DE19630432A1 - Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren Verwendung - Google Patents

Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren Verwendung

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DE19630432A1
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Edgar E Kempf
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine netzgekoppelte Photovol­ taikanlage mit einem Energieerzeugerteil, der einen oder meh­ rere Solarmodulblöcke mit je wenigstens einem Solarmodul um­ faßt, und mit einem Netzkoppelteil mit wenigstens einem Wech­ selrichter zur Umwandlung des photovoltaisch erzeugten Gleichstroms in den zur Speisung von Netzverbrauchern benö­ tigten Wechselstrom sowie auf deren Verwendung in einem an ein öffentliches Stromnetz angeschlossenen Hausnetz.
Herkömmlicherweise wird der von solchen Photovoltaikanlagen erzeugte Strom direkt zur Speisung elektrischer Verbraucher eines zugehörigen Hausnetzes verwendet, wobei gegebenenfalls überschüssige Energie in ein öffentliches Stromnetz eingekop­ pelt wird, an welches das Hausnetz angeschlossen ist. Umge­ kehrt wird in Zeiträumen, in denen die Photovoltaikanlage den Energiebedarf der Verbraucher des Hausnetzes nicht zu decken vermag, Strom aus dem öffentlichen Stromnetz entnommen. Dem­ gemäß enthalten solche Anlagen üblicherweise keinen elektri­ schen Energiespeicher.
Eine Anlage dieser Art ist in der Pa­ tentschrift DE 40 32 569 C2 beschrieben. Allenfalls ist in­ nerhalb eines jeweiligen Wechselrichters eingangsseitig ein Kondensator vorgesehen, der jedoch nur zum Abfangen einzel­ ner, störender Stromimpulse mit typischen Impulsdauern von deutlich weniger als einer Sekunde dient und nicht auf eine Energiespeicherung hin ausgelegt ist. Ein Wechselrichter die­ ser Bauart wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung Mo­ dul-Wechselrichter DMI vertrieben.
Bei derartigen, an ein öffentliches Stromnetz angeschlossenen Hausnetzen, über welche die elektrischen Verbraucher eines zugehörigen Stromkunden gespeist werden, besteht allgemein das Problem, daß der Lastbedarf des Hausnetzes über den Ta­ gesverlauf hinweg merklich schwankt. Insbesondere tritt zu bestimmten Zeiten, beispielsweise im Verlauf des Vormittags und/oder des Nachmittags, ein Spitzenleistungsbedarf auf, wenn ein Großteil der Verbraucher in Betrieb ist. Um herkömm­ licherweise die Deckung des Spitzenleistungsbedarfs zu ge­ währleisten, muß der Stromkunde gegenüber dem Betreiber des öffentlichen Stromnetzes eine mindestens dieser Spitzenlast entsprechende maximale Stromnetzentnahmelast wählen, die ihm vom Betreiber des öffentlichen Stromnetzes bereitgestellt wird. Dabei steigen mit höherer maximaler Stromnetzentnahme­ last die Bereitstellungskosten und damit die Anschlußkosten für den Kunden an das öffentliche Stromnetz. Die Verwendung einer herkömmlichen netzgekoppelten Photovoltaikanlage behebt diese Schwierigkeit allenfalls partiell, da die Leistung der Photovoltaikanlage sonnenstandsabhängig und auch witterungs­ bedingt schwankt und somit in ihrem Zeitverlauf kaum je mit dem Leistungsbedarf eines Hausnetzes übereinstimmt, so daß noch immer eine maximale, vom öffentlichen Stromnetz zu ge­ währleistende Stromnetzentnahmelast gewählt werden muß, die der Spitzenlast entspricht.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage der eingangs genannten Art zugrunde, mit der angeschlossene Hausnetz-Ver­ braucher auf flexible Weise kostengünstig und mit möglichst hohem Anteil an photovoltaisch erzeugter Energie gespeist werden können.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Anlage enthält einen elektrischen Energiespeicherteil, in den vom Energieerzeugerteil erzeugte elektrische Energie während Ladevorgängen steuerbar einge­ speichert werden kann und aus dem gespeicherte Energie wäh­ rend Entladevorgängen gesteuert an das Netzkoppelteil abgege­ ben werden kann. Dabei erfolgt die Steuerung der Lade- und Entladevorgänge charakteristischerweise so, daß eine jeweils momentan geforderte Netzeinspeisungsleistung durch die Photo­ voltaikanlage abgedeckt wird, wobei gegebenenfalls überschüs­ sige, vom Energieerzeugerteil erzeugte elektrische Energie in das Energiespeicherteil eingespeichert oder zur Deckung des Netzeinspeisungsleistungsbedarfs fehlende Energie aus dem Energiespeicherteil entnommen wird. Durch den vorhandenen Energiespeicherteil kann die netzgekoppelte Photovoltaikan­ lage darüber hinaus bei Bedarf auch als eine vom öffentlichen Stromnetz abgekoppelte Inselanlage betrieben werden. Es ver­ steht sich, daß der elektrische Energiespeicher vorzugsweise so dimensioniert ist, daß er die während mehrerer Stunden bis Tage photovoltaisch erzeugte Energie zu speichern vermag.
Die Anlage eignet sich zudem in vorzüglicher Weise zur Spit­ zenlastkappung bei Stromnetzkunden oder auch beim Energiever­ sorger selbst, indem in Zeiten mit niedrigem Leistungsbedarf photovoltaisch erzeugte Energie in den Energiespeicherteil eingespeichert wird, die dann gezielt in den Zeiträumen mit hohem Leistungsbedarf zusammen mit der gegebenenfalls momen­ tan photovoltaisch erzeugten Energie zur Deckung des über ei­ nen bestimmten Grundlastpegel hinausgehenden Spitzenlastan­ teils entnommen werden kann. Der Stromkunde bzw. der Energie­ versorger kann dadurch eine gegenüber dem Spitzenleistungsbe­ darf geringere maximale Stromnetzentnahmelast wählen, wie dies Gegenstand des Verwendungsanspruchs 5 ist, wodurch sich eine Einsparung an Strombereitstellungskosten erzielen läßt, die merklich größer als der Realisierungsaufwand für die Pho­ tovoltaikanlage sein kann.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist ein modu­ larer Aufbau der Photovoltaikanlage vorgesehen, mit dem in flexibler Weise Anlagen verschiedener Größe sehr einfach rea­ lisierbar sind, indem entsprechende Moduleinheiten des Netz­ koppelteils mit je einem eigenen Wechselrichter und/oder des Energiespeicherteils und/oder eines anlagensteuernden Steuer­ teils in beliebiger Anzahl zu größeren Einheiten verschaltet werden können.
Bei einer nach Anspruch 3 weitergebildeten Photovoltaikanlage können die Energiespeicher-Moduleinheiten parallel vom Ener­ gieerzeugerteil aufgeladen werden. Die Energiespeicher-Modul­ einheiten können zudem unabhängig voneinander gesteuert ent­ laden werden. Damit läßt sich bezüglich der Energiespeiche­ rung eine Redundanz erzielen, die eine Energiespeicherung auch bei Ausfall eines Teils der Energiespeicher-Modulein­ heiten noch ermöglicht.
Bei einer nach Anspruch 4 weitergebildeten Photovoltaikanlage sind je eine Energiespeicher-Moduleinheit und eine Netzkopp­ lungs-Moduleinheit zu einer kombinierten Speicher-/Koppel- Moduleinheit als ein eigenständiges, modulares Bauteil zusam­ mengefaßt, in das bei Bedarf zusätzlich eine zugehörige Steu­ ergerät-Moduleinheit integriert sein kann. Diese Speicher- /Koppel-Moduleinheiten können dann jeweils einem Solar­ modulblock des Energieerzeugerteils zugeordnet werden, wo­ durch ein insgesamt modularer Anlagenaufbau resultiert, der flexibel und optimal an den jeweiligen Anwendungsfall abge­ stimmt eingesetzt werden kann. Dabei brauchen die einzelnen Verbindungsleitungen lediglich auf die Leistung einer jewei­ ligen modularen Einheit hin und nicht auf die Gesamtleistung der Anlage hin ausgelegt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage mit steuerbarer Netzeinspeisung und
Fig. 2 ein Netzleistungsdiagramm zur Veranschaulichung einer Verwendungsmöglichkeit der Anlage von Fig. 1.
Die in Fig. 1 schematisch als Blockdiagramm gezeigte, netzge­ koppelte Photovoltaikanlage beinhaltet einen Energieerzeuger­ teil (1), der mehrere Solarmodulblöcke (1a, 1b, 1c) mit je wenigstens einem Solarmodul umfaßt, wie gestrichelt angedeu­ tet. Jeder Solarmodulblock (1a, 1b, 1c) bildet eine getrennt montierbare Einheit, wobei eine beliebige, durch den jeweili­ gen Anwendungsfall, d. h. die maximal gewünschte Anlagenlei­ stung, bestimmte Anzahl von Blöcken über steckbare Verbin­ dungsleitungen miteinander gekoppelt werden können. Der Lei­ stungsausgang des Energieerzeugerteils (1) ist über einen er­ sten Verbindungsleitungssatz (2) mit dem Leistungseingang ei­ nes Ladereglers (3) verbunden, der mit einem angekoppelten elektrischen Energiespeicherteil (4) eine integrale Einheit bildet. Der Energiespeicherteil (4) besteht aus mehreren Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c), die über den Laderegler (3) parallel vom Energieerzeugerteil (1) aufgeladen werden können. Die Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) sind über den Laderegler (3) individuell auf- und entladbar und beispiels­ weise durch einzelne Akkumulatoreinheiten bestimmter Kapazität gebildet. Durch die Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) für den Aufbau des elektrischen Energiespeicherteils (4) kann letzterer hin­ sichtlich seiner Kapazität optimal auf den jeweiligen Anwen­ dungsfall abgestimmt werden.
Über einen zweiten Verbindungsleitungssatz (5) ist der Lade­ regler (3) und damit der angekoppelte elektrische Energie­ speicherteil (4) eingangsseitig an ein Netzkoppelteil (6) an­ geschlossen. Wie wiederum gestrichelt angedeutet, ist das Netzkoppelteil (6) ebenfalls modular aus einzelnen Netzkopp­ lungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) aufgebaut, die jeweils über einen eigenen Wechselrichter verfügen. Dies erlaubt wiederum eine flexible, optimale Anpassung des Netzkoppelteils (6) an die geforderte maximale Ausgangsleistung der Anlage durch Wahl einer entsprechenden Anzahl von Netzkopplungs-Modulein­ heiten und elektrisches Verknüpfen derselben mittels steckba­ rer Verbindungsleitungen, wobei die Ausgänge der einzelnen Netzkopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) parallel an eine Ausgangsleitung (7) angeschlossen sind, die zu einer herkömm­ lichen Netzüberwachungseinheit (8) geführt ist. Über die den Zustand eines angekoppelten Stromnetzes überwachende Netz­ überwachungseinheit (8) und eine davon abführende Netzein­ speiseleitung (9) kann der photovoltaisch erzeugte Strom an das angekoppelte Stromnetz abgegeben werden, z. B. das Haus­ netz eines Kunden eines öffentlichen Stromnetzes oder des Be­ treibers des öffentlichen Stromnetzes selbst.
Eine zentrale Steuerung (10) steuert den Energieerzeugerteil (1), d. h. individuell den Betrieb der einzelnen Solarmodul­ blöcke (1a, 1b, 1c), über einen ersten Steuerleitungssatz (11), den Laderegler (3) und damit individuell die Auf- und Entladevorgänge für die einzelnen Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) über einen zweiten Steuerleitungssatz (12) sowie das Netzkoppelteil (6), d. h. individuell die verschiedenen Netz­ kopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c), über einen dritten Steuerleitungssatz (13), wobei die Steuerung dieser Anla­ genkomponenten entsprechend eingegebenen Benutzervorgaben und dem von der Netzüberwachungseinheit (8) übermittelten Zustand des angekoppelten Stromnetzes erfolgt.
Der gezeigte Anlagenaufbau erlaubt eine sehr flexible Anpas­ sung an die jeweiligen Bedürfnisse des konkreten Einsatzfal­ les. Dabei sind auch alternative Gestaltungen möglich, bei­ spielsweise eine dezentrale Steuerung, bei der anstelle der gezeigten zentralen Steuerung (10) einzelne Steuerungsmodule den verschiedenen Netzkopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) und/oder den verschiedenen Solarmodulblöcken (1a, 1b, 1c) und/oder den verschiedenen Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) bzw. dem angekoppelten Laderegler (3) und/oder den ein­ zelnen Netzkopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) zugeordnet und dabei vorzugsweise in diese integriert sind. Anstelle des zentralen Ladereglers (3) können separate Laderegelungen als Speichersteuereinheiten den einzelnen Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) zugeordnet sein, oder er kann in einer einfachen Ausführungsform ganz entfallen. Soweit Anlagenkomponenten de­ zentral modular realisiert sind, können die einzelnen Module je nach Bedarf in der Nachbarschaft des Anschlußpunktes des Hausnetzes an das öffentliche Stromnetz oder aber in der Nähe eines jeweiligen elektrischen Verbrauchers im Hausnetz posi­ tioniert werden. Dabei können gegebenenfalls bereits vorhan­ dene Systemkomponenten modular in die Anlage eingebunden wer­ den, ohne daß hierfür größere Anpassungsmaßnahmen erforder­ lich sind. Als mögliche Betriebstechniken für die Anlage kommt daher jede beliebige Kombination zwischen zentraler oder dezentraler Wechselrichtertechnik, zentraler oder dezen­ traler Energiespeichertechnik und zentraler oder dezentraler Steuerung in Betracht.
Eine für manche Fälle günstige Systemauslegung kann darin be­ stehen, je eine Speichermoduleinheit (4a, 4b, 4c) mit einer Netzkopplungs-Moduleinheit (6a, 6b, 6c) zu einer modularen und vorzugsweise mit einem eigenen Steuerteil versehenen Ein­ heit als ein eigenständiges Anlagengrundmodul vorzusehen, wo­ bei dann je nach gewünschter Anlagengröße eine entsprechende Anzahl von Grundmodulen miteinander verschaltet wird, vor­ zugsweise mittels einfacher Steckverbindungsleitungen. Bei Bedarf können diese Grundmodule zudem individuell den einzel­ nen Solarmodulblöcken zugeordnet sein. Als Vorteile eines derartigen modularen Anlagenaufbaus gegenüber einer herkömm­ lichen zentralen, netzgekoppelten Anlage mit gleicher Lei­ stung sind neben der flexiblen Anpaßbarkeit die Erhöhung der Ausfallsicherheit für die aus mehreren Moduleinheiten beste­ henden Anlagenkomponenten und die Tatsache zu nennen, daß die einzelnen Komponenten, insbesondere die Wechselrichter und die stromführenden Verbindungsleitungen, nicht auf die Anla­ gengesamtleistung hin, sondern lediglich auf die jeweilige Leistung der einzelnen Moduleinheiten hin ausgelegt zu werden brauchen.
Für die Art der Steuerung der verschiedenen Moduleinheiten der Anlagenkomponenten bestehen zahlreiche Möglichkeiten, aus denen der Fachmann die für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeignete auswählen kann. So kann die Ausgangsleistung der verschiedenen Solarmodulblöcke (1a, 1b, 1c) insgesamt zum individuell steuerbaren Laden der Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) verwendet werden, oder es wird alternativ jedem So­ larmodulblock (1a, 1b, 1c) eine bestimmte Speichermodulein­ heit (4a, 4b, 4c) fest zugeordnet. Analog kann beim Entladen die Energie aus den verschiedenen Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) entweder insgesamt dem Netzkoppelteil (6) zugeordnet und dort auf dessen einzelne Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) ver­ teilt werden, oder es wird jeder Speichermoduleinheit (4a, 4b, 4c) eine zugehörige Netzkopplungs-Moduleinheit (6a, 6b, 6c) fest zugeordnet. Außerdem kann die vom Energieerzeuger­ teil (1) erzeugte Energie direkt oder über den Laderegler (3) dem Netzkoppelteil (6) ohne vorherige Einspeicherung in das Energiespeicherteil (4) zugeführt werden, wenn Netzeinspei­ sungsbedarf vorhanden ist. Auch hier kann je nach Wunsch der von den einzelnen Solarmodulblöcken (1a, 1b, 1c) jeweils er­ zeugte Stromanteil als insgesamt erzeugter Strom dem Netzkop­ pelteil (6) zugeführt und dort auf dessen einzelne Modulein­ heiten (6a, 6b, 6c) verteilt werden, oder es wird jedem So­ larmodulblock (1a, 1b, 1c) seine eigene Netzkopplungs- Moduleinheit (6a, 6b, 6c) zugeordnet. Des weiteren können die Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) wahlweise elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sein, wobei letzteres zur in­ dividuellen Ansteuerbarkeit hinsichtlich Lade- und Entlade­ vorgängen besonders günstig ist.
Bei einer besonders vorteilhaften, nachfolgend anhand von Fig. 2 näher erläuterten Verwendung dient die netzgekoppelte Photovoltaikanlage zur Spitzenlastkappung beim Energieversor­ ger selbst oder bei einem Stromkunden, dessen Hausnetz mit den diversen elektrischen Verbrauchern an das öffentliche Stromnetz des Energieversorgers angeschlossen ist. Beispiels­ weise kann es sich bei einem solchen Kunden um ein größeres Industrieunternehmen handeln. Bei einem solchen Stromkunden besteht das Problem, daß sein Strombedarf im Verlauf eines Tages starken Schwankungen unterworfen ist, wobei meist zu festen, kundenspezifischen Zeiten, beispielsweise im Verlauf des Vormittags oder im Verlauf des Nachmittags, eine Bedarfs­ spitze vorliegt. Beispielhaft ist in Fig. 2 ein Strombedarf über den Verlauf eines Tages hinweg anhand einer Leistungsbe­ darfskurve (LB) angenommen, die vom Vormittag an kontinuier­ lich ansteigt, bis sie um 16.00 Uhr MEZ einen bestimmten Spitzenwert (LS) erreicht, von wo aus sie wieder kontinuier­ lich absinkt.
Der Kunde muß bei Anschluß an das öffentliche Stromnetz dem Energieversorger gegenüber angeben, welche maximale Strom­ netzentnahmelast er für ihn gewährleisten soll. Da der Ener­ gieversorger entsprechende Stromlieferungskapazitäten bereit­ stellen muß, steigen naturgemäß die Anschlußkosten für den Kunden mit höherer, vorgewählter maximaler Stromnetzentnahme­ last deutlich an. Herkömmlicherweise, d. h. insbesondere ohne kundenseitige Photovoltaikanlage, muß der Kunde folglich zur Sicherung seines Spitzenleistungsbedarfs mindestens seinen Spitzenleistungswert (LS) als maximale Stromnetzentnahmelast wählen, wobei er dies für einen Großteil des Tages nicht aus­ zunützen vermag.
Die herkömmliche, kundenseitige Zuschaltung einer netzgekop­ pelten Photovoltaikanlage ohne Energiespeicherteil vermag diese Schwierigkeit nicht zufriedenstellend zu beheben. In Fig. 2 ist qualitativ die typische Leistungsabgabe (LP) einer Photovoltaikanlage an einem sonnigen Wintertag in mitteleuro­ päischen Breiten veranschaulicht. Die photovoltaisch erzeugte Leistung (LP) steigt im Laufe des Vormittags an, bis sie um 12.00 Uhr MEZ ihr Maximum erreicht und dann wieder kontinu­ ierlich abfällt, wobei diese Leisungskurve (LP) selbstver­ ständlich witterungsbedingt schwanken kann. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Maximum der Leistungsabgabe (LP) der Photovoltaikanlage im allgemeinen nicht mit dem Spitzenlei­ stungsbedarf des Kunden zusammenfällt, sondern demgegenüber verschoben ist. Der Kunde kann sich daher bei diesen herkömm­ lichen Systemen nicht darauf verlassen, daß zum Zeitpunkt seines Spitzenbedarfs stets ein Teil hiervon durch die Photo­ voltaikanlage gedeckt werden kann. So ist im Beispielsfall von Fig. 2 die Leistung der Photovoltaikanlage zum Zeitpunkt des maximalen Leistungsbedarfs um 16.00 Uhr MEZ bereits auf einen sehr geringen Bruchteil des Spitzenleistungsbedarfs ab­ gefallen. Der Kunde muß folglich auch in diesem Fall die hohe maximale Stromnetzentnahmelast wählen und kann lediglich ver­ suchen, die hohen Anschlußkosten durch Energieeinspeisung in das öffentliche Stromnetz zu Zeiten, in denen seine Photovol­ taikanlage mehr Leistung als vom Kunden benötigt erbringt, im Fall von Fig. 2 z. B. um 12.00 Uhr MEZ, einen Teil dieser Ko­ sten hereinzuholen. Dabei besteht allerdings das Problem, daß der für die Einspeisung gezahlte Strompreis häufig merklich geringer ist als derjenige für dieselbe, dem öffentlichen Stromnetz entnommene Leistung.
Mit der Photovoltaikanlage von Fig. 1 läßt sich dieses Pro­ blem mittels Energiespeicherung und geeigneter Anlagensteue­ rung wie folgt auf elegante Weise lösen. Die Anlagensteuerung (10) steuert die an das Hausnetz des Kunden angekoppelte Pho­ tovoltaikanlage ab Tagesbeginn so, daß die photovoltaisch er­ zeugte Energie zunächst dazu verwendet wird, den elektrischen Energiespeicherteil (4) voll aufzuladen, solange der tatsäch­ liche Leistungsbedarf (LB) des Kunden einen vorgegebenen Grundlastpegel (LG) noch nicht erreicht hat. Falls der Ener­ giespeicherteil (4) zwischenzeitlich vollgeladen wurde, wird die überschüssige, photovoltaisch erzeugte Energie in das Hausnetz des Kunden eingespeist und reduziert so dessen Ent­ nahmeleistung aus dem öffentlichen Stromnetz bzw. kann in daßelbe eingespeist werden. Sobald der Kundenleistungsbedarf (LS) den Grundlastpegel (LG) überschreitet, in Fig. 2 um 13.00 Uhr MEZ, wird die Leistungsentnahme aus dem öffentli­ chen Stromnetz auf diesen Grundlastpegel (LG) beschränkt, und die Steuerung (10) der Photovoltaikanlage sorgt dafür, daß der restliche Leistungsbedarf von der Photovoltaikanlage ge­ deckt wird. Hierzu speist die Steuerung (10) über das Netz­ koppelteil (6) die entsprechende Differenzleistung in das Kundenhausnetz ein. Dazu verwendet sie zum einen die momentan vom Energieerzeugerteil (1) bereitgestellte Leistung und zum anderen die zuvor in das Energiespeicherteil (4) eingespei­ cherte Energie, indem sie einen entsprechenden Entladevorgang aktiviert. Sobald der Kundenstrombedarf (LB) wieder unter den Grundlastpegel (LG) fällt, schaltet die Anlagensteuerung (10) wieder auf einen Ladevorgang für das Energiespeicherteil (4) um und gibt Energie an das Hausnetz nur insoweit ab, wie sie nicht mehr zum Aufladen des Energiespeicherteils (4) benötigt wird. Der restliche Kundenstrombedarf wird dann wieder aus dem öffentlichen Stromnetz gedeckt.
Mittels dieser Anlagensteuerung kann der Kunde folglich seine maximale, die Anschlußkosten an das öffentliche Stromnetz be­ stimmende Stromnetzentnahmelast auf den Grundlastpegel (LG) verringern, der merklich niedriger als sein Spitzenleistungs­ bedarf (LS) sein kann. Damit kann der Kunde seine Anschlußko­ sten an das öffentliche Stromnetz merklich verringern, wobei die Einsparung deutlich höher als der Aufwand für die Reali­ sierung der Photovoltaikanlage sein kann. Die Photovoltaikan­ lage ist, wie sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt, hierzu so auszulegen, daß die durchschnittlich täglich von ihr erzeugte, sich als Fläche unter ihrer Tagesleistungskurve (LP) ergebende Energiemenge (EP) mindestens so groß wie die­ jenige, in Fig. 2 als schraffierte Fläche wiedergegebene Energiemenge (ES) ist, die während den Zeiträumen, in denen der Kundenleistungsbedarf (LB) den Grundlastpegel (LG) über­ steigt, gedeckt werden muß. Der Energiespeicherteil (4) ist in seiner Speicherkapazität so ausgelegt, daß er wenigstens diesen Energiezusatzbedarf (ES) eines Tages, vorzugsweise ein Mehrfaches davon, einzuspeichern vermag, so daß die Spitzen­ lastdeckung durch die Photovoltaikanlage und damit die Spit­ zenlastkappung der Entnahme aus dem öffentlichen Stromnetz auch bei mehreren aufeinanderfolgenden Tagen mit ungünstiger Witterung und damit geringer Leistung der Photovoltaikanlage gewährleistet ist. Umgekehrt gesprochen, können der Grund­ lastpegel (LG) und damit die Anschlußkosten um so stärker ge­ senkt werden, je größer die durchschnittliche Tagesleistung der Photovoltaikanlage und die dazu passende Speicherkapazi­ tät des Energiespeicherteils (4) sind.
Eine entsprechende Spitzenlastkappung mittels Einsatz der Photovoltaikanlage von Fig. 1 ist nicht nur bei Stromnetzkun­ den, sondern auch beim Energieversorger selbst möglich. Au­ ßerdem kann die flexibel und modular aufgebaute Photovol­ taikanlage nach Art von Fig. 1 auch als Inselanlage ohne An­ kopplung an ein öffentliches Stromnetz eingesetzt werden, mit der über ihre Ausgangsleitung (9) direkt einer oder mehrere elektrische Verbraucher mit üblichem Netz-Wechselstrom ge­ speist werden können.

Claims (5)

1. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage, mit
  • - einem Energieerzeugerteil (1), der einen oder mehrere So­ larmodulblöcke (1a, 1b, 1c) mit je wenigstens einem Solar­ modul umfaßt, und
  • - einem Netzkoppelteil (6) mit wenigstens einem Wechselrich­ ter,
    gekennzeichnet durch
  • - einen elektrischen Energiespeicherteil (4), in den vom Energieerzeugerteil (1) erzeugte elektrische Energie wäh­ rend Ladevorgängen steuerbar eingespeichert werden kann und aus dem gespeicherte Energie während Entladevorgängen steuerbar an das Netzkoppelteil (6) abgegeben werden kann, wobei
  • - die Steuerung der Lade- und Entladevorgänge so erfolgt, daß in Zeiträumen mit niedrigem Leistungsbedarf der Ener­ giespeicherteil (4) mit der vom Energieerzeugerteil (1) erzeugten Energie geladen und in Zeiträumen mit hohem Lei­ stungsbedarf Energie aus dem Energiespeicherteil zur Be­ reitstellung einer geforderten Netzeinspeisungsleistung entnommen wird.
2. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage nach Anspruch 1, wei­ ter dadurch gekennzeichnet, daß der Netzkoppelteil (6) und/oder der elektrische Energiespeicherteil (4) und/oder eine Anlagensteuerung aus einzelnen Moduleinheiten aufgebaut sind, die zur Bildung beliebiger größerer Einheiten zusammenge­ schaltet werden können.
3. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage nach Anspruch 2, wei­ ter dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicher-Modulein­ heiten (4a, 4b, 4c) parallel an den Energieerzeugerteil (1) angeschlossen sind und unabhängig voneinander gesteuert ent­ laden werden können.
4. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage nach Anspruch 3, wei­ ter dadurch gekennzeichnet, daß je eine Energiespeicher- Moduleinheit (4a, 4b, 4c) und eine Netzkopplungs-Moduleinheit (6a, 6b, 6c) in einem Anlagengrundmodul als einem eigenstän­ digen modularen Bauteil integriert sind.
5. Verwendung einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem an ein öffentliches Stromnetz angeschlossenen Hausnetz, dessen Spitzenleistungs­ bedarf (LS) größer als eine gewählte maximale Stromnetzent­ nahmelast (LG) ist, wobei in Zeiträumen mit hohem, über der maximalen Stromnetzentnahmelast (LG) liegendem Leistungsbe­ darf (LB) die Differenzleistung durch die Photovoltaikanlage unter Verwendung der momentan vom Energieerzeugerteil (1) er­ zeugten Energie sowie der zuvor in Zeiträumen mit niedrigerem Leistungsbedarf in den Energiespeicherteil (4) eingespeicher­ ten Energie gedeckt wird.
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