Kosten und Nutzen der Überwachung

In den vergangenen Boomjahren der Photovoltaik in Deutschland hat das Thema Anlagenüberwachung und Betriebsführung eher ein Nischendasein geführt. Bei den Großprojekten, bei denen diese Dienstleistungen von den Investoren oder den finanzierenden Großbanken eingefordert wurden, kam es zwar schon auf. Allerdings gab es in vielen Fällen keine detaillierten Vorgaben oder Anforderungen. Grundsätzlich war die Wertschöpfung beim Neubau von Anlagen besser. Auch für die Außenwirkung war der Anlagenneubau deutlich lukrativer, wenn man Zeitungsartikel, Referenzlisten und Einweihungen ansieht.

In vielen Fällen wurde die Betriebsführung und Wartung bisher, wie man so sagte, „mitgemacht“. Die Motivation war, den Kunden nicht allein zu lassen oder ihm zumindest dasselbe zu bieten wie lokale Wettbewerber. Betriebswirtschaftliche Überlegungen wie zum Beispiel eine Kostenrechnung standen eher im Hintergrund, weil durch den Neubau von Anlagen in den meisten Fällen ein ausreichend hoher Deckungsbeitrag erwirtschaftet wurde, um den „After-Sales-Service“ mitzutragen.

Diese Zeiten sind vorbei. Jetzt werden After-Sales-Service-Leistungen auch vermehrt für kleine und mittelgroße Anlagen zu einem größeren Markt. Gleichzeitig bricht das Geschäft mit dem Anlagenneubau ein. Allerdings muss klar sein, dass die mit After-Sales-Services erzielbaren Umsätze und Deckungsbeiträge und die dafür notwendigen Arbeitsplätze den Wegfall durch den teilweise dramatisch zurückgehenden Zubau von Photovoltaikanlagen überhaupt nicht kompensieren können.

Die technische Betriebsführung bei kleinen und mittelgroßen Anlagen unterscheidet sich von der bei Großanlagen unter anderem durch das kleinere Volumen. Damit müssen Fixkosten auf einen geringeren Anlagenbetrag umgelegt, mehr unterschiedliche Monitoringsysteme bedient und ausgelegt werden. Es lässt sich natürlich keine eindeutige Grenze ziehen. Dachanlagen mit 100 oder 200 Kilowattpeak Leistung gehören in dieser Betrachtung aber gewiss zu den mittelgroßen Installationen.

Do it yourself

Der Anlagenbesitzer kann im Prinzip auch versuchen, die Anlagenüberwachung selbst zu machen. Das geht entweder, indem er sich das notwendige Fachwissen aneignet und die notwendige Messtechnik einbaut, oder indem er in vereinfachter Form den Ertrag seiner PV-Anlage mit anderen vergleicht, um Abweichungen festzustellen. Dabei ist es sinnvoll, Ertragsdatenbanken zum Beispiel vom Solarförderverein Aachen (www.sfv.de) oder von PV Log (www.pv-log.com) zu nutzen.

In den meisten Fällen wird aber die Überwachung und Auswertung durch einen Fachmann – oft durch den Installateur der Photovoltaikanlage – erfolgen. In vielen Fällen bedient sich der Installateur hierzu der Software-Tools, die von denen einzelnen Wechselrichterherstellern für diesen Zweck meist kostenfrei zur Verfügung gestellt werden. Diese sind mehr oder minder leistungsfähig und benutzerfreundlich und unterstützen nur die Wechselrichter des Anbieters, so dass oft verschiedene Tools notwendig sind, um alle Anlagen abzudecken. Typischerweise muss der Installateur viele Auswertungen manuell auf Hinweise zu Fehlfunktionen überprüfen und aus den vielen Meldungen, die von den Wechselrichtern kommen, die wirklich wichtigen herausfiltern. Das ist ein nicht zu unterschätzender zeitlicher Aufwand. Wenn man nur wenige Anlagen hat, die man daher auch noch im Detail kennt, ist das noch darstellbar. Doch die Grenze ist schnell erreicht. Das immer wiederkehrende Überprüfen von Tagesganglinien stellt für die meisten Installateure sicher keine sehr motivierende Tätigkeit dar.

Diese Problematik wird verschärft durch die Absenkung der Einspeisevergütung: Der Anteil der Arbeitskosten an den jährlichen Gesamtkosten liegt bei Betriebsführung deutlich höher als der Anteil der Arbeitskosten an den Baukosten einer neuen Photovoltaikanlage. Die Preise der Neuanlagen sind in den letzten Jahren schnell gesunken. Ein Großteil der Kostensenkungen wurde dabei von den Komponentenherstellern getragen, die einen Anteil von über 80 Prozent an den Kosten hatten. Dies ist im Betriebsführungsbereich deutlich anders. Hier sind eher 80 Prozent der Kosten Arbeitskosten. Da die Arbeitslöhne nicht mit der EEG-Vergütung absinken, muss versucht werden, dies durch Effizienzsteigerung wettzumachen.

Druck durch Arbeitskosten

Dazu eine Vergleichsrechnung: Wenn die Betriebsführungskosten für die laufende Anlagenüberwachung, das Berichtswesen und das Störungsmanagement bei einer mittelgroßen Anlage bei circa vier Euro pro Kilowattpeak und Jahr liegen, so bedeutet das, dass bei einer Vergütung von circa 40 Cent pro Kilowattstunde vom Anlagenertrag rund zehn Kilowattstunden pro Kilowattpeak dafür notwendig sind. Das ist ungefähr ein Prozent der Einnahmen. Sinkt die Einspeisevergütung dann aber auf 13 Cent pro Kilowattstunde, steigt der Anteil, der zur Deckung der Betriebsführungskosten notwendig ist, bereits auf drei Prozent des Ertrags. Ähnlich verhält es sich mit den Kosten für Datenübertragung oder Jahreswartung. Die Kosten sinken nicht analog zur EEG-Vergütung, so dass ein immer größerer Anteil der Stromverkaufserlöse für die Betriebskosten aufgewendet werden muss.

Mit zunehmendem Aufbau eines Portfolios von Anlagen zur Überwachung und Betriebsführung stellen sich daher einige Herausforderungen. Das gilt sowohl für Altanlagen mit einer noch vergleichsweise hohen Einspeisevergütung als auch für neuere Anlagen mit Vergütungen nach EEG unter 15 Cent pro Kilowattstunde.

Wesentliche Herausforderungen beim Monitoring kleiner und mittelgroßer Anlagen sind: Erstens, wie kann die Vielzahl von Anlagen mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad möglichst zeit- und kosteneffizient überwacht und das Störungsmanagement und Berichtswesen organisiert werden? Dabei gilt es, falsche Fehlermeldungen zu minimieren. Denn diese führen im schlimmsten Fall zu unnötigen und kostentreibenden Außeneinsätzen. Zweitens, wie kann mit den immer niedriger werdenden Einspeisevergütungen und den damit einhergehenden Kürzungen des Budgets für Betriebsführung ein positiver Deckungsbeitrag erwirtschaftet werden?

Um ein erfolgreiches Geschäftsmodell für die Betriebsführung von kleinen bis mittelgroßen Anlagen auf einer professionellen Basis anbieten zu können, muss die Gesamtzahl von Anlagen beziehungsweise das Volumen in Megawattpeak eine kritische Mindestmenge aufweisen. Dadurch kann man Skaleneffekte nutzen und Dienstleistungen wie zum Beispiel eine Rufbereitschaft am Wochenende darstellen. Vermutlich sind für ein erfolgreiches Geschäftsmodell mehr als 100 Anlagen nötig, die dann eine Gesamtleistung von mehr als zehn Megawattpeak haben.

Ein wichtiger Punkt ist eine geeignete Software. Für eine effiziente Auswertung ist wichtig: Zum einem müssen Routineaufgaben weitgehend automatisiert sein. Es dürfen nur möglichst wenig Eingriffe seitens des Betriebsführers für die Berechnung von Daten, für deren Erstauswertung und für die Berichte zum Kunden nötig sein. Das geht mit vorformulierten Textbausteinen und indem Eintragungen vom Anlagenlogbuch in den Bericht automatisiert werden. Auch sind Tools wie ein Ticketsystem mit protokolliertem Fehlerverlauf denkbar, damit Fehleraufnahme und Reparaturarbeiten auch bei Krankheits- oder Urlaubsfall ohne Unterbrechungen fortgeführt werden.

Zum anderen müssen die Auswerteroutinen intelligent genug sein, um zum Beispiel Fehlalarme zu unterdrücken, und idealerweise selbstlernend sein. Durch selbstlernende Algorithmen lässt sich etwa erkennen, ob ein Performanceeinbruch durch Schneebedeckung zu verantworten ist oder an Tagen mit geringer Einstrahlung ein Einbruch der Performance Ratio innerhalb der Erwartungen liegt, weil die Module ein besonders schlechtes Schwachlichtverhalten aufweisen (siehe Abbildung 1 und 2).

Die beste Software kann nichts daran ändern: Ohne geeignetes Personal funktioniert das Geschäftsmodell auch nicht. Mitarbeiter müssen ausreichende Fachkompetenz haben, damit sie die Meldungen, die vom System kommen, innerhalb kürzester Zeit plausibilisieren können (siehe Abbildung 3). Sie müssen auch in der Lage sein, im Fehlerfall die Probleme dem Kunden gegenüber kompetent und zuverlässig zu kommunizieren.

Die Herausforderungen an Kosteneffizienz lassen sich an einem konkreten Beispiel beschreiben: Ein großer, bundesweit tätiger Wohnungskonzern lässt auf seinen Gebäuden jeweils Anlagen mit einer Leistung von circa 25 Kilowattpeak installieren. Aufgrund von Vorgaben des Netzbetreibers wird jede einzelne Anlage mit einem Datenlogger ausgestattet. Die Telefonanlage der Gebäude kann nicht genutzt werden, so dass die Überwachung jeder einzelnen Anlage über eine GSM-Verbindung erfolgt. In der Summe sind circa 200 Photovoltaikanlagen mit einer Gesamtleistung von rund fünf Megawattpeak installiert. Da mit verschiedenen Wechselrichtern gearbeitet wurde, der Kunde aber ein einheitliches, standardisiertes Reporting wünscht, wurde mit einem professionellen Monitoringportal gearbeitet. Die jährlichen Kosten für die Anlagenüberwachung liegen dann bei etwa 9,90 Euro pro Kilowattpeak (Tabelle 1) oder circa 250 Euro pro Anlage und Jahr.

Bei einem durch die Wirtschaftlichkeitsberechnung des Gesamtprojekts geforderten Jahrespreis für die Betriebsführung von maximal zehn Euro pro Kilowattpeak wird deutlich, dass hier sehr effizient gearbeitet werden muss. Es darf keine unnötigen Einsätze vor Ort durch Fehlalarme geben. Die Regelwartungsaktivitäten müssen optimiert und lokale Partner mit sehr kurzen Anfahrtswegen effizient eingebunden werden. Sonst kann das Vorhaben auf Dauer nicht mit einem positiven Deckungsbeitrag abschließen.

Ein ketzerischer Gedankengang könnte folgender sein: Der Betreiber könnte auf Anlagenüberwachung vollkommen verzichten. Es reicht, wenn der Hausmeister einmal pro Quartal die Zählerstände meldet oder in ein (kostenfreies) Portal wie PV-Log einträgt und dort ein einfacher Quervergleich mit den anderen Anlagen am selben Standort durchgeführt wird. Dann könnten durch den Wegfall der ersten drei Kostenpositionen in der Tabelle 1 etwa acht Euro pro Kilowattpeak eingespart werden. Dagegen steht dann der Aufwand, die Werte einmal im Quartal zu prüfen. Unter der Annahme, dass das rund ein Euro pro Kilowattpeak kostet, ist das also in der Summe eine Einsparung von circa sieben Euro pro Kilowattpeak. Außerdem werden in diesem Fall die Kosten für einen Datenlogger, die Datenfernübertragungseinrichtung und deren Installation eingespart, rund 40 Euro pro Kilowattpeak. Auf 20 Jahre Betriebsdauer umgelegt, sind das mit Berücksichtigung von Zinsen circa drei Euro pro Kilowattpeak. In der Gesamtsumme werden also etwa elf Euro pro Kilowatpeak und Jahr eingespart.

Dagegen steht als Risiko, dass der Ertrag niedriger ist, weil Ausfälle nicht zeitnah entdeckt werden. Bei einer Vergütung von rund 15 Cent pro Kilowattstunde bedeutet das, dass im Mittel über das gesamte betrachtete Portfolio bei der Annahme einer Jahresstromproduktion von 1.000 Kilowattstunden pro Kilowattpeak ein Minderertrag von circa 70 Kilowattstunden pro Kilowattpeak in Kauf genommen werden kann. Kurz gesagt: Sieben Prozent der Anlagenleistung dürfen ein ganzes Jahr ausfallen, bevor sich die Überwachung amortisiert.

In den letzten Jahren hat sich die Anlagenqualität und -zuverlässigkeit deutlich erhöht. Aus Anlagen mit intensiver Überwachung ist bekannt, dass Verfügbarkeiten von 99,5 Prozent und mehr erreicht werden. Damit ist es durchaus überlegenswert, insbesondere bei weiter absinkenden Vergütungen auf die Überwachung zu verzichten.

Trends und Anforderungen für die Zukunft

Neben den oben geschilderten Anforderungen an die Systeme gibt es noch eine Reihe von möglichen Entwicklungen oder notwendigen Verbesserungen an den Systemen, um den Herausforderungen der Zukunft, die eine deutliche Effizienzsteigerung verlangen, gerecht zu werden: Von Seiten der Datenlogger bzw. Wechselrichterhersteller sollten einheitliche Schnittstellen (Hardware/Software) definiert werden, um Produkte unterschiedlicher Hersteller einfach miteinander kombinieren zu können. Das ist in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik Standard.

Schnittstellen zur übrigen Haustechnik müssen geschaffen werden, um die Photovoltaikanlage in ein Energiemanagement des Gesamtgebäudes einzubeziehen – vor allem wenn es darum geht, den Eigenverbrauch zu optimieren. Und damit bietet sich an, dass das Monitoring über die Haustechnik erfolgt. Das bedeutet, dass photovoltaikzentriertes Denken aufgegeben werden muss.

Wenn man den ketzerischen Gedanken aufgreift und auf die Anlagenüberwachung verzichtet, ist es auch vorstellbar, dass die Daten der Stromproduktion nicht mehr vom Hausmeister manuell abgelesen und in ein Portal eingetragen werden, sondern dass sie vom Netzbetreiber über seine Dienstleistungen beim Smartmetering gleich mitausgelesen und dem Photovoltaikanlagenbetreiber als Auswertung zur Verfügung gestellt werden. Sie hätten den Vorteil, damit gleich eine höhere Kundenbindung für den Kauf des Stroms zu etablieren.

Durch den immer größer werdenden Drang oder Zwang zur Direktvermarktung des Solarstroms treten neue Dienstleister auf. Diese benötigen – um ihrer Aufgabe gerecht zu werden – einen direkten und unmittelbaren Zugriff auf die Daten der Photovoltaikanlage.

Mittelfristig könnten diese Dienstleister daher auch im Bereich Anlagenüberwachung und Reporting aktiv werden. Das gilt allerdings weniger bezüglich der Regelwartung und Störfallbeseitigung.

Die technische Betriebsführung und die kaufmännische Betriebsführung der Anlage müssen enger verzahnt und zum Beispiel aus einer Hand angeboten werden. Damit lassen sich Kosten senken, vor allem bei den internen Abläufen, weil einige Vorgänge nicht zweimal durchlaufen werden müssen.

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Kooperation pv magazine und PV-Log

Werden Sie Abonnent des pv magazine Deutschland und erhalten Sie gleichzeitig für ein Jahr gratis den Gold-Status auf PV-Log im Wert von 60 Euro.

PV-Log unterstützt das Monitoring von Photovoltaikanlagen. Nutzer können die eigenen Ertragsdaten über Schnittstellen, die einen automatischen Import zu PV-Log ermöglichen, grafisch darstellen lassen. Zusätzlich kann man mit anderen PV-Anlagen-Betreibern und solchen, die es werden wollen, Kontakt aufnehmen. PV-Log ist kostenlos, herstellerunabhängig und benötigt keine eigene Hardware. Die detaillierte Suche und die Solar-Friends-Gruppen sind Features, um Anlagen zu finden und zu vergleichen. So werden einfach und übersichtlich Ertragsabweichungen und Fehler erkannt. Technisch versierte Nutzer können einfach eigene Anwendungen, Programme und Apps entwickeln und diese über die PV-Log-API-Daten austauschen. Dies ist eine Programmierschnittstelle, die es ermöglicht, dass jede Software mit PV-Log kommunizieren kann.

Der Gold-Status beinhaltet gegenüber der kostenlosen Mitgliedschaft einige Vorteile, zum Beispiel die Anzeige der Ertragsdaten von Wechselrichter und Strings und noch mehr Vergleichsmöglichkeiten.

Zu PV Log:www.pv-log.com Zur Abo-Bestellung:www.pv-magazine.de/abo/

TätigkeitKostenKommentar
Kosten Überwachungsportal1,10 €/kWpInkl. Ticketsystem
Datenübertragung GSM2,10 €/kWpDatentarif mit 50 MB/Monat und 15-min-Intervall
Anlagenüberwachung durch Operator, Wochenendbereitschaft,Quartalsreporting, Störungsmanagement4,80 €/kWp2 Störungen pro Anlage und Jahr angenommen
Periodische Regelwartung1,90 €/kWpAlle 2 Jahre
Summe9,90 €/kWp

Tabelle 1: Beispiel für eine Kostenberechnung für die Betriebsführung für Photovoltaikanlagen auf den Häusern einer Wohnungsbaugesellschaft.

Der AutorManfred Bächler ist Geschäftsführer der Pervorm GmbH, die Investoren und Projektierer weltweit berät. Zuvor war er lange Jahre Vorstand bei Phoenix Solar. Mit dem Unternehmen hat er vor allem zwischen 2006 und 2011 viele Freiflächenanlagen umgesetzt.