Eigenverbrauch zählerabhängig

Mit dem EEG 2009 wird neben der Einspeisung auch der Eigenverbrauch gefördert. Als Eigenverbrauch gilt dabei die zeitgleiche Einspeisung von Solarstrom und der Verbrauch von Netzstrom. Der Aufbau eines Inselnetzes ist hierzu nicht notwendig.

Für die praktische Umsetzung ergibt sich die Frage, wie der solare Eigenverbrauch ermittelt werden kann. Über den Jahresendstand der Einspeise- und Bezugszähler lässt er sich nicht errechnen, denn als Eigenverbrauch zählt ja nur der gleichzeitig mit der Erzeugung verbrauchte Strom. Ob gleichzeitig Strom verbraucht und eingespeist wurde, geben die beiden Zähler nicht an.

Um die Gleichzeitigkeit zu garantieren, wird ein weiterer Zähler verwendet, der Produktionszähler. Wenn das gesamte Hausnetz einphasig arbeitet, funktioniert die Methode eindeutig (siehe Grafiken zur Messung von Eigenverbrauch).

Alle drei Zähler sind unidirektionale Zähler. Ihr Zählwerk zählt nur in eine Richtung. Die Zähler zwei und drei, also Einspeise- und Bezugszähler, können dabei grundsätzlich auch durch einen bidirektionalen Zähler mit zwei getrennten Zählwerken ersetzt werden. Er zeigt auf den beiden Zählwerken aber das Gleiche an wie die beiden einzelnen Zähler.

Spielt man die drei möglichen Betriebsfälle Eigenverbrauch, Einspeisung und Bezug für ein einphasig betriebenes Hausnetz durch, so ergeben sich die in der Grafik dargestellten Zählerstände. Bei reinem Eigenverbrauch (Situation 3a), zum Beispiel mittags, wenn gekocht wird, messen die Zähler zwei und drei keine Leistungsflüsse, da die gesamte Leistung direkt an die Haushaltslasten abgegeben wird und kein Austausch mit dem Netz erfolgt. Der Eigenverbrauch ergibt sich somit aus der Differenz aus den Zählerständen eins und zwei. Das gilt auch für die anderen beiden Betriebsfälle. Einspeisung und Bezug können dabei direkt abgelesen werden. Das gilt auch, wenn die Betriebszustände gemischt auftreten, wenn also zur Einspeisung ein kleinerer Anteil Eigenverbrauch dazukommt oder der Verbrauch zu einem Teil von Netzstrom, zu einem anderen Teil von Solarstrom gespeist wird.

Fragen bei dreiphasigem Hausnetz

Doch wie sieht es im dreiphasigen Fall aus? Wenn die Einspeisung des Wechselrichters nicht auf derselben Phase erfolgt wie der Verbrauch? Die Grafik zur Messung von Eigenverbrauch zeigt zwei denkbare Konstellationen (3b und 3c). Das selbst für manche Experten auf den ersten Blick Erstaunliche ist, dass sie zu unterschiedlichen Messwerten für den Eigenverbrauchsanteil kommen.

Bei beiden Konstellationen wird ein einphasiger Wechselrichter im Hausnetz angeschlossen. Die Haushaltslasten sind sowohl an der Einspeisephase als auch an den anderen beiden Phasen angeschlossen. Während der Produktionszähler (Zähler eins) einphasig arbeitet, handelt es sich beim Einspeise- und beim Bezugszähler (Zähler zwei und drei) um dreiphasige Geräte.

Solange der Verbrauch auf derselben Phase wie die Einspeisung stattfindet, ergeben sich keine Unterschiede zum vorherigen Fall. Doch wie steht es mit den Verbrauchern, die an den anderen Phasen angeschlossen sind?

Der Herd, auf dem die Bewohner unter Umständen um die Mittagszeit ihr Steak brutzeln, zieht meistens auf allen drei Phasen Strom, zumindest wenn gleichzeitig viele Platten und der Backofen angeschaltet sind. Im Beispiel in der Gra fik wird für das Mittagessen insgesamt eine Kilowattstunde benötigt, auf jeder Phase eine drittel Kilowattstunde. Das führt dazu, dass auf der Einspeisephase der Solaranlage, die im gleichen Zeitraum eine Kilowattstunde elektrische Energie produziert, Strom ins Netz fließt, auf den anderen zwei Phasen der Herd Strom aus dem Netz zieht.

Wird erst der Eigenverbrauch jeder Phase bestimmt und dann die Summe über die drei Phasen gebildet, zählt nur der Verbrauch auf der Einspeisephase als Eigenverbrauch. Das ist gerade einmal eine drittel Kilowattstunde (Fall 3b).

Zähler können aber auch anders (Fall 3c). Wenn sie erst den Stromfluss über die drei Phasen summieren und dann ihren Zählwert bilden, zeigen in der gleichen Situation der Einspeisezähler und der Verbrauchszähler null an. Der Eigenverbrauch beträgt eine Kilowattstunde, also das Dreifache der ersten Situation. Wohlgemerkt: Real fließen die gleiche Ströme, nur die Abrechnung funktioniert anders.

Das gleiche Problem besteht übrigens im umgekehrten Fall, dass der Wechselrichter dreiphasig arbeitet und viele Verbraucher nur an eine Phase angeschlossen sind. Messen die Zähler wie in Situation 3b, kann man nur für einen Teil des tatsächlichen Eigenverbrauchs von der Eigenverbrauchsförderung profitieren. Messen sie wie in 3c, ist der abgerechnete Eigenverbrauch immer gleich oder höher als in 3b.

Keine Sorgen mit Ferraris-Zählern

Wie zählen die Zähler in der Realität? Das Zählprinzip der dreiphasigen Zähler lässt sich am einfachsten anhand eines klassischen Ferraris-Zählers erklären. Er ist weit verbreitet. Bei diesen Zählern induziert der Wechselstrom Wirbelströme in einer drehbaren Aluminumscheibe, die mit externen Magnetfeldern in Wechselwirkung steht und sich umso schneller dreht, umso mehr Wirkleistung aus dem Netz gezogen wird. Bei dreiphasigen Zählern wird aus den drei Phasenströmen und -spannungen elektromagnetisch ein gemeinsames Drehmoment erzeugt, das die Scheibe beschleunigt. Das Messinstrument integriert somit die Leistungsflüsse der drei Phasen. Es gibt einen Messwert mit Hilfe des mechanischen Zählwerkes an, welches die Anzahl der Umdrehungen der Zählerscheibe anzeigt.

Bei dieser Wirkungsweise ergeben sich die Zählerstände der Situation 3c. Sie sind identisch mit dem einphasigen Beispiel (3a). Endkunde und Installateur müssen sich also überhaupt keine Sorgen machen, wenn herkömmliche Ferraris-Zähler installiert sind.

Neben den Ferraris-Zählern finden aber zunehmend vollelektronische Elektrizitätszähler Verwendung. Nach den Vorstellungen der EU sollen die heute in Haushalten eingesetzten Ferraris-Zähler in den nächsten Jahren sogar überwiegend durch moderne elektronische Zähler ersetzt werden. Kann dieser Wechsel eine Auswirkung auf die Zählung des solaren Eigenverbrauchs haben?

Elektronische Zählinformationen werden in abrufbaren Registern abgespeichert. Die Einsatzmöglichkeiten eines elektronischen Zählers steigen mit der Anzahl der Register. Mit zwei Registern ist es möglich, die Summen der phasenweise erfassten Wirkleistung nach Energierichtungen zu speichern. Damit sind der Bezug und die Lieferung von Wirkenergie registriert, allerdings auch nur integriert über die Phasen wie beim Ferraris-Zähler. Stehen aber sechs Register zur Verfügung, so kann die Registrierung für jede einzelne der drei elektrischen Phasen erfolgen. Mit steigender Registeranzahl erhöht sich somit die verfügbare Information, wodurch neue Freiheitsgrade für die Messung elektrischer Energie bereitstehen. So wäre es technisch möglich, den solaren Eigenverbrauch langfristig nicht saldierend, sondern phasenweise zu erfassen. Dann ergäbe sich die Situation 3b, bei der deutlich weniger Eigenverbrauch berechnet wird als in 3a und 3c.

Die rechlichte Situation sieht dabei so aus: Das deutsche Eichgesetz mit seinen Verordnungen will unter anderem den Verbraucher im geschäftlichen Verkehr schützen und tut dies dadurch, dass es Voraussetzungen für richtiges Messen schafft. So schreibt § 25 den Einsatz von „geeichten“ Messgeräten für Bestimmung von elektrischer Energie oder Leistung vor. Die Anforderungen, die geeichte Messgeräte für Elektrizität erfüllen müssen, sind in Anlage 20 der Eichordnung zu finden. Eine wichtige Anforderung ist, dass das Messergebnis definierte Fehlergrenzen einhält und damit „richtig“ misst. Hierbei ist es unwichtig, auf welche „rechnerische“ Weise das Messergebnis bei mehrphasigen Zählern ermittelt wurde. Damit schließt das Eichgesetz die für den Eigenverbrauch ungünstigere Zählweise nicht aus. Auch im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ist bezüglich der Art der Abrechnung bei mehrphasiger Einspeisung keine detaillierte Regelung zu finden.

Zusammenfassend gilt: Wer seinen solaren Eigenverbrauch in dreiphasigen Netzen optimieren möchte, sollte auf den Einsatz eines über die Phasen integrierenden Zählers achten.

Markus Landau (Fraunhofer IWES, Kassel), Dr. Armin Schmiegel (Voltwerk Electronics GmbH, Hamburg)