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Eigenverbrauchsoptimierung mit dem Smart-Metering-Gateway

Das Smart-Metering-Gateway sammelt die Informationen von den angeschlossenen Stromzählern und stellt sie einer Auswertung zur Verfügung

Ein hoher Eigenverbrauch verbessert die Rentabilität von Photovoltaikanlagen. Doch wie kann der Anteil des selbst verbrauchten Stroms in einem Eigenheim erhöht werden? Grundlage für erfolgreiche Maßnahmen sind Informationen über das Verbrauchsverhalten. Diese können zum Beispiel über ein Smart-Metering-Gateway ermittelt werden.
Gefördert durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wurden in Deutschland in den letzten zehn Jahren auf vielen Gebäudedächern Photovoltaikanlagen installiert. Der erzeugte Strom wurde bisher zu festen Preisen in die Netze der Energieversorgungsunternehmen (EVU) eingespeist. Die Anlagen durften allerdings keinen Strom zur Eigennutzung bereitstellen. Inzwischen hat sich in Deutschland die Gesetzeslage geändert. Jetzt lässt sich zum Beispiel ein Einfamilien-Wohnhaus über die auf dem eigenen Dach installierte Photovoltaikanlage mit eigenerzeugtem Strom versorgen. Steigende Strompreise machen die Investition in eine solche Anlage für private Haushalte zu einer wirtschaftlich attraktiven Alternative. „Kosten senken mit Eigenstrom“ heißt nun die Devise. Denn Eigenstrom kostet nur die Hälfte. Dabei sollen natürlich auch die Ergebnisse sichtbar und über die Monate hinweg vergleichbar gemacht werden. Denn nur wer die eigene tatsächliche Verbrauchssituation kennt, kann die Stromkosten nachhaltig verbessern. Eine Voraussetzung Energie zu sparen ist das „Smart Metering“. So lässt sich im Gebäude auf einfache Weise feststellen wann welche Energie und wie viel Energie verbraucht wird. Wie hoch die Energieausgaben sind, kann ein Verbraucher dann entscheidend beeinflussen, wenn er sein Nutzerverhalten kennt und der Eigenerzeugungssituation entsprechend anpasst. Das Smart-Metering-Gateway (EWIO-M) von Metz Connect sammelt in diesem Beispiel die Informationen von dem angeschlossenen Zweirichtungs-Stromzähler (Bezug und Lieferung) sowie dem PV-Wechselrichter (Erzeugung) und stellt sie einer Auswertung zur Verfügung. In der abgebildeten Auswertung werden drei reale Messstellen (1. Bezug vom EVU, 2. Lieferung ins EVU-Netz, 3. PV-Erzeugung) und eine aus diesen Daten errechnete virtuelle Messstelle – wie der Strombezug ohne PV-Anlage wäre – gezeigt. Dargestellt ist der Ertrag in kWh an einem 17. Juni (einem sonnig-wolkigen Tag) einer 9,12-kWp- Photovoltaikanlage auf einem Einfamilien-Wohnhaus mit zwei erwachsenen Bewohner und deren Auswirkung auf den Strombezug vom Energieversorger und den Eigenstromverbrauch. Die Grafiken zeigen Beginn und Ende der Stromproduktion durch die Photovoltaikanlage (grüne Kurve). Die Einbrüche in der Kurve sind Wolkenzüge (Beschattung der PV-Anlage). Die zweite Kurve stellt dar, was ins Netz rück- bzw. eingespeist wurde (blaue Kurve, PV-Überschuss). Man erkennt dass von frühmorgens bis in den Abend hinein kein Strom vom Energielieferanten (EVU) bezogen wird (rote Kurve, Netzbezug). Die aus den drei anderen Kurven errechnete vierte violette Kurve zeigt, wie der Verbrauch ohne PV-Anlage ausgesehen hätte. Was man aus den Kurven herauslesen kann ist, dass diese Anlage so für den reinen direkt verbrauchenden Eigenbedarf wohl etwas überdimensioniert ist. Nun entsteht die Frage: Was macht man mit diesem Überschuss? Für wenig Vergütung ins Netz einspeisen?
PV-Anlage und Wärmepumpe
Diese Frage lässt sich beantworten: Die Kombination der PV-Anlage mit einer Wärmepumpe schafft zum Beispiel die Möglichkeit Sonnenstrom in thermische Energie für Brauchwasser umzuwandeln. Denn die Brauchwasser- Wärmepumpe kann ganzjährig Sonnenstrom speichern und erzeugt aus 1 kWh Strom bis zu 4 kWh Wärme, wenn ein thermischer Brauchwasserspeicher eingesetzt wird. Diese Antwort überrascht, denn klassischerweise denkt man bei „warmem Wasser aus Sonnenenergie“ zuerst an eine Solarthermieanlage. Aber die Kombination einer PV-Anlage mit einer Warmwasser- Wärmepumpe ist die zweckmäßigere Lösung. Ausgehend von der installierten PV- Anlagenleistung kann man nun anhand der Auswertungen, die Autarkie- und Eigenverbrauchsquote optimieren. Die Autarkieqoute beschreibt, welcher Anteil des im Haushalt benötigten Stroms aus der PV- Anlage (PV-Eigenverbrauch) stammt im Verhältnis zum insgesamt verbrauchten Strom (Energieversorgerzukauf plus PV-Eigenverbrauch). Die Eigenverbrauchsquote beschreibt welcher Anteil des selbst erzeugten Solarstroms im eigenen Haushalt verbraucht wird. Eine Erkenntnis lässt sich aus den vorstehenden Betrachtungen gewinnen. Je höher die installierte PV-Leistung ist, desto geringer ist die Eigenverbrauchsquote. Es geht viel Solarstrom für wenig Vergütung ins Netz. Es stellt sich die Frage: Was ist zu tun damit die Eigenverbrauchsquote und die Autarkiequote optimal werden? Zur Lösung solcher Aufgabenstellungen hilft die Aufzeichnung, Auswertung und Berechnung des Verbrauchsprofils (violette Grafik) mit dem Smart-Metering-Gateway EWIO-M. Mit den gewonnenen Erkenntnissen lässt sich der Energieverbrauch an die Zeiten maximaler PV-Eigenerzeugung anpassen. Das Smart-Metering-Gateway kann auch den Verbrauch von Wärme, Wasser und Gas ermitteln. Die Erfassung ist über S 0 Impulse der Zähler und über gängige Bussysteme möglich. Für das Smart-Metering hat sich der in der DIN EN 13757-1 bis -4 [1] beschriebene M-Bus herauskristallisiert. In der Open Metering System Group [2] wird dieser Metering Bus in verschiedenen Arbeitsgruppen intensiv harmonisiert und interoperabel weiterentwickelt. Die OMS-Spezifikation ist nicht nur in Deutschland, sondern auch in Europa anerkannt. Das Europäische Normungsgremium CEN/TC 294 hat bereits die wesentlichen Festlegungen der OMS-Spezifikation in die DIN EN 13757 übernommen.
Literatur
[1] DIN EN 13757-1 bis -4 Kommunikationssysteme für Zähler. Berlin: Beuth
[2] Open Metering System Group: www.oms-group.org
www.metz-connect.com

Autor:
Sven Mäder ist als Leiter Marktkommunikation für die Metz Connect GmbH in Blumberg tätig.

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