Netzgekoppelte Solaranlagen

Anlagen, welche an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind und Energie einspeisen, heissen netzgekoppelte oder Netzverbund-Anlagen. Das Netz wirkt dabei wie ein Energiespeicher: tagsüber speist die Anlage überschüssigen Strom über den Wechselrichter ins Netz, abends kann Strom aus dem Netz bezogen werden. Gerade tagsüber ist der Stromverbrauch im Netz besonders hoch; das Verfahren ist also sinnvoll.

Netzgekoppelte Anlagen wandeln ihre gesamte Produktion in 230V Wechselstrom um; die Niedervolt-Installationen entfallen, und es können normale Verbraucher verwendet werden. Absolut sinnlos ist aber auch hier die Verwendung etwa eines Elektroboilers in Verbindung mit einer Solarzellenanlage; eine thermische Anlage ist da viel billiger und geeigneter. Deshalb sollte man der thermischen Sonnennutzung unter Umständen Priorität einräumen.

Die ersten Photovoltaikkraftwerke mit Netzkopplung wurden 1982 in den USA gebaut. Die Entwicklung dieser Systeme im Megawattbereich begann durch die Initiative der Großfirmen. Die meisten Anlagen sind Forschungs- bzw. Demonstrationsprojekte, die zum Teil an sehr sonnenreichen Standorten errichtet wurden. Neben den Großprojekten entwickelte sich die Idee, Photovoltaikanlagen auf vorhandenen Gebäuden zu installieren. Dächer und Fassaden können so doppelt genutzt werden. Da es sich bei der Photovoltaik um eine modulare Technik handelt, sind die spezifischen Errichtungskosten bei großen und kleinen Systemen durchaus vergleichbar (15.000 bis 20.000 SFr/kWp).

Der Standard für netzgekoppelte Anlagen auf Einfamilienhäusern ist heute die 3-kWp-Anlage. (kWp bedeutet "Kilowatt peak" und bezeichnet die maximale Leistung der Module bei standardisierten Bedingungen.) Sie findet mit ihren 20-30 m2 (je nach Zelltyp) auf einem Süddach bequem Platz und vermag den Stromverbrauch eines sparsamen Haushaltes zum grössten Teil zu decken.

Für die installierte Nennleistung von 1 kWp rechnet man im Schweizer Mittelland mit etwa 840 kWh jährlicher Solar-Ernte. In nebelfreien oder alpinen Gebieten erhöht sich dieser Wert zum Teil markant, wie insbesondere die Anlage auf dem Jungfraujoch beweist. Deshalb könnten grössere netzgekoppelte PV-Anlagen in den Alpen eines Tages elektrizitätswirtschaftlich interessant werden.

Vom reinen Netzbetrieb spricht man dann, wenn der von den Solargeneratoren erzeugte Strom in das öffentliche Netz eingespeist wird. Systeme im Megawattbereich sind heute meist Versuchs- und Demonstrationsanlagen.

Viele Elektrizitätswerke taten sich schwer mit dem Rückkauf der eingespeisten Energie. Immer häufiger aber sind die Gesellschaften bereit, für den teuren Solarstrom einen angemessenen Preis zu bezahlen, teilweise sogar mehr als den üblichen Hochtarif. Mit Energiepreisen von 80 bis 120 Rappen pro kWh (ohne Subventionen) bleibt die Photovoltaik aber ein Verlustgeschäft.

Der Gedanke, einen Teil des Haushaltsstrombedarfs mit einer Solaranlage am eigenen Dach zu erzeugen, ist faszinierend und heute im Netzparallelbetrieb technisch realisierbar. Anlagen dieser Art benutzen das Netz eines öffentlichen Stromversorgers als Speicher. Fällt mehr Solarstrom, an als im eigenen Haus gerade benötigt wird, so wird der Überschuss ins Netz eingespeist. Eine Kopplung mit dem öffentlichen Netz setzt voraus, dass der erzeugte Strom in Wechselstrom umgeformt wird und dass die nötigen Sicherheits- und Qualitätsbestimmungen eingehalten werden (Frequenzhaltung, Absicherung gegen Einspeisen in abgeschaltete Netzabschnitte).

Umgekehrt wird in Schlechtwetterperioden und in der Nacht Strom aus dem Netz herangezogen. Bei einem Netzausfall allerdings kann die netzgekoppelte Photovoltaikanlage die Versorgung des Haushaltes nicht übernehmen, weil die Vorgabe von Frequenz und Spannung durch das Netz nicht mehr gegeben ist.