In der Schweiz erlebt der Ausbau der Photovoltaik-Anlagen ein enormes Wachstum. Als tragender Pfeiler der Energiestrategie 2050 soll die Solarenergie langfristig eine installierte Leistung von rund 40 Gigawatt erreichen.

Dieser Wandel der Schweizer Energielandschaft verändert die Betriebsverhältnisse des Stromssystems. Zudem wird das Übertragungsnetz vor neue Herausforderungen gestellt, dies obschon keine Photovoltaik-Anlage direkt an das von Swissgrid betriebene Übertragungsnetz angeschlossen ist.

Das PV-Whitepaper «Systemverträgliche Integration Photovoltaik» zeigt, dass es nicht die eine Lösung gibt. Für eine erfolgreiche Integration muss ein stimmiges Massnahmenpaket in Zusammenarbeit mit der ganzen Strombranche beschlossen werden.

Davon betreffen Swissgrid insbesondere drei Themen:

• Gleichgewicht zwischen Verbrauch und Produktion
• Produktionsprognosen
• Spannungshaltung

All diese Herausforderungen erfordern neue Ansätze. Drei davon beleuchten wir in diesem Blogartikel.

1. Vergütung für Solaranlagen zum Ausgleich des Netzes

Für Besitzerinnen und Besitzer von Photovoltaikanlagen ist der Verkauf von Solarstrom nach wie vor eine wichtige Einnahmequelle. Doch je mehr Solaranlagen in der Schweiz und in Europa gleichzeitig produzieren, desto stärker schwanken die Strompreise. An sonnigen Mittagsstunden, wenn besonders viel Solarstrom ins Netz fliesst, können sie stark sinken oder sogar negativ werden. Wer dann einspeist, verdient kaum etwas oder muss im Extremfall sogar draufzahlen.

Umso wertvoller wird es, flexibel reagieren zu können: den Strom in solchen Momenten nicht einzuspeisen, sondern selbst zu verbrauchen oder zu speichern und erst später zu nutzen oder zu verkaufen. Möglich macht das eine Photovoltaikanlage mit intelligenter Steuerung und Batteriespeicher. Sie kann Produktion und Verbrauch vorübergehend an die Marktpreise anpassen und entlastet damit gleichzeitig das Stromnetz. So profitieren Anlagenbesitzer und Elektrizitätssystem gleichermassen.

Diese Flexibilität kann auf verschiedenen Märkten kommerzialisiert werden, darunter auch auf dem Regelenergiemarkt. Swissgrid greift auf Regelenergie zurück, wenn es zu Schwankungen zwischen Stromproduktion und -verbrauch kommt, um eine stabile Frequenz von 50 Hz zu gewährleisten. Heute stammt der Grossteil der in der Schweiz genutzten Regelenergie aus Wasserkraftwerken. In Zukunft könnten auch Photovoltaik-Anlagen einen grösseren Beitrag dazu leisten. Derzeit läuft ein Pilotprojekt. Weitere Informationen dazu in unserem Blogartikel: PV-Energie für ein stabiles Netz.

Dabei geht es um zwei Ziele: die Stärkung der Ressourcen für den sicheren Netzbetrieb und gleichzeitig neue wirtschaftliche Perspektiven für die Besitzerinnen und Besitzer von Photovoltaikanlagen.

2. Daten: Der Schlüssel zur Prognose der Solarstromproduktion

Wie viel Strom produzieren die Photovoltaikanlagen der Schweiz in diesem Moment? Eine genaue Antwort darauf gibt es heute oft nicht.

Zwar werden die Prognosen für die Solarstromproduktion laufend besser. Sie beruhen aber nach wie vor hauptsächlich auf Wettervorhersagen und den technischen Daten der Anlagen. Was fehlt, sind Messwerte zur tatsächlichen Produktion, und das setzt der Genauigkeit der Modelle Grenzen.

Für Swissgrid sind verlässliche Prognosen zentral: Je präziser sie sind, desto früher lassen sich Abweichungen zwischen Produktion und Verbrauch erkennen und desto weniger Regelenergie braucht es, um sie auszugleichen. Ein besserer Überblick über die Solarproduktion macht den Betrieb des Stromsystems damit direkt effizienter.

eshalb müssen Daten leichter zugänglich werden und sich einfach austauschen lassen. Ein wichtiger Schritt dazu ist die nationale Datenplattform für den Stromsektor, die das neue Stromgesetz vorsieht. Als zentrale Drehscheibe soll sie den Datenaustausch zwischen allen Akteuren der Strombranche vereinfachen, auch für Daten zur Photovoltaikproduktion.

Die Rechnung ist einfach: Bessere Daten ermöglichen genauere Prognosen, und genauere Prognosen senken die Kosten für den Systemausgleich. Davon profitieren alle Stromkonsumentinnen und -konsumenten.

3. Wechselrichter zur Spannungshaltung

Das Schweizer Elektrizitätssystem stützte sich lange Zeit auf eine begrenzte Anzahl grosser Kraftwerke. Heute speisen Tausende von dezentralen Photovoltaik-Anlagen Strom ins Netz ein. Dieser Wandel erschwert es, die Spannung in einem definierten Bereich zu halten.

Eine zu hohe Spannung kann bestimmte elektrische Geräte beschädigen. Eine zu niedrige Spannung kann hingegen die Stabilität des Systems beeinträchtigen. Die Spannungshaltung ist daher für die Versorgungssicherheit unerlässlich.

Grosse Kraftwerke stützen die Spannung im Netz: Ihre Generatoren können Blindleistung je nach Bedarf einspeisen oder aufnehmen. Wenn die Photovoltaik viel Strom liefert, werden diese Kraftwerke jedoch oft zurückgefahren oder ganz vom Netz genommen, und mit ihnen fällt auch ihr Beitrag zur Spannungshaltung weg. Deshalb braucht es neue Lösungen, um diese wichtige Funktion zu übernehmen.

Photovoltaik-Anlagen könnten einen Beitrag zur Bewältigung dieser Herausforderung leisten. Dank ihrer Wechselrichter können sie Blindleistung abgeben oder aufnehmen und so aktiv zur Netzstabilität beitragen. Um dieses Potenzial voll auszuschöpfen, müssen jedoch harmonisierte technische Anforderungen und geeignete Einstellungen in Abstimmung zwischen allen Akteuren der Branche festgelegt werden.

Je mehr Solarstrom ins Netz fliesst, desto anspruchsvoller wird die Spannungshaltung – und desto wichtiger ist es, dass die Photovoltaik selbst dazu beiträgt. Zudem braucht es für den sicheren Betrieb des Netzes eine verlässliche Produktionsprognose. Bei tausenden von Solaranlagen auf Hausdächern ist das eine Herausforderung für die ganze Branche. Weil PV-Strom ein wichtiger Bestandteil des Schweizer Produktionsmix ist, muss er als Regelenergie eingesetzt werden können. Dazu braucht es ein Umdenken, vor allem bei den Anlagenbesitzern: Ihre Anlage hat auch dann einen Wert, wenn sie gerade keinen Strom ins Netz einspeist. Die Integration der Photovoltaik gelingt nur, wenn alle am selben Strick ziehen – vom Netzbetreiber bis zum Hausbesitzer.

Links

PV-Whitepaper «Systemverträgliche Integration Photovoltaik»