudem können immer mehr Menschen den selbst erzeugten Solarstrom durch Speicherlösungen, E-Mobilität und intelligente Steuerungen auch selbst verbrauchen.

Der überdurchschnittlich heiße und sonnige Sommer des Jahres 2018 hat nicht nur den Biergärten und Freibädern Rekordbesucherzahlen beschert, sondern auch die Stromerzeugung aus Solarenergie auf ein neues Rekordniveau gebracht: In Deutschland deckte laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) die Photovoltaik (PV) ungefähr 8,7 % des Netto-Stromverbrauchs, entsprechend 46 TWh. Das ist allerdings ein Jahresmittelwert – in der ersten Juliwoche 2018 lieferten Solarmodule mit 40 % der gesamten deutschen Netto-Stromerzeugung fast das Fünffache ihres mittleren Anteils. Zum Vergleich: Im Jahr 2012 reichte die Leistung der PV für ungefähr 5 % des Netto-Stromverbrauchs. Gemeinsam deckten die Erneuerbaren Energien in Deutschland 43 % des Netto-Stromverbrauchs ab. Die Nutzung der Windkraft trug ungefähr 21 %, Biomasse knapp 10 % bei.

Zubau zieht wieder an

Ende 2018 waren in Deutschland PV-Module mit einer Nennleistung von 45,9 GW in 1,6 Millionen Anlagen installiert. Der jährliche Zubau von Photovoltaik-Leistung, der in Deutschland 2012 mit 8,3 GWp seinen vorläufigen Höhepunkt erreicht hatte, zieht nach mehreren schwächeren Jahren auf dem Niveau von deutlich unter 2 GWp wieder an. Im Jahr 2018 wurden laut ISE 3,6 GWp neu installiert. Photovoltaik rechnet sich offensichtlich trotz der erheblich gesunkenen Einspeisevergütung wieder. Hintergrund sind die zum Teil deutlich gesunkenen Investitionskosten für die Anlagen. Mit der jüngst wieder gewachsenen Zubauleistung wurden die Ziele der Bundesregierung für 2018 erreicht. Die Ziele der Energiewende für die Nutzung der Erneuerbaren Energien bleiben dagegen in weiter Ferne. Der Koalitionsvertrag vom März 2018 sieht vor, den Anteil Erneuerbarer Energien bis zum Jahr 2030 auf 65 % des Brutto-Stromverbrauchs zu steigern. Fachleute haben errechnet, dass dazu ein stetiger jährlicher PV-Zubau von ungefähr 5 GWp notwendig wäre. Weil die Anlagen aus den Anfangsjahren des Solarbooms allmählich ans Ende ihrer Lebensdauer kommen, müssen zukünftig immer mehr Altanlagen ersetzt werden. Diese Ersatzinstallationen fallen derzeit noch kaum ins Gewicht; sie steigen jedoch an. Im vollausgebauten Zustand mit einer prognostizierten deutschlandweiten Gesamtleistung von über 200 GWp liegen sie bei einer angenommenen Nutzungsdauer von 30 Jahren laut ISE bei knapp 7 GWp pro Jahr. Demnach würde ein gleichmäßiger, jährlicher Zubau von 5 bis 7 GWp in den eingeschwungenen Zustand überleiten.

Weniger als 3 Cent pro kWh

Auch im globalen Maßstab eröffnen sich der Solarenergie immer mehr Möglichkeiten. Eine internationale Forschergruppe prognostizierte schon 2017 im Wissenschaftsmagazin Science, dass sich die installierte Solarleistung bis 2030 mindestens verzehnfachen würde. Insbesondere in klimatisch begünstigten Weltregionen sei die Sonne die günstigste Stromquelle. In Chile, Abu Dhabi und Dubai sollen Solarfelder in Kürze Strom für weniger als 3 Cent pro kWh produzieren.

„Es geht spürbar wieder aufwärts, denn die Attraktivität der Photovoltaik hat nicht nachgelassen.“

Rekordanlage ohne Förderungsbedarf

Wie sehr sich die Geschäftsmodelle auch in Mitteleuropa angesichts der immer kostengünstigeren Anlagen wandeln, zeigt ein Beispiel der EnBW: Der Energieversorger will in Brandenburg die mit 175 MWp größte Solaranlage Deutschlands bauen. Ihre Leistung wäre ausreichend, um 50.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Die Besonderheit der Anlage soll jedoch nicht nur in ihrer schieren Größe bestehen. EnBW will das Sonnenkraftwerk nicht nur ohne staatliche Förderung finanzieren, sondern es auch in absehbarer Zeit wirtschaftlich betreiben.

Martin Freyberg, Product Marketing Manager, ABB Solar GmbH, beurteilt die aktuelle Situation so: „Nach dem durch starke Förderanreize ausgelösten Boom der Solarenergie vor knapp zehn Jahren hat die Branche 2016 wegen nachlassender Förderung einen Tiefpunkt erlebt. Seither geht es spürbar wieder aufwärts, denn die Attraktivität der Photovoltaik hat nicht nachgelassen.“

Viele Betreiber von Solaranlagen nutzen den erzeugten Strom heute selbst. Dadurch umgehen sie eine wenig attraktive Einspeisevergütung und können ihre Investition mit den viel höheren Tarifen von Haushaltsstrom gegenrechnen, den sie ersetzen. Die Nutzung des selbst erzeugten Solarstroms bekommt zudem durch Elektroautos eine starke Dynamik. Ebenso gewinnen Speicherlösungen und die intelligente Steuerung von Energieerzeugung und -nutzung im Smart Home immer mehr an Bedeutung.

„Wir erleben einen Rollenwechsel der bisherigen Konsumenten: Sie werden zu Prosumern – das Kunstwort bezeichnet Marktteilnehmer, die zugleich Solarstrom produzieren und verbrauchen“, sagt Martin Freyberg. „Die frühere Einteilung – hier die Stromkunden, dort der Energieversorger – ist nicht länger richtig.“

Prosumer wollen Intelligenz

Die Prosumer-Bewegung treibt die Nachfrage nach Lösungen an, die den eigenverantwortlichen Umgang mit Energie unterstützen, Stromrechnungen senken und der Gesellschaft helfen, den Klimawandel durch niedrigere CO2-Emissionen zu mildern. Solarenergie ist hierbei ein wesentlicher Aspekt. Gleichzeitig bedeutet die Smart-Home-Revolution, dass Verbraucher heute anspruchsvoller sind und mehr Kontrolle über ihren Energieverbrauch erwarten. Prosumer wollen Solarenergie speichern und dann nutzen, wenn sie die selbst erzeugte Energie benötigen. Es ist diese Forderung nach intelligenter Steuerung, Speicherung und Konnektivität, die das wirkliche Potenzial für Solarstrom in Wohngebäuden erschließen wird.

Die Smart-Home-Revolution bedeutet, dass Verbraucher heute anspruchsvoller sind und mehr Kontrolle über ihren Energieverbrauch erwarten.

Netzdienliche Solaranlagen
„Unter den technischen Herausforderungen wird die Netzdienlichkeit von Solaranlagen in Zukunft immer wichtiger werden“, sagt Martin Freyberg. „Das bedeutet, dass Solaranlagen das Stromnetz verfügbar und stabil halten.“ Notwendig dafür sind Regelmöglichkeiten von außen, auf die die Anlagentechnik vorbereitet sein muss. Ein weiteres Qualitätsmerkmal von Solaranlagen wird sein, dass sie sich bei Schwierigkeiten nicht vom Netz trennen, sondern den bestehenden Netzfehler durchfahren. Der Betreiber erhält aus einer modernen Anlage zudem Echtzeitinformationen und Anhaltspunkte für eine vorausschauende Wartung.

Anspruchsvolle Prosumer von heute wollen ihre Energieerzeugung und ihren Verbrauch genau kontrollieren – die Energiespeicherlösung REACT 2 erfüllt zusammen mit ABB-free@home diese Anforderung.

Leistungsfähiges Portfolio

Viele der in Zukunft immer wichtiger werdenden intelligenten Funktionen sind im speziellen Portfolio an ABB-Solarlösungen bereits heute Realität. Die zentrale Rolle im Angebot von ABB spielen leistungsstarke Wechselrichter – ob für Wohngebäude, Gewerbe, Industrie oder Freiflächen. Für private Nutzer bietet ABB ein breites Portfolio an Wechselrichtern wie die kompakten, einphasigen String-Wechselrichter UNO-DM-PLUS mit AC-Leistungen von 1,2 bis 6,0 kW und Energiespeicherlösungen REACT mit 3,6 und 5,0 kW, aus denen sich Aufdach-Photovoltaik-Anlagen einfach und effizient mit hoher Zuverlässigkeit installieren lassen. Für Gewerbe- und Industriegebäude bietet ABB ein großes Sortiment an String- und Zentral-Wechselrichtern, etwa die dreiphasigen String-Wechselrichter TRIO mit AC-Leistungen von 5,8 bis 8,5 kW sowie mit 20 und 27,6 kW, die Reihe PVI mit 10 und 12,5 kW, die Geräte TRIO-TM mit 50 und 60 kW sowie die Familie PVS mit 50, 60, 100 und 120 kW, die sich durch höchste Leistungsfähigkeit und robuste Technologie auszeichnet, einfach zu installieren ist und eine hervorragende Anlagenrendite sichert.

Die Technologie ist optimal für Inseln geeignet – oder überall dort, wo an einem abgelegenen Ort saubere und stabile Energie benötigt wird.

Zugriff auf Betriebskennzahlen

PVS-50/60-TL und PVS-100/120-TL kommen in mittleren und großen dezentralen Photovoltaik-Anlagen in Freiflächen- oder kommerziellen Aufdach-Anwendungen zum Einsatz und ermöglichen Leistungen von 50, 60, 100 bis 120 kW. Über den cloudbasierten Plant Portfolio Manager kann auf Leistungswerte und Betriebskennzahlen sowie auf erweiterte Überwachungs- und Steuerungsfunktionen zugegriffen werden. PV-Kraftwerksprojekte rüstet ABB mit kompakten Zentral-Wechselrichtern und fertigen Systemlösungen aus. Das Angebot für Solarfreiflächenanlagen umfasst Zentral-Wechselrichter, Stationslösungen für Wechselrichter, Mittelspannungsstationen sowie Überwachungs- und Steuerungslösungen. Hinzu kommen weitere Produkte und Lösungen von ABB für den Bau und die Einbindung von Solaranlagen wie NA-Schütze, Leistungsschalter, Überspannungsschütze, Kleinverteiler, intelligente Messgeräte sowie Rohre, Kabelschutz und Befestigungssysteme.

Spannende Projekte, komplette Lösungen

Projekte in aller Welt zeigen, welche kompletten Lösungen mit heute verfügbarer Technologie möglich sind. Im schweizerischen Brütten leben acht Familien in einem zu 100 % energieautarken „Haus der Zukunft“, das die UmweltArena Schweiz, Spreitenbach, zusammen mit ABB gebaut hat. Solarmodule bedecken das Dach und die Fassade und erzeugen Gleichstrom, der von 26 ABB-Wechselrichtern für den häuslichen Gebrauch in Wechselstrom umgewandelt wird. In einer Stunde erzeugt das System genügend Energie, um das Gebäude einen ganzen Tag lang mit Energie zu versorgen. Überschüssige Energie wird für den späteren Gebrauch in Batterien gespeichert.

Fachhochschule setzt auf neuen String-Wechselrichter PVS-100

Die Fachhochschule Nordwestschweiz in Brugg-Windisch hat eine Solaranlage installiert, nachdem sich die Studierenden für nachhaltige Energien und für den Eigenverbrauch eingesetzt hatten. Im Rahmen ihres Studiengangs haben Studierende der Abteilung Energie- und Umwelttechnik gemeinsam mit ABB ein Projekt entwickelt, um die Effizienz von komplexen Photovoltaik-Installationen auf Flachdächern und auf anspruchsvollen Konstruktionen zu maximieren. Zum Einsatz kommt der neue dreiphasige String-Wechselrichter PVS-100, der eine komplette Sonne-zu-Steckdose-Lösung bietet, skalierbar, flexibel und durch die ABB Ability App für Solar-Wechselrichter steuerbar ist. In den Vereinigten Arabischen Emiraten hilft ABB dabei, die Kraft der Sonne für Dubais erste vollelektrische Stadt zu nutzen. ABB lieferte 400 Wechselrichter, um Solarenergie für 400 Villen in der Nachhaltigen Stadt zu gewinnen, der ersten ihrer Art in der Region. Die Nachhaltige Stadt wird etwa 2.000 Einwohner beherbergen. Die PV-Module und ABB-Wechselrichter werden auf privaten und öffentlichen Gebäuden der Stadt 10 MWp Leistung erzeugen. ABB hat kürzlich in seinem Werk in der vietnamesischen Provinz Bac Ninh eine 75-kWp-PV-Anlage eingeweiht. Sie stellt ein Vorzeigeprojekt für die Solarkompetenz von ABB dar und reduziert die Umweltbelastung. Der erzeugte Strom wird für eine Abwasserbehandlungsanlage, eine Kantine für mehr als 200 Personen und einen Teil der Beleuchtung der Fabrik verwendet.

Die südafrikanische Gefängnisinsel Robben Island ist heute ein globales Modell für die Zukunft der sauberen Energie.

Robben Island wird globales Modell für saubere Energie

Auf Robben Island, der berüchtigten Gefängnisinsel von Nelson Mandela, ermöglicht es die Microgrid- und Wireless-Technologie von ABB, mit nachhaltiger, stabiler Sonnenenergie zu arbeiten. So ist das jahrhundertelange südafrikanische Gefängnis heute nicht nur Weltkulturerbe, sondern dient als globales Modell für die Zukunft der sauberen Energie. Das Mikronetz auf Robben Island wird die Abgase von Dieselgeneratoren, die bisher die einzige Energiequelle der Insel waren, drastisch reduzieren. Die Technologie ist optimal für Inseln geeignet – oder überall dort, wo an einem abgelegenen Ort saubere und stabile Energie benötigt wird. Das Microgrid auf Robben Island besitzt umfangreiche digitale Fähigkeiten und wird per ABB Ability von Kapstadt aus fernüberwacht. Noch weit südlicher als die frühere Gefängnisinsel Robben Island liegt einer der klimatisch extremsten Orte, an denen eine ABB Solaranlage ihren Dienst tut: Temperaturen bis nahe –70 °C und Windgeschwindigkeiten von 200 km/h herrschen in der Antarktis. Dort forschen die Mitarbeiter der uruguayischen Polarstation Artigas Basis im ewigen Eis. Zu ihrer Energieversorgung trägt seit Kurzem eine fernüberwachte Solar-Pilotanlage mit ABB-Wechselrichter bei; eine 100-kWp-Anlage ist in Planung.

Zur Energieversorgung der Antarktisstation trägt seit Kurzem eine fernüberwachte Solar-Pilotanlage mit ABB-Wechselrichter bei.