Installation einer Photovoltaikanlage auf einer Industriehalle: Welche Vorteile bietet PV-Strom für Industriebetriebe? (Bild: Daniel Jędzura - stock.adobe.com)
Das Sommerwetter treibt die Stromerzeugung mit Photovoltaik kräftig an. Im Juni 2023 wurde in Deutschland in der Spitze so viel Solarstrom ins Netz eingespeist wie nie zuvor. Mit 9 Terawattstunden (TWh) trugen allein Photovoltaikanlagen einen Anteil von einem Knappen Drittel zur Nettostromerzeugung von 30 TWh bei. Das gibt das Fraunhofer ISE in seinen Energy-Charts bekannt.
Über das erste Halbjahr 2023 gemittelt lieferten Solaranlagen knapp 13,4 Prozent des in Deutschland produzierten Stroms. Und der Anteil der Photovoltaik an der Stromerzeugung steigt (wieder) kontinuierlich an. Denn nach dem Erfolg des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) brach der Solarmarkt 2013 durch die drastische Senkung der Förderung ein. Erst seit 2022 kommt der Markt wieder in Schwung und erlebt 2023 bislang einen nie dagewesenen Boom: Wurden im gesamten Jahr 2022 Photovoltaik-Anlagen mit einer Leistung von insgesamt 7,33 Gigawatt (peak) neu installiert, lag der Wert 2023 allein von Januar bis Oktober schon bei knapp 11,7 GWp.
Kumuliert liegt die deutschlandweit installierte PV-Leistung mittlerweile (Stand Oktober 2023) nur knapp unter der 80-GW-Marke. Sie verteilt sich auf mehr als 3,5 Millionen Anlagen. Zum Vergleich: Die Windkraft kam auf etwa 67,7 GW kumulierte Leistung zur Jahresmitte.
Photovoltaik aufs Dach - Eigenerzeugung statt Einkauf
Eine eigene Photovoltaikanlage auf dem Dach der Produktionshalle oder des Betriebsgebäudes ist eine andere Strategie für die Strombeschaffung als der Einkauf bei Lieferanten, etwa über eine Vollversorgung durch ein Energieunternehmen. Es geht auch noch den entscheidenden Schritt weiter als ein PPA (Power Purchase Agreement), bei dem ein Unternehmen einen Direktvertrag mit einem Stromerzeuger schließt und sich die exklusive Lieferung sichert.
Wer sich eine eigene PV aufs Dach - oder auf Freiflächen des Betriebsgeländes - schraubt, entscheidet sich, seine Stromerzeugung in die eigenen Hände zu nehmen. Damit entscheiden sich Unternehmen für eine Portfolio-Strategie, in der - neben anderen Beschaffungsmöglichkeiten - auch die Eigenerzeugung von Strom eine Rolle spielen kann.
(Voll-)Einspeisung oder Eigenverbrauch?
Zu Zeiten hoher Einspeisevergütungen stellte sich die Frage nicht, ob der selbst produzierte Strom eingespeist oder selbst verbraucht werden sollte - es war schlicht wirtschaftlicher, den Strom an den Energieversorger zu verkaufen. Im Jahr 2004 lag die Einspeisevergütung laut EEG für PV-Dachanlagen bei sagenhaften 57,4 Cent pro Kilowattstunden (kWh), in den Folgejahren wurde die Subvention schrittweise abgebaut, da die EEG-Umlage - die die hohen Ankaufskosten ausgleichen sollte - die Strompreise in die Höhe trieb. 2010 betrug die Einspeisevergütung für kleine Anlagen (weniger als 30 kWp) noch 39,14 Cent pro kWh, große Anlagen erhielten mit 37,23 Cent pro kWh nur unwesentlich weniger.
Und selbst das ist aus heutiger Sicht hoch. Zum Vergleich: Bis Ende 2023 liegt die Vergütung für Anlagen, die neu ans Netz gehen, zwischen 6,2 und 13 Cent pro kWh. Volleinspeiser erhalten mehr als Teileinspeiser und kleinere Anlagen bis 10 kWp mehr als größere.
Es wird jeweils anteilig gerechnet. Das Beispiel für eine 20-kWp-Anlage zeigt also Folgendes:
Volleinspeisung: Für die ersten 10 kWp erhält das Unternehmen 13 Cent pro kWh, für die darüber hinausgehenden 10 kWp sind es 10,9 Cent pro kWh.
Teileinspeisung mit Eigenverbrauch: Für die ersten 10 kWp zahlt der Stromversorger 8,6 Cent pro kWh, was darüber hinausgeht, wird mit 7,5 Cent vergütet.
Bei einem durchschnittlichen Strompreis für die Industrie (inklusive Stromsteuer) von rund 26,50 Cent pro Kilowattstunde (Stand: Juli 2023, Quelle BDEW) ist die Frage nach Volleinspeisung oder Eigenverbrauch klar: Es lohnt sich für ein Industrieunternehmen, so viel Strom wie möglich aus der eigenen PV-Anlage selbst zu nutzen.
Vorteile der eigenen Photovoltaikanlage für ein Industrieunternehmen
PV-Anlagen werden immer leistungsfähiger und versprechen gerade Unternehmen und Gewerbetreibenden viele Vorteile. Daher ist es keine Überraschung dass ein großer Anteil dieser Anlagen auf gewerblich genutzten Flächen und Gebäuden installiert ist. Denn Solarpanels auf dem Dach bedeuten für ein Industrieunternehmen vor allem eins: Unabhängigkeit vom schwankenden Strommarkt.
Die Kostenersparnis ist zudem enorm. Laut BDEW betrug dieser im Durchschnitt des ersten Halbjahres 2023 inklusive Stromsteuer 26,50 Cent pro Kilowattstunde, davon werden etwa 23,64 Cent für die Beschaffung, das Netzentgelt und den Vertrieb fällig, der Rest sind Steuern und Umlagen. Auf eigenerzeugten Strom wird beispielsweise keine Stromsteuer fällig, sofern die erneuerbare Anlage unter 1 MW Nennleitung bleibt. Früher wurde eigenerzeugter Strom aus größeren Anlagen noch mit der EEG-Umlage belastet. Diese ist jedoch seit Juli 2022 ersatzlos entfallen. Auch Netzentgelte werden nicht berechnet.
Unternehmen "kaufen" ihren Strom also zu den Opportunitätskosten von 8,2 bzw. 7,10 Cent pro kWh (bzw. der jeweils geltenden Einspeisevergütung). Die Differenz zum Strompreis auf dem Markt ist der jeweilige Kostenvorteil. Je höher dieser ist, desto schneller amortisiert sich die PV-Anlage. Ist der Eigenverbrauch also entsprechend hoch, rechnet sich die Installation bereits nach wenigen Jahren.
Da das Thema Nachhaltigkeit und CO2-Neutralität für Unternehmen immer wichtiger wird, ist der nachweisliche Verbrauch der 100 Prozent selbst erzeugten grünen Energie ein Pfund, mit dem ein Betrieb wuchern kann. Insbesondere Unternehmen, die unter die Pflicht fallen, einen Nachhaltigkeitsbericht zu erstellen, punkten mit einer eigenen PV-Anlage.
Ein kleineres Add-on für die Belegschaft wäre eventuell die Nutzung des eigenerzeugten Stroms für Ladesäulen auf dem Firmenparkplatz.
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Nachteile der Eigenerzeugung von Strom mit einer PV-Anlage
Als größte Hürde nennen die meisten Unternehmer - beim aktuellen Zinsniveau - die Beschaffungskosten einer PV-Anlage. Langfristig amortisiert sie sich zwar, kurzfristig muss das Geld trotzdem auf den Tisch gelegt werden. Das belastet entweder den Cash Flow des Unternehmens oder zieht hohe Zinsen für einen Kredit nach sich. Diese Zinsen sind zwar Betriebsausgaben, müssen nichtsdestotrotz gezahlt werden und schmälern die Rendite der Anlage. Pro installiertem (schlüsselfertigen) kWp sollten Einkäufer mit Kosten zwischen 900 und 1.400 Euro rechnen. Das ist abhängig von der Qualität der Module, der Wechselrichter und den Kosten für die Montage.
Die schwankende Ausbeute ermöglicht keine 100-prozentig planbare Eigenversorgung, es braucht also immer noch den zusätzlichen Strombezug aus öffentlichen Netz. Zwar laufen die Paneele auch an wolkigen oder Regentagen über die sogenannte Diffusstrahlung, allerdings mit reduzierter Leistung. Es gilt also, die PV-Anlage so auszulegen, dass ihr Ertrag einen möglichst großen Anteil des benötigten Stroms produziert und gleichzeitig als Backup eine gute Einkaufsstrategie für die restliche Energie bei einem Versorger zu fahren. Die Alternative kann daher nicht sein, auf eine komplette Autarkie per Solarstrom zu setzen, eine solche Anlage inklusive Speicher wäre nicht wirtschaftlich.
Welche Strategien für die Energiebeschaffung gibt es?
Für die Beschaffung von Energie stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung. Diese erklären wir im Einzelnen hier:
Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Betrieb einer eigenen PV-Anlage
Je nach Strombedarf und damit benötigter Leistung benötigen Unternehmen große Dachflächen, die entsprechend tragfähig sind. Laut Energieversorger Eon sollte das Dach pro Quadratmeter Anlage etwa 20 Kilogramm aushalten - abhängig von der Unterkonstruktion. Eine Prüfstatik untersucht, ob diese baulichen Voraussetzungen gegeben sind, dazu gehören auch die tragenden Mauern und das Fundament. Auch Wind- und Schneelasten gehen in die Berechnung mit ein. Alternativ - falls vorhanden - kann ein firmeneigener PV-Park auch auf Freiflächen entstehen, dann mit aufgeständerten Modulen. Bei großen Parkplatzflächen ist hier sogar eine duale Nutzung möglich.
Natürlich sind eigene PV-Paneele auf dem Dach im Hinblick auf einen möglichst hohen Eigenverbrauch sinnvoll. Liegt der überwiegende Strombedarf für die Produktion bzw. den Betrieb vor Ort in der Zeit zwischen 8 und 18 Uhr, also in der Zeit, in der Solarstrom entsteht, steigt die Wirtschaftlichkeit der Anlage durch den hohen Eigenverbrauch enorm.
Ein weiterer Aspekt ist die Ausrichtung der Photovoltaikanlage. Das heißt: Die PV-Module müssen möglichst viele Sonnenstrahlen abbekommen und das auch noch im optimalen Winkel. Hier ist wiederum der zeitliche Bedarf zu berücksichtigen. Als ideal gilt für viele Planer immer noch die Ausrichtung nach Süden. Allerdings hat für produzierende Unternehmen eine Ost-West-Ausrichtung zahlreiche Vorteile. So beginnt die Stromerzeugung mit Sonnenaufgang bei den "Ost-Modulen" und die Anlage leistet über den Vormittag einen guten Beitrag. Am Nachmittag übernehmen dann die "West-Module" den Hauptbetrieb - wobei die jeweils entgegengesetzte Dachfläche auch immer einen Beitrag leistet. Weniger ideal sind dagegen Dächer mit einer nördlichen Ausrichtung.
Gemeinsam mit der Ausrichtung ist zudem die Dachneigung relevant. In Deutschland liegt der optimale Neigungswinkel zwischen 30 und 60 Grad. Je nördlicher der Standort ist, desto flacher steht die Sonne, desto steiler sollte die Neigung gewählt werden, um den optimalen Einfallswinkel der Sonnenstrahlen zu erwischen.. Daher sind Flachdächer ideal, auf denen sowohl die Ausrichtung als auch die Neigung der Module frei gewählt (und kombiniert) werden kann. Aber auch auf Satteldächern lassen sich die Module durch Aufständern in einen anderen Einfalls- bzw. Neigungswinkel bringen. Die genauen Berechnungen übernimmt ein Solateur auf Basis des mengen- und zeitabhängigen Strombedarfs des Unternehmens.
Ebenfalls eine Rolle spielt die Verschattung. Steht die Anlage frei? Oder liegt das Gebäude, auf dem sie installiert ist, in einer Hanglage oder inmitten von hohen Bäumen? Achtung: Auch kleine Bäume können im Laufe eines PV-Lebens (25 bis 30 Jahre) zu stattlichen Riesen heranwachsen! Kamine oder größere Gebäudeteile können zu Verschattungen führen, so dass zu gewissen Tageszeiten der PV-Ertrag in der Praxis geringer ist als er in der Theorie sein kann.
Da eine Photovoltaikanlage zur Eigenversorgung eines Industriebetriebs immer eine größere Anlage sein wird als die eines privaten Haushaltes, ist eine Netzverträglichkeitsprüfung unerlässlich. Das bedeutet: Der Strom wird zwar teilweise eingespeist, jedoch nicht über den Hausanschluss. Verpflichtend ist sie für Anlagen ab 30 kWp. Der örtlichen Netzbetreiber ermittelt rein rechnerisch, ob das lokale Stromnetz, an das die Anlage angeschlossen wird, den erzeugten Solarstrom abnehmen könnte oder davon zu sehr belastet würde. Die Krux: Diese Netzverträglichkeitsprüfung muss auch dann erfolgen, wenn möglichst viel des Solarstroms selbst verbraucht werden soll. Das soll sicherstellen, dass das Stromnetz die Leistung tatsächlich weitertransportieren kann, was - außer bei Unternehmen mit Wochenendschichten - regelmäßig an sonnenscheinintensiven Sonn- und Feiertagen der Fall sein wird, oder, wenn der Verbraucher an anderen Tagen plötzlich ausfällt.
So wollte beispielsweise der SIP Scootershop im Landsberger Industriegebiet sein rund 3.000 Quadratmeter großes Dach mit einer PV-Anlage bestücken. Knapp 400 kWp wären laut SIP-Geschäftsführer Ralf Jodl möglich gewesen. Eine Anfrage bei den Stadtwerken ergab jedoch, dass das vorhandene Trafohaus und das Kabel in der Straße "bereits ausgelastet" seien. "Jetzt haben wir mit Müh und Not 100 kWp auf das Dach bauen können – das ist jetzt das Maximale, was wir einspeisen können", so Jodl. Der Grund: Die benachbarten Unternehmen Viessmann sowie Edeka nutzen mit ihren (größeren) PV-Anlagen die vorhandene Infrastruktur weitgehend aus. Ein weiterer Netzausbau sei auch nicht vorgesehen, so die Stadtwerke, SIP hätte also einen eigenen Trafo auf eigene Kosten installieren müssen - was die Anlage mit der Auslegung von 400 kWp nach eigenen Angaben unrentabel gemacht hätte.
Großwärmepumpen und Hochtemperaturwärmepumpen für die Industrie
Auch die Industrie setzt auf Wärmepumpen, allerdings in anderen Dimensionen als private Nutzer. In unserem Schwerpunkt über Industriewärmepumpen erfahren Sie, was es mit der Technologie auf sich hat, welche Vorteile - und Nachteile - es beim Einsatz von Groß- und HT-Wärmepumpen in der Industrie gibt.
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Was kostet eine PV-Anlage für Unternehmen?
Wieviel eine Photovoltaikanlage kostet, hängt von der Auslegung und damit der Größe ab. Dabei ist es ausschlaggebend, die Komponenten sinnvoll zu kombinieren und auf den individuellen Energiebedarf zuzuschneiden. Pro schlüsselfertig installiertem kWp kommen zwischen 900 und 1.400 Euro zusammen.
Zu Buche schlagen folgende Bestandteile:
Solarmodule
Die Preise für PV-Module schwanken je nach Hersteller, Verfügbarkeit und auch Qualität. Ein Standard-PV-Modul mit 350 Watt kostet zwischen 150 und 200 Euro. Für ein hochwertiges, monokristallines PV-Modul mit 400 Watt können Einkäufer Kosten zwischen 250 und 350 Euro veranschlagen. Noch leistungsfähigere Module mit mehr als 400 Watt sind entsprechend teuer - aber auch leistungsfähiger.
Wechselrichter
Der Wechselrichter ist der Dreh- und Angelpunkt einer PV-Anlage. Dementsprechend sollten Beschaffer bei der Planung Ihrer gewerblichen PV-Anlage keinesfalls an dieser essenziellen Komponente sparen. Der Wechselrichter sollte hochwertige und vor allem langlebig sein. Einer Faustformel zufolge kostet ein kWp zwischen 150 und 200 Euro für einen normalen Wechselrichter. Hybrid-Wechselrichter sind teurer, denn sie vereinen PV- und Batteriesteuerung in Einem.
Montage und Netzanschluss
Neben der Hardware schlägt die Installation der PV-Anlage zu Buche. Darin eingerechnet sind Montagesysteme (Unterkonstruktion und Kabel) sowie die Montage selbst (Personalkosten und notwendige Gerätschaften). Hinzu kommen etwa 1.000 Euro für den Netzanschluss. Diese Kosten sind allerdings fix und unabhängig von der Größe der Photovoltaikanlage. Insgesamt beläuft sich dieser Posten auf etwa 250 Euro pro kWp.
Wartung
Geschieht kein Unglück, sind PV-Anlagen sehr wartungsarm. Einplanen sollten Unternehmen Instandhaltungskosten von etwa 1,5 Prozent des Anschaffungspreises. Empfehlenswert ist eine jährliche Sichtprüfung durch einen Fachbetrieb sowie eine Prüfung nach DIN EN 62446-1 VDE 0126-23-1:2019-04 im Abstand von mindestens allen vier Jahren. Einige Versicherungen schreiben beides vor. Geprüft werden
- das Modulfeld auf Befestigung und Verschmutzung,
- das Montagesystem auf Schäden oder Verspannungen,
- Kabel und Leitungen auf Schmorstellen oder Tierfraß,
- Anschlusskasten der PV-Anlage auf Feuchtigkeit,
- elektrische Komponenten auf Funktion und Sicherheit (zum Beispiel der FI-Schutzschalter).
Die ideale Zeit dafür ist das Ende des Winters. Der Output der PV-Anlage sollte zudem kontinuierlich überwacht werden, um plötzliche oder allmähliche Leistungsabfälle zu erkennen.
Gibt es eine Solarpflicht?
Um den Ausbau der erneuerbaren Energien zu beschleunigen, haben einige Bundesländer eine Photovoltaikpflicht beschlossen. Diese Pflicht betrifft insbesondere Unternehmen aus Industrie und Gewerbe, die neue Nichtwohngebäude und größere Parkplätze errichten. Teilweise greift die Pflicht aber auch bei der Sanierung von Dächern von Bestandsgebäuden.
Die Solarpflicht bedeutet dass Unternehmen eine Photovoltaikanlage auf oder an einem Gebäude bzw. über den Stellplätzen eines Parkplatzes installieren müssen. Diese Solarpflicht ist jedoch nicht bundeseinheitlich geregelt. Zehn Bundesländer haben - basierend auf unterschiedlichen gesetzlichen Grundlagen - die PV-Pflicht für unterschiedliche Fälle eingeführt oder planen die Einführung. Eine Übersicht finden Sie hier:
Die Autorin: Dörte Neitzel
Dörte Neitzel ist Wissens- und Infografik-Junkie vom Dienst. Dinge und Zusammenhänge zu erklären ist ihr Ding, daher beschreibt sie sich selbst auch gern als Erklärbärin mit Hang zur Wirtschaft – was einem lange zurückliegenden VWL-Studium geschuldet ist. Nach einigen Stationen im Fachjournalismus lebt sie dieses Faible bevorzugt auf der Webseite der TECHNIK+EINKAUF aus und taucht besonders gern ab in die Themen Rohstoffe und erneuerbare Energien.
Privat ist Südfrankreich für sie zur zweiten Heimat geworden, alternativ ist sie in der heimischen Werkstatt beim Schleifen, Ölen und Malern alter Möbel zu finden oder in südbayerischen Berg-und-See-Gefilden mit Hund im Gepäck unterwegs.
Energiebeschaffung: Erdgas, LNG und Biogas
Erdgas ist für die Industrie nicht nur Rohstoff, sondern auch Energieträger für Prozesswärme, denn Erdgas ermöglicht hohe Temperaturen. Welche Arten von Erdgas gibt es und wie verwenden Unternehmen Erdgas? Ist Biogas eine Alternative? Welche Rolle spielt LNG dabei? Alle Infos über Erdgas für Einkäufer finden Sie hier.
Was bringen Auktionen von Restkontingenten von Erdgas? Ist das eine Möglichkeit, günstig an den begehrten Rohstoff zu kommen? Und wer sind die größten Gas-Lieferanten und -förderunternehmen?
Energiebeschaffung: Mehr Effizienz durch Energiemanagement
Viele Unternehmen haben sich in Sachen Klimaschutz bereits auf den Weg gemacht. Wie sieht ein erfolgreiches Emissionsmanagement aus? Warum gehört ein solides Energiemonitoring dazu? Und welche Rolle spielen die vorgeschriebenen Energie-Audits? Gibt es Alternativen? Und wie ist der Einkauf in das Thema Energieeffizienz eingebunden?
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