Zu viel Solarstrom auf dem Land könnte das Stromnetz lahmlegen, fürchten die Kritiker. Denn die Solaranlagen unterscheiden sich in einem Punkt von anderen Kraftwerken: Sie leiten ihren Strom an vielen Punkten in das sogenannte Stromverteilnetz. Das sind die Kabel, die den Strom mit 230 Volt und einer Frequenz von 50 Hertz vom letzten Trafohäuschen in die Häuser und Wohnungen leiten; die Kreisstraßen des Stromnetzes, quasi. Die haben auf dem Land besondere Eigenschaften, so Jochen Kreusel, Experte für Stromnetze beim VDE und ABB:
"Grundsätzlich haben sie relativ lange Leitungen, die irgendwo von einer Trafostation abgehen, und über diese Leitungen haben sie normalerweise ein Spannungsabfall. Das heißt, am Ende der Leitung haben sie eine etwas niedrigere Spannung als am Anfang."
Trotzdem soll sie möglichst genau 230 Volt haben. Daher klemmen die Netztechniker die Leitung am Anfang, am Transformator, so an, dass eine etwas höhere Spannung auf die Reise geht. Das lässt sich nur in engen Grenzen verändern, zum Beispiel durch Stufenschalter. Weil die Solarzellen dezentral in die Stromkreisstaßen einspeisen, funktioniert diese Technik nicht mehr so gut. Jochen Kreusel:
"Die dezentrale Erzeugung führt jetzt dazu, dass sie in diesen Verteilnetzen einfach eine viel größere Bandbreite von Betriebszuständen haben können, die halt schwanken können nicht zwischen Null und Verbrauch, sondern die zwischen Verbrauchssituation und Einspeisesituation schwanken können. "
Und das kann am Ende beim Kunden zu höheren Spannungen führen. Das belastet Kabel oder verkürzt die Lebenszeit von Geräten wie Glühbirnen:
"Aber das zieht keinen Stromausfall nach sich."
Keine große Gefahr also - trotzdem sollten die Netze vor Ort ausgebaut werden, um die 230 Volt weiter zu garantieren.
Gefährlicher für das Stromnetz ist es dagegen, wenn die zweite Stromgröße, die Frequenz, nicht mehr stabil ist. Das kann passieren, wenn zu viel Energie im Netz ist - etwa wenn an einem sonnigen Sommersonntag Solaranlagen viel Strom erzeugen - aber nicht so viel gebraucht wird. Dann steigt die Frequenz über 50 Hertz an - die Generatoren in den Kraftwerken laufen schneller. Um sie zu schützen, müssen Netzwächter Kraftwerke drosseln oder abschalten. Gut wäre es, wenn sie dafür auch die Solaranlagen abschalten könnten.
"Das ist aber technisch im Moment gar nicht möglich, weil sie an die dezentralen Anlagen überhaupt nicht rankommen, also denen können sie gar nicht sagen, dass sie jetzt gerade mal abregeln sollen."
Idealerweise müssten das die Solaranlagen selbst machen. Dann ließen sich aufwendige Datenleitungen zu den im Land verstreuten Geräten vermeiden. Und diese Technik gibt es schon - sie ist Pflicht für große Solaranlagen. Das sind per Definition solche, die mehr als eine maximale Leistung von 100 Kilowatt liefern können, erklärt Philippe Welter, Solarexperte mit 20 Jahren Erfahrung aus Aachen, der heute als Herausgeber des Fachmagazins "Photon" die Technik rund um Solarzellen testet.
"Wir haben im Erneuerbare-Energie-Gesetz extra einen Paragrafen drin, wo drinsteht, dass größere Photovoltaikanlagen - Anlagen von einer Leistung von mehr als 100 Kilowatt - eine Vorrichtung haben müssen, dass diese Anlagen im Falle eines kritischen Netzzustandes vom Netzbetreiber herunter geregelt werden können."
Möglich machen das die Wechselrichter. Wechselrichter bereiten den Solarstrom für das Netz auf, denn Solarzellen liefern Gleichstrom, das Stromnetz braucht aber Wechselstrom. Und auf diesen Wechselrichter kann der Netzbetreiber zugreifen. Wobei die Richtlinien sogar noch mehr vorsehen:
"Da ist sogar vorgesehen, dass die Anlagen ganz automatisch abregeln müssen, sobald die Frequenz im Netz steigt, das heißt, sobald im Netz zu viel Energie vorhanden ist."
Noch sind ähnliche Wechselrichter in den kleinen Solaranlagen nicht zugelassen. Doch wenn die Netzbetreiber sie erlauben, dann könnten automatische Wechselrichter beide Probleme - das der Überspannung und das der zu hohen Frequenz - dezentral und automatisch lösen. Und so den Weg freimachen für etwa die doppelte Menge Solarstrom im Netz.
"Grundsätzlich haben sie relativ lange Leitungen, die irgendwo von einer Trafostation abgehen, und über diese Leitungen haben sie normalerweise ein Spannungsabfall. Das heißt, am Ende der Leitung haben sie eine etwas niedrigere Spannung als am Anfang."
Trotzdem soll sie möglichst genau 230 Volt haben. Daher klemmen die Netztechniker die Leitung am Anfang, am Transformator, so an, dass eine etwas höhere Spannung auf die Reise geht. Das lässt sich nur in engen Grenzen verändern, zum Beispiel durch Stufenschalter. Weil die Solarzellen dezentral in die Stromkreisstaßen einspeisen, funktioniert diese Technik nicht mehr so gut. Jochen Kreusel:
"Die dezentrale Erzeugung führt jetzt dazu, dass sie in diesen Verteilnetzen einfach eine viel größere Bandbreite von Betriebszuständen haben können, die halt schwanken können nicht zwischen Null und Verbrauch, sondern die zwischen Verbrauchssituation und Einspeisesituation schwanken können. "
Und das kann am Ende beim Kunden zu höheren Spannungen führen. Das belastet Kabel oder verkürzt die Lebenszeit von Geräten wie Glühbirnen:
"Aber das zieht keinen Stromausfall nach sich."
Keine große Gefahr also - trotzdem sollten die Netze vor Ort ausgebaut werden, um die 230 Volt weiter zu garantieren.
Gefährlicher für das Stromnetz ist es dagegen, wenn die zweite Stromgröße, die Frequenz, nicht mehr stabil ist. Das kann passieren, wenn zu viel Energie im Netz ist - etwa wenn an einem sonnigen Sommersonntag Solaranlagen viel Strom erzeugen - aber nicht so viel gebraucht wird. Dann steigt die Frequenz über 50 Hertz an - die Generatoren in den Kraftwerken laufen schneller. Um sie zu schützen, müssen Netzwächter Kraftwerke drosseln oder abschalten. Gut wäre es, wenn sie dafür auch die Solaranlagen abschalten könnten.
"Das ist aber technisch im Moment gar nicht möglich, weil sie an die dezentralen Anlagen überhaupt nicht rankommen, also denen können sie gar nicht sagen, dass sie jetzt gerade mal abregeln sollen."
Idealerweise müssten das die Solaranlagen selbst machen. Dann ließen sich aufwendige Datenleitungen zu den im Land verstreuten Geräten vermeiden. Und diese Technik gibt es schon - sie ist Pflicht für große Solaranlagen. Das sind per Definition solche, die mehr als eine maximale Leistung von 100 Kilowatt liefern können, erklärt Philippe Welter, Solarexperte mit 20 Jahren Erfahrung aus Aachen, der heute als Herausgeber des Fachmagazins "Photon" die Technik rund um Solarzellen testet.
"Wir haben im Erneuerbare-Energie-Gesetz extra einen Paragrafen drin, wo drinsteht, dass größere Photovoltaikanlagen - Anlagen von einer Leistung von mehr als 100 Kilowatt - eine Vorrichtung haben müssen, dass diese Anlagen im Falle eines kritischen Netzzustandes vom Netzbetreiber herunter geregelt werden können."
Möglich machen das die Wechselrichter. Wechselrichter bereiten den Solarstrom für das Netz auf, denn Solarzellen liefern Gleichstrom, das Stromnetz braucht aber Wechselstrom. Und auf diesen Wechselrichter kann der Netzbetreiber zugreifen. Wobei die Richtlinien sogar noch mehr vorsehen:
"Da ist sogar vorgesehen, dass die Anlagen ganz automatisch abregeln müssen, sobald die Frequenz im Netz steigt, das heißt, sobald im Netz zu viel Energie vorhanden ist."
Noch sind ähnliche Wechselrichter in den kleinen Solaranlagen nicht zugelassen. Doch wenn die Netzbetreiber sie erlauben, dann könnten automatische Wechselrichter beide Probleme - das der Überspannung und das der zu hohen Frequenz - dezentral und automatisch lösen. Und so den Weg freimachen für etwa die doppelte Menge Solarstrom im Netz.