Leistungs-begrenzung

Es gibt verschiedene Techniken um Leistungsbegrenzung bei PV-Anlagen anzuwenden. Nicht immer werden die gleichen Begriffe für die gleichen Konzepte verwendet und es bedarf einer genauen Begriffsdefinition.

Leistungsbegrenzung bei PV-Anlagen wird oft auch Peak-Shaving genannt

Definitionen

Statische Leistungsbegrenzung

Diese Leistungsbegrenzung beachtet keine zeitgleichen Verbraucher/Lasten am Gebäude und existiert in zwei Ausführungen:

1. Durch die Bauweise gegebene maximale Wechselrichterleistung

   • Beispiel: Es ist ein 8 kVA Wechselrichter verbaut, obwohl der PV Generator 10 kWp hat, was einer Dimensionierung von 80% entspricht

2. Fix eingestellte (per Software) und immer gleichbleibende maximale Leistung am Wechselrichter

   • Beispiel: 10 kVA Wechselrichter wird z.B. fix auf 70% (= 7 kVA) begrenzt

Dynamische Leistungsbegrenzung

Bei der dynamischen Leistungsbegrenzung wird in Echtzeit die Leistung am Netzanschluss überwacht und dementsprechend der Wirkungsgrad der PV Anlage gemäss Zielvorgaben angepasst. Unabhängig davon, wie viel Strom im Gebäude produziert oder verbraucht wird, kann sichergestellt werden, dass am Netzanschluss keine höhere Leistung ins Stromnetz eingespeist wird als vorgesehen. Die Stromproduktion am Wechselrichter kann aber die maximale Leistung am Netzanschluss überschreiten, weil das Gebäude selbst Strom verbraucht. Dies entspricht dem sogenannten zeitgleichen Eigenverbrauch.

Netzgesteuerte Leistungsbegrenzung

Der Netzbetreiber kann über eine Kommunikationsanbindung an die PV Anlage die maximale Leistung am Wechselrichter begrenzen. Dieses Verfahren wird in Deutschland seit Jahren bei grösseren Anlagen aktiv betrieben und ermöglicht vier Stufen: 100%, 60%, 30%, 0%.

Funktionsweise und Auswirkungen der Leistungsbegrenzung

Untenstehende Grafik zeigt die Tages-Produktionskurve bei wechselhaften Wetter. Die Erklärung wird anhand einer statischen Leistungsbegrenzung am Wechselrichter aufgezeigt. 

• Die Aussenlinie zeigt die Produktionsleistung zu jeden 5 Minuten (kVA)

• Gesamte Fläche (gelb und schwarz) unter der Aussenlinie ist die reale Stromproduktion/Energie (kWh) an diesem Tag

• Mittlere gestrichelte Linie (knapp über 18 kVA) entspricht der gewollten Leistungsgrenze (maximal)

• Schwarze Fläche ist die verlorene Energie an diesem Tag, herbeigeführt durch das Peak-Shaving bei knapp über 18 kVA

• Gelbe Fläche ist die verbleibende Stromproduktion nach dem Peak-Shaving

• Leistung zwischen oberer und mittlerer Linie entspricht der eingesparten Netzkapazität

Willkommener Seiteneffekt - Spannungshaltung

• Durch das heruntersetzen der maximalen Leistung sind die Leistungssprünge an wechselhaften Tagen deutlich kleiner (nur untere bis mittlere Linie, anstatt untere bis obere Linie). Diese reduzierten Leistungssprünge wirken sich positiv auf die Spannungshaltung aus. Kleinere Leistungsänderungen (Kurvenumfang kleiner) bedeuten kleinere Spannungsschwankungen. 

Poster an 17. Nationale PV-Tagung (2019)

Die statische Leistungsbegrenzung ist bei weitem nicht die optimalste Lösung. Jedoch kann bereits diese bisherige Analyse zeigen, was heute an Potenzial nicht ausgeschöpft wird.

Netzintegration - Das Potenzial der Leistungsbegrenzung

(Aktuelle Version: V2019-03-25)

Netzanschlussoptimierung mit statischer Leistungsbegrenzung (bis Ende 2018)

Die statische Leistungsbegrenzung ist bei weitem nicht die optimalste Lösung. Jedoch kann bereits diese bisherige Analyse zeigen, was heute an Potenzial nicht ausgeschöpft wird.

Netzanschlussoptimierung bei dezentraler Photovoltaik-Stromproduktion mithilfe statischer Leistungsbegrenzung

(Aktuelle Version: V2019-01-21)