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Tiefkühlgeräte, Wäschetrockner, PCs oder Geschirrspüler verbrauchen immer weniger Strom. Das zeigt eine vom Bundesamt für Energie BFE in Auftrag gegebene Analyse.

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Das Parlament berät derzeit das Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien. Zur Stärkung der Versorgungssicherheit im Winter will der Nationalrat darin ein Instrument für die Verbesserung der Energieeffizienz verankern: Die Schaffung eines Marktes für Effizienzdienstleistungen. Die Kommission für Umwelt, Raumplanung und Energie des Ständerats (UREK-S) hat dieses Modell bestätigt, wie sie in ihrer Medienmitteilung vom 12. Mai 2023 berichtet.  Was muss man sich unter einem Markt für Effizienzdienstleistungen vorstellen? Energeiaplus hat bei Kurt Bisang, dem stellvertretenden Leiter der Abteilung Energieeffizienz und erneuerbare Energien beim Bundesamt für Energie, nachgefragt. Weiterlesen

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In Repair Cafés helfen Freiwillige, kaputte Gegenstände wieder funktionstüchtig zu machen und so Abfall zu vermeiden. Besuch in der Flickstatt in Baden, einem von rund 190 Repair Cafés in der Schweiz. Weiterlesen

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Die Temperaturen steigen und der Sommer steht vor der Tür. Jetzt lohnt es sich, auch Ihre Heizung in die Sommerferien zu schicken. Beachten Sie drei einfache Energiespartipps, um in der Übergangszeit effizient zu heizen und Ihre Heizung vom Winter- in den Sommerbetrieb umzustellen. Damit schonen Sie das Klima und Ihr Portemonnaie.

 

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Wer eine PV-Anlage auf seinem Dach montiert, möchte möglichst viel Strom produzieren. Ein Kamin, der regelmässig Schatten wirft, mindert den Ertrag. Sogenannte Optimizer versprechen da Abhilfe. Was taugen Sie? Wo sind sie sinnvoll? Wo eher weniger? Forscher der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW in Winterthur haben bei ihrer Untersuchung, die vom Bundesamt für Energie unterstützt wurde, festgestellt: Optimizer können den Ertrag verbessern, aber auch verschlechtern. Es hängt vom jeweiligen Fall ab.

Wie viel Strom eine PV-Anlage tatsächlich produziert, hängt von verschiedenen Faktoren ab: Ein Kamin, der Schatten wirft, ein kaputtes Modul oder Schnee auf der Anlage können den Ertrag mindern. Da die einzelnen Zellen eines Moduls und sogar mehrere Solarmodule miteinander verschaltet sind, ist ein separates Ansteuern beschatteter und unbeschatteter Zellen nicht ohne weiteres möglich.

Hier kommt der Optimizer ins Spiel. Mit diesem elektrischen Gerät ist es prinzipiell möglich, die Leistung des schwächsten Glieds in der Kette zu nutzen, ohne dieses teilweise oder ganz zu überbrücken. Sprich: Das Modul, das weniger produziert, weil Schatten darauf fällt, wird mit dem Optimizer unabhängig geregelt und beeinträchtigt den Ertrag der anderen nicht mehr.

Die Rolle des MPP:

Der Maximum Power Point (MPP) bezeichnet den Betriebspunkt eines Moduls oder einer Solaranlage, bei welchem die optimale Leistung zu einem Zeitpunkt und den entsprechenden Verhältnissen (Einstrahlung, Temperatur usw.) bezogen wird. Elektrische Spannung und Stromstärke definieren diesen MPP. Bei Solaranlagen mit Verschattung, kann der optimale Stromertrag jedes Moduls teilweise nicht erreicht werden, wenn der MPP für beschattete und unbeschattete Module zusammen eingestellt wird, da sie die gleiche Stromstärke führen. Dann kann es sein, dass Module mit geringerer Sonneneinstrahlung solche mit hoher Einstrahlung beeinflussen, so dass entweder letztere nicht die volle Leistung bringen oder das betroffene Modul teilweise überbrückt wird. Eine Anlage mit Optimizer ermöglicht hingegen die unabhängige Regelung der damit ausgestatteten Module, wodurch diese in Theorie immer optimal betrieben werden, sofern sie selbst effizient genug arbeiten.

 

Bis zu 25 Prozent mehr Ertrag! Solche Versprechen machen Anbieter, wenn man diese elektrischen Geräte zum Optimieren der Solarstromanlage anbringt. Sind solche Mehrerträge realistisch? Energeiaplus hat bei Franz Baumgartner nachgefragt. Er hat die Untersuchung an der ZHAW im Auftrag des BFE durchgeführt.

Energeiaplus: 25 Prozent mehr Leistung mit einem Optimizer. Können die Geräte dieses Versprechen erfüllen? Was sagt Ihre Studie?

Franz Baumgartner leitet an der ZHAW den Studiengang Energie und Umwelttechnik und ist Dozent für Photovoltaik Systeme und Erneuerbare Energie; Bild: ZHAW

Franz Baumgartner: Die Power Optimizer sind in der Lage die Erträge von PV-Anlagen mit Verschattung zu erhöhen. Dies ist jedoch nur in besonderen Szenarien möglich. In allen untersuchten Fällen haben wir aktuell einen maximalen, zusätzlichen, jährlichen Energieertrag von bis zu 5% feststellen können, was in starkem Kontrast zu den Herstellerangaben steht.

Wann macht ein Optimizer Sinn? Respektive wann lohnt er sich?

Bezogen auf die jährlichen Energieerträge  zeigen unsere Ergebnisse, dass der Einsatz von Optimizern bei PV-Anlagen in Wohngebieten mit mittlerer bis starker Verschattung, oder bei kleinen Anlagen mit mehreren Ausrichtungen sinnvoll ist. Es sollte also ein Nischenmarkt sein, wird aber heute trotzdem sehr oft verkauft. Mittlere Verschattungen können z.B. Verschattungen von zwei Kaminen auf einer Anlage oder ein Lüftungsrohr plus einem naheliegenden Baum sein. Starke Verschattungen sind zum Beispiel Nachbarsgebäude, die einen grossen Schatten auf die Anlage werfen.

Wann würden Sie von Optimizern eher abraten?

Man muss bedenken, dass der Optimizer selber auch elektrische Energie benötigt. Oder anders gesagt: Je nach Situation kompensiert das Gerät den zusätzlichen Ertrag wieder. Das ist insbesondere der Fall, wenn es keine oder nur wenig Verschattung gibt und nur bis zu zwei verschiedene Ausrichtungen bestehen. Dann wird gleich viel oder eher weniger Leistung durch die Anlage erzielt als dies bei einem System ohne Optimizer der Fall wäre und zwei getrennten Stromkreisen mit konventioneller Leistungselektronik.

Optimizer sind auch ein Kostenpunkt. Die Preise variieren stark. Was empfehlen Sie den Endkundinnen und -kunden?

Tendenziell sind die Anschaffungskosten einige Prozent höher für ein Power Optimizer System. Wichtiger ist aber die Zuverlässigkeit der Elektronik über die vielen Jahre, denen sie Wind, Regen aber vor allem hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Die Temperaturen können hinter dem Modul im Sommer auf bis über 70 Grad steigen, was Ausfälle der Elektronik verursachen kann.

Zu beachten ist auch: Bei Störungen sind die Kosten für einen einzelnen Optimizer über die Garantie des Herstellers gedeckt. Die Kosten für die Arbeit des Solarmonteurs, der die Reparatur vornimmt und ein Vielfaches betragen, aber nicht. Das kann ins Geld gehen (mehrere hundert oder eher einige tausend Franken, wenn der Austausch auf dem Dach kompliziert wird).

Aber der Marktführer erzielt einen Milliardenumsatz, wie Sie in einem Fachartikel (Link einfügen) geschrieben haben. Sehen Sie Ihre Studie demnach auch als Aufklärung, damit Endkundinnen und -kunden nicht enttäuscht werden?

Wir haben als unabhängige Forschungsstelle den Auftrag, objektive Forschungsergebnisse zu erarbeiten auf Basis von Messungen und Fakten. Da noch keine Regulierung für die elektrischen Ertragsangaben für Power Optimizer existieren, möchten wir Endkunden mit Ergebnissen bezüglich der Thematik informieren, so dass sie wiederum bei ihren Fachfirmen die entsprechenden Fragen stellen können. Gleichzeitig leite ich eine internationale Arbeitsgruppe der IEA und des Normenausschusses IEC, um dies transparent und fair für alle elektronischen Komponenten bewerten zu können.

Ihr Fazit? Sind Optimizer nur ein Hype oder Zukunft?

Die Erforschung und Entwicklung von neuen effizienten Technologien im Bereich der erneuerbaren Energien ist wichtig. Besonders eine Lösungsfindung für die Einflüsse von Verschattung auf den Stromertrag von Solaranlagen ist für den zukünftigen Ausbau in städtischen Gebieten essenziell. Die jeweiligen Fachfirmen müssen diesen Spezialfragen mehr Gewicht in der Planung beimessen als heute. Wir helfen da gerne, damit nicht komplexe Nischenanwendungen den Markt mit allen Risiken, die dann beim Endkunden liegen, dominieren.

Für wen sind die Ergebnisse relevant?

Mit unserer Forschung möchten wir PV-Installateure, Planer aber auch Endkunden über die schwierige Thematik aufklären. Wir erhoffen uns, dass es für PV-Planungsfirmen in Zukunft möglich ist, sich bei der Planung auf die korrekten Ertragswerte und nicht mehr auf Marketingangaben stützen zu müssen. Schlussendlich profitiert dadurch auch die Kundschaft.

Die Ergebnisse Ihrer Untersuchung resultieren aus Labor-Messungen. Wie sind sie vorgegangen?

Da die Ertragsunterschiede in den überwiegenden Fällen von Verschattungen bei um die ein bis zwei Prozent liegen, kann dies bei Outdoormessungen schwer genau gemessen werden. Dies wegen der Fluktuation der Solareinstrahlung und der Tatsache, dass in der Praxis kaum zwei gleiche Dächer nebeneinander mit zwei unterschiedlichen Systemen, also das eine mit, das andere ohne Optimizer ausgestattet sind.  Unsere ZHAW Forschungsresultate basieren daher auf präzisen Indoor-Labormessungen an kommerziellen Optimizern und konventionellen Invertern und einer eigens entwickelten Simulationssoftware, um die Auswirkungen auf den Jahresertrag zu bestimmen.

Nun wollen Sie das Forschungsprojekt noch ausweiten und auch Messungen im Feld durchführen. Was versprechen Sie sich davon?

Mit thermischen Messungen im Feld untersuchen wir eine andere Auswirkung der Nutzung von Optimizern, nämlich die potenzielle Reduktion der Hotspot-Temperatur von beschatteten Solarzellen. In anderen Worten, wenn Solarzellen beschattet sind, ist es möglich, dass das Solarmodul durch das Einstellen des MPP teilweise überbrückt wird. In diesem Fall erhitzen sich die teilverschatteten Solarzellen. Theoretisch stellen sich durch die Regelung der Optimizer diese Zustände weniger häufig ein, wodurch die Erhitzung der verschatteten Solarzelle und somit die Belastung des Solarmoduls reduziert wird.

So lief die Studie:

Im Labor des Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering an der ZHAW School of Engineering in Winterthur wurde der Wirkungsgrad (bzw. die Verluste) von vier geläufigen Power Optimizer Modellen, sowie von vier Solarwechselrichtern vermessen. Verwendet wurden dafür hochpräzise Messgeräte und elektrische Geräte (Stromquellen), welche das Verhalten (also Strom und Spannung) einer Vielzahl von verschiedenen Solarmodulen nachstellen können. Im Speziellen wurde dadurch die Effizienz der Optimizer und Wechselrichter für ein grosse Anzahl von Anwendungsfällen bestimmt. Basierend auf diesen Messwerten wurde ein mathematisch-physikalisches Modell entwickelt, welches die Verluste für alle möglichen Betriebspunkte berechnen kann.

Zusätzlich zu den Messungen wurde während den letzten drei Jahren innerhalb der Forschungsgruppe ein PV-Simulationstool entwickelt, welches Sonnenstand, Einstrahlung, Temperatur, Verschattung und elektrische Eigenschaften von PV-Modulen präzise abbildet. In der Simulationsapplikation ist ausserdem die idealisierte Regelung durch die Geräte (Wechselrichter bzw. Power Optimizer), sowie das zuvor genannte physikalische Modell der Verluste implementiert. Folglich können verschiedenste Solaranlagen mit zahlreichen Verschattungsfällen simuliert und die jährlichen Stromerträge ermittelt werden. Entsprechend können wir dadurch eine Solaranlage mit Power Optimizer und eine Anlage ohne diese Geräte bei den exakt gleichen Bedingungen berechnen. Wir können so also präzise Vergleiche durchführen.

Mehr Informationen zur Studie der ZHAW gibt’s hier:

Masterarbeit von Cyril Allenspach, ZHAW https://digitalcollection.zhaw.ch/bitstream/11475/27358/3/2023_Allenspach_Cyril_MSc_SoE.pdf

Details zur Studie der ZHAW: https://www.zhaw.ch/de/forschung/forschungsdatenbank/projektdetail/projektid/4870/

Interview: Brigitte Mader, Kommunikation, Bundesamt für Energie
Photo: shutterstock; ID: 2122613513; iyks

 

 

 

 

 

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Geld zurück für diejenigen, die Strom sparen. Der britische Stromnetzbetreiber National Grid Electricity System Operator belohnt Strombezügerinnen und -bezüger, die ihren Stromverbrauch in kritischen Zeiten reduzieren. Dieses nachfrageorientierte Steuerungsinstrument (Demand Flexibility Service) ist eine zusätzliche Massnahme, um die Versorgungssicherheit des Landes in diesem Winter zu gewährleisten.

Über eine Million Haushalte und Unternehmen machen bereits mit, ist einer Medienmitteilung von National Grid ESO (Electricity System Operator) zu entnehmen. Die Teilnehmenden verpflichten sich, ihren Stromverbrauch an bestimmten Tagen während der Spitzenzeiten (frühe Abendstunden unter der Woche) zu reduzieren oder zu verlagern.

Haushalte wurden gebeten, stromintensive Geräte wie Waschmaschinen, Wäschetrockner, Geschirrspüler, Durchlauferhitzer für Duschen und elektrische Heizelemente vor oder nach einem bestimmten Zeitfenster zu nutzen. Dazu müssen sie sich bei ihrem Energieversorger anmelden. 26 Energieversorger in Grossbritannien beteiligen sich inzwischen an diesem „Demand Flexibility Service“, darunter British Gas, EoN, Octopus Energy und EDF.

Aufruf via E-Mail und SMS

Und so funktioniert es: Wenn eine Verringerung der Stromnachfrage erforderlich ist, informiert der Stromnetzbetreiber National Grid die Energieversorger, die sich im Voraus für den Demand Flexibility Service angemeldet haben. Die Energieversorger wiederum rufen jene Verbraucher und Verbraucherinnen zum Stromsparen auf, die sich beim Demand Flexibility Service engagieren wollen. Sie werden per E-Mail oder SMS kontaktiert.

Voraussetzung ist, dass die teilnehmenden Haushalte und Unternehmen über einen intelligenten Zähler (Smart Meter) verfügen, der den Verbrauch halbstündlich messen kann. Und ganz wichtig: Die Verbraucher und Verbraucherinnen müssen mindestens 30 Minuten lang mitmachen. Wer seine Waschmaschine, seinen Wäschetrockner oder seinen Geschirrspüler zu einer anderen Zeit laufen lässt und so zur Entlastung des Netzes beiträgt, wird belohnt.

Im Durchschnitt erhalten die Verbraucher 3 britische Pfund zurück, wenn sie ihren Stromverbrauch um mindestens 30% senken. Wer noch mehr spart, kann sogar noch mehr Geld zurückbekommen – je nach Energieversorger.

Mehr gespart als erwartet

Screenshot National Grid ESO: https://www.nationalgrideso.com/news/world-first-demand-flexibility-service-exceeds-expectations

Ein erster Test, ob dieser Service der Nachfrageflexibilität funktioniert, fand Mitte November 2022 zwischen 17 und 18 Uhr statt. Die Stromeinsparungen der Haushalte übertrafen die Erwartungen. Bis zu 50% mehr als erwartet sparten die teilnehmenden Verbraucherinnen und Verbraucher.

Der Hintergrund dieses Strom-Management-Instruments: Der Stromnetzbetreiber National Grid hatte zu Beginn des Winters gewarnt, dass es im schlimmsten Fall zu Stromausfällen von bis zu drei Stunden kommen könnte. Um dies zu verhindern, setzte der britische Netzbetreiber dieses System zur Flexibilisierung der Nachfrage neben einer Reihe anderer neuer und bestehender Instrumente ein, die er zum Ausgleich des Systems einsetzt.

In den ersten beiden Tests sank der Stromverbrauch um 314,2 MWh, schreibt National Grid ESO in seiner Medienmitteilung. Weitere Tests sollen nun bis Ende März mindestens zweimal im Monat folgen.

Offen für flexible Lösungen

Für National Grid ESO sind diese Tests ein Meilenstein. Sie zeigen, wie Stromkonsumentinnen und -konsumenten ihre Energienachfrage flexibel steuern können. „Das Tool zeigt, dass die Verbraucher und Verbraucherinnen im ganzen Land bereit sind, sich auf diese Art von flexiblen Lösungen einzulassen.“

Colin McKellar zum Beispiel, der von der britischen Zeitung The Sun zitiert wird, hat an fünf Aufrufen zur Stromregulierung teilgenommen und 20 Pfund gespart. „Wir haben in unserem Haushalt alles ausgeschaltet – ausser den Nachttischlampen – und im Bett ein Buch gelesen. Das war eine digitale Entgiftung für uns.“

Allerdings ist in Grossbritannien auch Kritik zu hören an diesem neuen System. Es sei reine Effekthascherei, weil nur diejenigen teilnehmen können, die einen intelligenten Stromzähler haben, hiess es. Andere kritisierten, dass Menschen, die zu Hause im Dunkeln sitzen, das Versorgungsproblem nicht lösen würden.

Brigitte Mader, Kommunikation, Bundesamt für Energie
Bild: Symbolbild von Shutterstock,
Stock Photo ID: 2230422231, AS Photo Family

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Am 1. Januar 2023 sind einige Verordnungs- und Gesetzesänderungen in Kraft getreten. Die wichtigsten Neuerungen im Überblick: Weiterlesen

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In der Hotellerie ist das Kapital knapp, gleichzeitig besteht häufig ein hoher Sanierungsbedarf. Ein mögliches Instrument gegen den Investitionsstau ist Contracting. Dabei übernimmt ein Partner die Planung und Modernisierung der Gebäudetechnik und garantiert dabei definierte Energiesparziele. Weiterlesen

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Keine Weihnachtsbeleuchtung, Wolldecken für die Coiffeur-Kundschaft oder die Verschiebung der jährlichen Revision in einem Industriebetrieb. Auf unterschiedlichste Art tragen Unternehmen und Organisationen in der Schweiz zum Energie sparen bei. Über 180 Vertreter und Vertreterinnen aus Wirtschaft, Zivilgesellschaft und der öffentlichen Hand haben sich in der Energiespar-Alliance zusammengeschlossen. Weiterlesen

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Wie in ganz unterschiedlichen Unternehmen Strom gespart werden kann, das zeigen die Projekte und Programme, die von ProKilowatt unterstützt werden. 49 neue Stromsparprojekte in Unternehmen sowie acht neue ProKilowatt-Programme haben im Rahmen der Ausschreibungen 2022 bereits eine Förderzusage bekommen. Insgesamt wurden dieses Jahr bislang 33 Millionen Franken Fördergelder ausgeschüttet. Weiterlesen

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