Bereits heute könnte ein beachtlicher Anteil Photovoltaik-Strom in die Schweizer Verteilnetze integriert werden. Dies verlangt von den Netzbetreibern allerdings eine sehr detaillierte Netzplanung mit zusätzlichen Messstellen und vermehrter Kommunikation zwischen den einzelnen Produzenten und Konsumenten.

Gegenwärtig stammen nur gerade 20% der in der Schweiz verbrauchten Energie aus erneuerbaren Energiequellen. Im Rahmen der Energiestrategie 2050 des Bundes wird eine Erhöhung dieses Anteils angestrebt. So soll zum Beispiel die inländische Stromproduktion aus erneuerbaren Energien (ausgenommen Wasserkraft) im Jahr 2020 bei mindestens 4‘400 Gigawattstunden (GWh) und 2035 bei mindestens 14‘500 GWh liegen (Eidgenössisches Departement für Umwelt, 2013). Eine der grössten Potentiale, den Anteil an neuen erneuerbaren Energien zu erhöhen, liegt dabei in der Photovoltaik (PV), die dezentral ans Verteilnetz angeschlossen wird.

Eine Studie in Zusammenarbeit mit dem Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering IEFE an der ZHAW in Winterthur und der Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (EKZ) untersuchte das PV-Potential in drei Wohngebieten der Stadt Dietikon. Für eine erste Abschätzung der für Photovoltaik bebaubaren Dachfläche standen dazu die Gebäudegrundflächen aus dem Geografischen Informationssystem (GIS) zur Verfügung. Mangels Solarkataster wurden diese manuell über Google Maps mit Eignung, Dachart und Dachausrichtung ergänzt. Im Anschluss berechnete das IEFE mithilfe der Verbrauchsdaten aus den Smart-Metern und den Netzplänen der EKZ verschiedene Lastflusssimulationen, um mögliche Engpässe infolge erhöhter PV-Einspeisung aufzuzeigen.

Photovoltaik Potential Netzauswirkungen

Die berechnete Modulfläche auf den Gebäuden könnte einen Viertel der verbrauchten Jahresenergie über die Photovoltaik decken. Dieser Anteil variiert allerdings stark, je nach Bebauungsart des Gebietes. Während in Einfamilienhaus-Quartieren oft kleinere und nicht genau nach Süden ausgerichtete Dachflächen vorhanden sind, können auf den Flachdächern von Mehrfamilienhäusern die Module optimal ausgerichtet werden. Somit reicht der PV-Anteil in den untersuchten Gebieten von unter 20% bis über 30%.

Netzauswirkungen

Ein Problem stellt die zeitliche Verschiebung zwischen PV-Produktion und Verbrauch dar. Während in den Wohngebieten in der Nacht viele Boiler das Netz belasten, übersteigt die Energie der Anlagen über Mittag schnell den Eigenbedarf. Dies führt an Randgebieten mit längeren Kabelleitungen zu erhöhten Spannungsniveaus, die aber zu jeder Zeit unter der Spannungsgrenze von 10% bleiben. Durch den Zubau von Photovoltaik sinken die mittleren Kabelauslastungen ab, wodurch über das Jahr gesehen weniger Kabelverluste auftreten. In Abhängigkeit des Netzaufbaus und der angeschlossenen Verbraucher steigen diese ab einem PV-Anteil zwischen 10-26% (je nach Teilgebiet) wieder an.

Ausblick

Die Verteilnetze der EKZ in den untersuchten Wohngebieten sind grösstenteils für die kommende Energiewende gerüstet. Ganz anders können die Resultate in Industriegebieten oder ländlicheren Gegenden aussehen. Dies kann mit dieser Studie allerdings nicht beantwortet werden. Es ist anzunehmen, dass die Zuleitungen in der Industrie die Energie der Photovoltaik auch an sonnigen Wochenenden, wenn wenig Verbraucher angeschlossen sind, zurückspeisen kann. In den ländlichen Gebieten mit längeren Zuleitungen werden aber höchstwahrscheinlich Probleme mit den Spannungstoleranzen auftreten. Es wird daher in Zukunft immer wichtiger, den Energieverbrauch in Einklang mit der Produktion zu bringen und genau vorhersagen zu können.

 

Lastgang eines durchschnittlichen Einfamilienhauses im untersuchten Gebiet ohne zusätzliche Grossver-
braucher wie Boiler oder Wärmepumpen.

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