Schlaglichter auf Stecker-Solar-Anlagen

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In den Jahren 2019 bis April 2021 wurden knapp 10.000 Photovoltaik-Anlagen mit weniger als 1 Kilowatt Leistung im Marktstammdatenregister  der Bundesnetzagentur gemeldet. Die mittlere Leistung beträgt rund 500 Watt, so dass sich die Gesamtleistung auf knapp 5 Megawatt aufsummiert. Ein Großteil dieser Anlagen wird als Stecker-Solar ausgeführt sein. Befragt man Branchenkenner, könnte dies weniger als 10 Prozent der aktuell installierten Stecker-Solar-Geräte ausmachen. Nichtsdestotrotz zeigt die Analyse der Daten, dass es 2020 einen großen Sprung in der insgesamt gemeldeten Leistung gab und lässt vermuten, dass hier eine dynamische Marktentwicklung ins Haus steht. Zu bemerken ist, dass hierbei sicher zwei Effekte zum Tragen kommen: zum einen eine erhöhte Nachfrage und gesteigerte Leistung der Module und zum anderen die Nachmeldung von Anlagen mit Auslaufen der Nachmeldefrist. Jedoch ist bereits im ersten Quartal 2021 abzusehen, dass bei Fortschreibung der Meldezahlen ein Zuwachs von mindestens 25 Prozent gegenüber dem Vorjahr zu erwarten ist, was einer neu installierten Leistung von 4,5 Megawatt 2021 entspräche.

In Abbildung 1 ist die Verteilung der Systeme unter 1 Kilowatt zu sehen. Die unterschiedlichen Farben kennzeichnen die Jahre der Meldung. Etwas mehr als die Hälfte der gemeldeten Systeme weisen eine Leistung zwischen 500 und 600 Watt auf (dies entspricht zwei Modulen). Nur knapp 20 Prozent der gemeldeten Systeme hat eine Leistung unter 300 Watt (ein Modul).

Abbildung 1: Verteilung der gemeldeten Anlagenleistung <1 kW im MaStR (n=10103, Stand 20. April 2021).

Grafik: HTW Berlin

Das Markstammdatenregister zeigt einen sich entwickelnden Markt für Stecker-Solar-Geräte. Aber wie ist die Performance der Stecker-Solar-Geräte? Ist der Ruf als Photovoltaik-Balkonmodul gerechtfertigt? Gibt es bereits jetzt Trends, die berücksichtigt werden sollten? Die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin hat im Rahmen des IFAF-geförderten Verbundprojekts „PV Plug-in Tools“ gemeinsam mit dem Portal „machdeinenstrom.de“ eine Umfrage unter den Nutzern gestartet, die im Folgenden ein Schlaglicht auf die Stecker-Solar-Begeisterten wirft. Mit 58 Teilnehmern reicht die Umfrage leider nicht für mehr, auch ist nicht von allen Teilnehmern eine Angabe zu allen Fragen vorhanden. Spannende Schlüsse lassen sich trotzdem ziehen.

Wie die Daten des Marktstammdatenregisters vermuten lassen, haben viele Teilnehmer ihr System im Jahresverlauf 2020 in Betrieb genommen. Die Umfragedaten zeigen somit nicht nur die alten Hasen und Pioniere. Alle Befragten gaben an männlich zu sein und knapp die Hälfte der Altersangaben war älter als 55 Jahre. Soweit so erwartbar. Bei der Frage nach den Wohnverhältnissen zeigt sich auf den ersten Blick etwas unerwartet; 19 der 43 Befragten gaben an im Eigentum zu leben, während lediglich 3 Personen angaben, zur Miete zu wohnen. 21 Personen machten keine expliziten Angabe zur Wohnsituation. Für Branchenkenner ist dies allerdings keine Überraschung, sie wissen, Stecker-Solar ist auch jenseits des Mietwohnungsmarktes relevant.

Auch die Verteilung der gemeldeten Leistung im Marktstammdatenregister ließ sich in der Umfrage wiederfinden. So machten 41 Befragte Angaben zur Leistung der Module und zur Leistung des Wechselrichters. In Abbildung 2 ist die Wechselrichterleistung über der installierten Modulleistung dargestellt. Klar zu erkennen ist die diskrete Verteilung in Anlagen mit einem Modul (Datenpunkte um 300 Watt) und zwei Modulen (Datenpunkte um 600 Watt). Einige Anlagen könnten allenfalls drei und mehr Module installiert haben (Datenpunkte größer 700 Watt). Darüber hinaus zeigt sich, dass die Wechselrichterleistung stets unter 700 Watt liegt und damit der Empfehlung der DGS zur bedenkenlosen Einspeisung nachkommt. Das Auslegungsverhältnis zwischen DC- und AC-Leistung ist in der Regel zwischen 0,7  und 1,2 Kilowatt/Kilowattpeak (Median: 0,95 Kilowatt/Kilowattpeak) und dürfte sich eher an den verfügbaren Modulwechselrichtern als an Auslegungsempfehlungen orientieren.

Abbildung 2: Wechselrichterleistung über der installierten Modulleistung sowie Verhältnis der Auslegung (n=41).

Grafik: HTW Berlin

In Simulationsrechnungen an der HTW Berlin konnte gezeigt werden, selbst kleine Auslegungsverhältnisse schmälern den Nutzen des Stecker-Solar-Systems kaum. Lediglich die Lebensdauer des Wechselrichters sollte man hier im Blick behalten.

Neben den bisher dargestellten Parametern wurden auch die Photovoltaik-Erträge abgefragt. Normiert man diese auf die Leistung von 1 Kilowatt, lassen sich die unterschiedlichen Photovoltaik-Systeme gut mit einander vergleichen. In Abbildung 3 ist der normierte Photovoltaik-Ertrag über der Leistung dargestellt. Hierbei wurde unterschieden zwischen Photovoltaik-Anlagen mit Messdaten (grün) und Photovoltaik-Anlagen mit Wertangabe in der Umfrage (grau). Messlücken wurden dabei mit plausiblen Werten ergänzt, um die Vergleichbarkeit zu erhöhen. Es zeigt sich eine Spannbreite von rund 550 bis 1100 Kilowattstunden/Kilowattpeak. Eine Korrelation mit der Anlagengröße ist nicht zu erkennen. Dies deutet darauf hin, dass die Standortwahl und damit die ökonomische Bewertung eine untergeordnete Rolle bei der Installation spielte (beispielsweise größere Photovoltaik-Anlagen nur an guten Standorten) oder das Wissen um eine Standortbewertung nur in geringerem Umfang vorhanden war.

Abbildung 3: Spezifischer PV-Ertrag über der installierten PV-Leistung (n = 24).

Grafik: HTW Berlin

Für eine korrekte Bewertung muss die Ausrichtung und Neigung der Photovoltaik-Anlagen bei der Bewertung mit berücksichtigt werden. Da eine Photovoltaik-Anlage mit einer von Süden abweichenden Orientierung einen geringeren Ertrag aufweist, lässt sich erst unter Berücksichtigung der Orientierung ein Urteil zur Verschattung treffen. Da die Datensätze nicht vollständig vorliegen, reduzieren sich die Datenpunkte erheblich. In Abbildung 4 ist der spezifische Photovoltaik-Ertrag über dem geschätzten Ertrag auf Grundlage der Orientierung dargestellt. Bei den betrachteten Systemen gibt es wieder zwei Cluster; (i) Anlagen mit bis zu 10 Prozent Verschattung und Anlagen mit mehr als 20 Prozent Verschattung. Der geringste Ertrag bezogen auf den geschätzten Ertrag beträgt rund 70 Prozent und deutet auf eine starke Verschattung hin. Für einige Stecker-Solar-Geräte ist der konkrete Installationsort bekannt und wurde im Diagramm zugeordnet.

Abbildung 4: Verschatteter PV-Ertrag über geschätztem PV-Ertrag (n=10).

Grafik: HTW Berlin

Wie bereits erwähnt, gaben 43 Befragte Auskunft über die Ausrichtung und die Neigung der Systeme. Es zeigt sich, dass die Mehrzahl der Systeme mit einer Südausrichtung installiert (44 Prozent) sind. Darüber hinaus ist eine leichte Tendenz zur Westausrichtungen der Solarmodule in der Stichprobe zu erkennen. Dies könnte auf ein Bewusstsein für den zeitlichen Verlauf des Haushaltsstrombedarfs hindeuten.

Die Häufigkeitsverteilung der Neigung ist in Abbildung 5 dargestellt. Auch hier gibt es eine Tendenz zu drei Clustern: (i) Balkon oder Wandmontage mit 70 bis 90 Grad Neigung mit einem Anteil von 25 Prozent, (ii) die Optimalaufständerung zwischen 25 und 35 Grad (33 Prozent Anteil) und (iii) die Nutzung der örtlichen Gegebenheiten und weitere Aufständerung. Das Cluster (iii) stellt hierbei zahlenmäßig den größten Anteil.

Abbildung 5: Häufigkeitsverteilung der Neigung (n = 43).

Grafik: HTW Berlin

Zusammenfassend lässt sich festhalten: Der Markt für Stecker-Solar-Geräte entwickelt sich, in kleinem Maßstab, aber rasant. Es gibt eine Tendenz, eher zwei Module statt ein einzelnes zu installieren. Hierbei ist in der Umfrage zu erkennen, dass die Wechselrichter gemäß DGS-Empfehlung kleiner 700 Watt installiert werden. Die spezifischen Erträge der meisten Stecker-Solar-Geräte in der Umfrage stehen den großen Photovoltaik-Anlagen in nichts nach. Dennoch gibt es einige Überzeugungstäter, bei denen der Ertrag scheinbar nebensächlich ist. Bei der Neigung der Stecker-Solar-Geräte zeigt sich deren Flexibilität für verschiedene Einsatzfelder. Neben der „klassischen Balkonanlage“ sind zahlreiche Steckersolaranlagen ertragsoptimiert aufgeständert oder an Dächern angebracht.

Trotz ihrer begrenzten Repräsentativität geben die Erkenntnisse dieses Schlaglichts interessante Impulse für die sozio-ökonomische Forschung im Projekt „PV Plug-in Tools“. In den nächsten Monaten untersucht das Team der HTW Berlin daher die Chancen und Hemmnisse für Stecker-Solar-Geräte nochmals genauer, um den Markt und die Anwender besser zu verstehen und Empfehlungen für passfähige Rahmenbedingungen zu entwickeln.

— Der Autor Joseph Bergner forscht seit 2013 im Team von Volker Quaschning an der HTW Berlin. Zuletzt hatte er zu Möglichkeiten und Hemnissen des Solarausbaus Berlins geforscht. In seinem jüngsten Projekt widmet er sich mit dem Konsortium von „PV.plug-inTools“ dem Thema Stecker-Solar. —

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