Photovoltaik im Gewerbe: Planung, Installation und Betrieb

Ob man durch eine Solardach-Pflicht oder durch die Strompreise zur Photovoltaik kommt, eines bleibt gleich: Eine gute Planung macht den Unterschied zwischen "muss ja" und "das lohnt sich richtig".

Obwohl sich Photovoltaik (PV) auch in privaten Haushalten großer Beliebtheit erfreut, ist der ideale Anwendungsfall die Installation auf dem Dach eines gewerblichen Gebäudes. Während der üblichen Betriebszeiten fallen Strombedarf und lokale Stromerzeugung nämlich meistens passend zusammen. So kann viel Strom direkt verbraucht werden – die mit Abstand günstigste Variante, Solarstrom zu nutzen. In Deutschland liegt der Strompreis (hauptsächlich aufgrund der hohen Netzkosten) im europäischen und internationalen Vergleich recht hoch. Die Entwicklung der Strompreise ist zudem schwer einzuschätzen. Eine Investition in eigene Stromerzeugung sorgt deshalb für bessere Planungssicherheit. Dadurch versichert die Solaranlage eine Firma zudem ein Stück weit gegen die Unwägbarkeiten des Energiemarktes und der Inflation, die in den letzten Jahren hauptsächlich von der Energie getrieben wurde.

Sie hat jedoch noch weitere Vorteile. Viele Sektoren schwenken gerade um auf Strom als Energieträger, zum Beispiel die Gebäude-Wärmeversorgung und der Verkehr. Mit Klimatisierung durch Wärmepumpen und elektrischen Fahrzeugen sind Firmen in einer perfekten Position, den Strom vom Dach dort zu verbrauchen, wo früher Energie zugekauft werden musste. In den meisten Fällen lässt sich eine gute, sehr wirtschaftliche Lösung für die PV finden. Bei den vielen elektrischen und regulatorischen Vorgaben kennt sich Ihr Fachpartner aus, sodass Sie sich nicht durch den Paragraphendschungel kämpfen müssen. Die gute Nachricht lautet also: Eine gut geplante gewerbliche Solaranlage lohnt sich praktisch immer. Deshalb verlieren die schrittweise kommenden Solardachpflichten an Schrecken.

Obwohl es noch keine bundesweite Solarpflicht gibt, setzen die Bundesländer schrittweise eigene Solarpflichten um. Siehe dazu die folgende Tabelle:

Meistens gilt die Pflicht für Neubauten und Dachsanierungen, oft auch für neu gebaute Parkplätze ab bestimmten Größen. Bei allen solchen Projekten muss also sowieso per Gesetz PV gebaut werden. Diesen Anlass sollten Sie nutzen, es gleich richtig zu machen. Denn zwischen einer pro-forma-Anlage, um dem Gesetz zu genügen, und einer wirtschaftlich optimalen Lösung können Welten liegen. Ebenso lohnt sich in der Mehrzahl der Betriebe eine PV-Anlage auf bestehenden Dächern, wo es keine Baupflichten gibt.

Welche Voraussetzungen müssen Sie erfüllen?

Zwei Dinge brauchen Sie:

• Eine für PV verfügbare und geeignete (Dach-)Fläche

• den Stromverbrauch der Vorjahre

Bei der Dachfläche darf nicht vergessen werden, dass eine PV-Anlage oft 25 bis 30 Jahre laufen kann. Das Dach muss also so lange halten. Schadhafte oder zu alte Dächer müssen im Zuge des PV-Projekts saniert werden. Unsere Dachexperten helfen Ihnen bei der Einschätzung.

Eine Solaranlage erzeugt schwankend Strom, je nach Wetter. Deshalb lohnt es sich, den Verbrauch hier anzupassen beziehungsweise Technik zu nutzen, die das automatisch macht. Ein einfaches Beispiel sind Lademanager, die Elektrofahrzeuge so laden, dass fast nur Solarstrom zum Einsatz kommt, solange genug davon vom Dach kommt. Mit einer steuerbaren Wechselstrom-Wallbox kann ein E-Auto von 1,4 bis 22 kW laden. Gleichstrom-Schnellladern laden mit 50 bis über 300 kW. Der kommende Standard für LKW-Ladestationen geht sogar bis über 1000 kW pro Fahrzeug. Bei Anschaffungen im Fuhrpark sollten Sie also diesen Energiepreisvorteil unbedingt beachten.

PV hilft jedoch auch typischen Bürogebäude-Verbrauchern wie Drucker, PCs, Server und Beleuchtung, ihren Strombezug vom Netz übers Jahr stark zu reduzieren. Hier ist die Planung sogar einfacher, weil die Lasten bekannt und eventuell kommende Ausweitungen des Stromverbrauchs gut absehbar sind. Der Stromverbrauch von IT und Licht etwa schwankt in großen Büros nur geringfügig und lässt sich gut aus der Vergangenheit ablesen. Ideal ist dazu, wenn ein moderner Stromzähler bereits aufgezeichnete Lastprofile liefern kann. Ansonsten kann der Solarteur auch ein passendes Standard-Lastprofil des Unternehmensbereiches zur Prognose verwenden, also zum Beispiel eines für Autohaus, Einzelhandel oder Wäscherei im Schichtbetrieb.

Wie beim Fuhrpark lohnt sich auch bei Investitionen in Gebäudeklimatisierung, gleich auf Strom statt zum Beispiel Gas zu setzen, um eigene Erzeugung nutzen zu können. Während der Heizperiode sind die Beiträge von PV klein und liegen überwiegend in den Übergangszeiten von Februar bis April. Im Winter scheint die Sonne selten und liefert kaum Energie. Die Firma Bosch schätzt, dass eine PV-Anlage mit Akku typischerweise "bis zu" 10 % des winterlichen Heizstrombedarfs decken kann, und das gilt für gut gedämmte Privathäuser mit großen Akkus. Obwohl also Wärmepumpe und PV gern zusammen vermarktet werden, sind die Anteile der Heizung am Solarstromverbrauch übers Jahr kleiner, als die meisten Menschen erwarten. Ein wesentlich größerer Hebel ist die Kühlung im Sommer, wenn zu warme Räume und Sonnenschein gemeinsam auftreten. Da Klimaanlagen und Wärmepumpenheizungen sich nur in der Laufrichtung des Prozesses unterscheiden, können Kühlung und Heizung in einem Gerät oder einer Kaskade von gleichen Geräten stattfinden. Bei einem Neubau oder einer Sanierung bietet sich so eine Lösung daher an. Wenn die Heizung noch recht neu ist, kann es jedoch günstiger sein, die Klimatisierung noch einmal separat zu lösen. So oder so: Kühlung im Sommer ist ein idealer Einsatzzweck für Solarstrom.

Was ist eine sinnvolle Leistung?

Die letztlich installierte Leistung ist immer ein Kompromiss aus vielen Faktoren wie Dachfläche, Investitionsvolumen, Eigenverbrauchsrate des erzeugten Stroms – diese erhöht die Anlagenrentabilität - und Autarkiequote (senkt die Strombezugskosten). Zum Glück liegt der wirtschaftlich sinnvolle Bereich in einem recht weiten Korridor. Deshalb: im Zweifel lieber etwas größer bauen. Dann sind Sie gerüstet für Dinge wie mehr E-Autos im Fuhrpark oder mehr Klimaanlagen im Gebäude, wenn in diesen Bereichen Neuanschaffungen fällig werden. Als Orientierung kann sich die Geschäftsführung an 1,5 kW Peak-Leistung pro MWh Jahresverbrauch orientieren. Die tatsächlich optimale Auslegung der Anlage muss aber ein Fachberater anhand der Gegebenheiten vor Ort planen, daran führt keine Faustregel vorbei. Die Anforderungen Ihres Betriebs sind zu spezifisch für eine pauschal geltende Aussage.

Zwei Dinge, die in ihrer Tragweite den meisten Menschen nicht bewusst sind: Sie können nicht wirtschaftlich sinnvoll den gesamten Strombedarf aus Photovoltaik beziehen und eine PV-Anlage wird auch dann Strom produzieren, wenn es keinen Bedarf vor Ort gibt. Das passiert zum Beispiel selbst bei kleinen Anlagen an allen sonnigen Nichtarbeitstagen. Punkt 1 ist mit dem Netzanschluss abgedeckt, den die meisten Gewerbegebäude ohnehin brauchen. Punkt 2 bedeutet, dass Sie sich Gedanken über den überschüssigen Strom machen müssen.

Welche Art Einspeisung ist die richtige für uns?

Die häufigste Variante: Der Wechselrichter speist den Strom ins öffentliche Netz ein, gezählt von einem Zweirichtungszähler und vergütet. Bei Anlagen unter 100 kW Spitzenleistung ("Peak"-Leistung, abgekürzt kWp) können Sie eine staatliche fixe Einspeisevergütung in Anspruch nehmen, mit der Sie über 20 Jahre rechnen können. Die Höhe der Vergütung richtet sich nach Art der Anlage (Volleinspeisung oder mit Eigenverbrauch) und dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme, weil sich die Einspeisevergütung alle 6 Monate um 0,1 ct/kWh reduziert:

Die Einspeisevergütungen liegen so niedrig, dass nur Spezialisten der Energiewirtschaft damit eine vernünftige Rendite erzielen. Für die meisten Gewerbe ist der Eigenverbrauch das, was den Vorteil ausmacht. Die Einspeisevergütung ist dann bei kosteneffizient gebauten Anlagen kostendeckend bis leicht gewinnbringend, bei aufwendiger zu bauenden Anlagen immerhin teilweise kostendeckend. Die meisten Unternehmen mit kleineren Anlagen entscheiden sich deshalb für die staatlich garantierte Einspeisevergütung.

Anlagen ab 100 kWp Leistung müssen in die Direktvermarktung. Auch hier reduziert der Staat bei neuen Anlagen mit Steuergeld das Risiko des nackten Strommarktes. In der Direktvermarktung erhalten Sie eine sogenannte "Marktprämie", die die Differenz zwischen Strombörsenpreis und der fixen Vergütung mehr als ausgleicht. Bedingung: Die Einspeisung muss vom Netzbetreiber abregelbar sein. Dazu kommt zusätzliche Hardware zum Einsatz. Den Overhead der Stromvermarktung übernehmen Direktvermarktungs-Anbieter, die viele dezentrale Erzeuger zu sogenannten "virtuellen Kraftwerken" zusammenschließen, mit denen sie am Strommarkt auftreten. Da bei geringen Einspeisemengen die Kosten für die Direktvermarktung die Erlöse übersteigen können, gibt es mit dem aktuellen "Solarpaket" der Regierung die Möglichkeit, die Überschüsse unentgeltlich an den Netzbetreiber zu liefern. Dann fehlt es zwar an Erträgen, die Kosten für die Direktvermarktung fallen jedoch ebenfalls weg. Wenn Sie sich hier überfordert fühlen, lassen Sie sich beruhigen: Ihr Berater kennt sich mit diesen Details aus. Er wird eine für Sie optimale Lösung finden.

In seltenen Fällen kann die sogenannte "Nulleinspeisung" die wirtschaftlichste Lösung sein. Da Wechselrichter problemlos und fast in Echtzeit ihre Leistung abregeln können, kann man sie so fahren, dass sie nur die jeweils aktuell im Gebäude genutzte Leistung liefern. Dazu braucht der Wechselrichter ein kleines Messgerät am Stromanschlusspunkt und eine Datenverbindung mit eben diesem. Alle Wechselrichter-Hersteller bieten so etwas an, und die meisten Anlagen verwenden sie, weil nur so die Aufschlüsselung der Verbrauchsdaten in Erzeugung und Eigenverbrauch möglich ist. Bei Nulleinspeisung geht fast nichts ins Netz und es gibt dementsprechend keine Vergütung für die abgeregelte Leistung. So etwas kann sich zum Beispiel anbieten bei landwirtschaftlichen Gebäuden, bei denen die Anschlussleistung zu niedrig liegt für die PV-Anlage und eine Erhöhung der Anschlussleistung mit enormen Kosten verbunden wäre. Da der Wechselrichter auf jede Leistung abregeln kann, lässt er sich statt auf Null zum Beispiel auch auf die verfügbare Anschlussleistung einpegeln. Auch Nulleinspeisungs-Anlagen müssen beim Netzbetreiber angemeldet werden, der sie auf Regelgeschwindigkeit bei Lastsprüngen überprüft.

Wie sehr kann es sich lohnen?

Die Kosten einer Solaranlage werden üblicherweise auf 20 Jahre berechnet, weil der Staat so lange die Einspeisevergütungen garantiert. PV-Panels gehören zu den langlebigsten Industriebauteilen und arbeiten oft über 30 Jahre. Früher hielten Wechselrichter etwa 10 Jahre, neuere Geräte halten typischerweise 15 Jahre. Sie sollten daher einen Tausch einkalkulieren. Eine PV-Anlage ist wartungsarm, sollte aber nicht als wartungsfrei betrachtet werden. Typische Problempunkte sind die Verkabelung und die Verankerung mit Steildächern, die gelegentlich überprüft werden sollten. Alternativ sind im Solarbereich Versicherungen üblich, die Schäden und deren Folgekosten versichern. Diese Kosten gehören ebenfalls in die Kalkulation.

Die Panels verlieren über die Zeit an Leistung, allerdings nur in geringem Umfang. Eine Untersuchung des Fraunhofer-Instituts ergab bei 44 qualitätsgeprüften Anlagen eine durchschnittliche jährliche Degradation von 0,15 %. Gerechnet wird konservativ mit 0,5 %. Es gibt aber einen anderen, deutlich relevanteren Leistungsfaktor: Dreck. Bei der Montage in flachen Winkeln unter 20° können Panels trotz ihrer Beschichtung recht stark verschmutzen, wenn zum Beispiel in der Umgebung viel Staub anfällt. Die Leistung sinkt damit deutlich stärker als über die geringe Degradierung. Tests mit Wüstenstaub ergaben bis 25 % Verlust, in unseren Breitengraden kann der Verlust an manchen Standorten durchaus 15 % überschreiten. Deshalb wird auf Flachdächern normalerweise aufgeständert und mit einem Winkel gearbeitet, in dem Regen die Platten ausreichend reinigt. Die Alternative sind periodische Reinigungen, die allerdings stark an der Rendite nagen. Der Leistungsverlust zeigt sich in der sinkenden Spitzenleistung bei kühlen Panels. Man kann ihn in den Aufzeichnungen des Wechselrichters finden.

Was sollte auf dem Angebot stehen?

Da die Kalkulation von so vielen Faktoren abhängt, gehört sie in eins der vielen PV-Planungstools, die Unmengen von Details berücksichtigen und gewichten. Deren Prognosen stimmen mittlerweile sehr genau mit der späteren Realität überein, und je nach Software beziehen sie Dinge wie Lastprofile oder eine 3D-LiDar-Karte der Umgebung ein, die schon vorher Verschattungen verrät. Einige dieser Tools sind von den Kosten überschaubar oder sogar kostenlos. Es hat sich aber gezeigt, dass Gebäudeeigner die installierbare PV-Fläche trotz der Hilfen gern falsch einschätzen. Daher ist es schlauer, auf die Dachbelegungsplanung der erfahrenen Fachbetriebe in deren Angeboten zu warten. Diese Angebote kommen alle mit Prognosen und Wirtschaftlichkeitsrechnungen und können als Grundlage für eine Investitionsabschätzung verwendet werden, solange die entsprechenden Parameter aufgelistet sind.

Die relevanteste Größe sind die Stromgestehungskosten der Anlage pro erzeugter kWh Strom. Sie liegt in ausgeführten Anlagen auf Gewerbedächern üblicherweise zwischen 6 und 11 ct/kWh, je nach Ausstattung und Installationsaufwand. Zusammen mit Prognosen über die Strompreisinflation und den erreichbaren Eigenverbrauchsanteil der Anlage erlauben diese Daten einen Ausblick auf mögliche Kosteneinsparungen im Vergleich zu Netzbezug. Wenn die Anlage zum Beispiel über 20 Jahre berechnet Strom für 7 ct/kWh produziert und Netzstrom 25 ct/kWh kostet, spart jede von der Solaranlage bezogene Kilowattstunde 18 Cent Stromkosten. Zwar werden PV-Anlagen üblicherweise auf 20 Jahre Betriebszeit gerechnet, es lohnt sich aber, gewerbeüblichere Amortisationszeiten von unter 10 Jahren anzustreben. Gut geplante Projekte haben sich oft schon in ca. 5-7 Jahren amortisiert.

Warum sollte ich das machen?

Kommen wir zurück zur Argumentation des Anfangs. Eine gut gemachte PV-Anlage:

• senkt die Stromkosten

• generiert Einnahmen durch eingespeisten Überschuss

• versichert die Investitionskosten gegen Inflation

• erhöht den Wert des Gebäudes

• lässt sich zur Positionierung der Firma nutzen

Gerade der letzte Punkt wird aktuell immer wichtiger. Tun Sie Gutes und erzählen Sie davon! Während viele Nachhaltigkeits-Behauptungen für Verbraucher unüberprüfbar sind, ist das Laden von E-Fahrzeugen vom eigenen Dach ein unmissverständliches Signal.