Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Leitfadens, mit dessen Hilfe Repoweringplanungen für PV-Parks standardisiert abgewickelt werden können. Das Kompendium hält dabei keine Austauschkonzepte bereit, sondern soll als Arbeitsanweisung verstanden werden. Es zeigt auf, dass ein strukturiertes Vorgehen möglich ist. Es ersetzt keine Fachkenntnisse und betrachtet daher die Abarbeitung eines Umbauprozesses sehr allgemein, da die notwendigen Maßnahmen von verschiedenen Faktoren abhängen, die von Anlage zu Anlage stark abweichen können. Der Leitfaden konzentriert sich auf Wechselrichter und Module als die Hauptkomponenten von Solaranlagen, da diese hauptsächlich durch Alterung und Verschleiß für Minderleistung verantwortlich sind.
Im Bereich der technischen Betriebsführung von PV-Anlagen kommt es dazu, dass Komponenten wegen Defekten oder Alterung ausgetauscht werden müssen. Häufig werden ganze Reihen von Bauteilen aufgrund der Fehlerhäufigkeit oder der Summe an Ausfällen ersetzt, um einer Ertragsminderung zu entgegnen oder die Anlagenperformance zu verbessern. Da dies oft nach mehreren Betriebsjahren geschieht, kommt es vor, dass Bauteile wie beispielsweise Module in der Leistungsklasse der Originalbestandteile nicht mehr am Markt erhältlich sind und somit nach passendem Ersatz gesucht werden muss.
Die einzelnen Bauteile müssen aufeinander abgestimmt sein und unterliegen sowohl technischen als auch rechtlichen Anforderungen. Um diese Anforderungen einzuhalten, bedarf es einer ausführlichen, technischen Planung, da nur so die optimale Ertragsausbeute erzielt werden kann. Ebenso müssen rechtliche, sicherheitsrelevante und wirtschaftlich vertretbare Rahmenbedingungen eingehalten werden.
Inhalt
Abstract
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Einführung in die Problemstellung
1.2 Zielsetzung der Arbeit
2 Warum Repowering?
2.1 Was ist Repowering?
2.2 Repowering der Solarmodule
2.3 Repowering der Wechselrichter
2.4 Wirtschaftliche Betrachtung
3 Warum Leitfaden?
4 Leitfaden
4.1 Rechtliche Aspekte
4.1.1 Gesetzliche Regelungen
4.1.2 Normen und Richtlinien
4.1.3 Anlagenzertifikat und Meldung bei der Bundesnetzagentur
4.2 Konzeptphase
4.2.1 Ausgangssituation
4.2.2 Problembeschreibung
4.2.3 Erstellen von Lösungsvarianten
4.2.4 Wirtschaftlichkeitsvergleich
4.3 Kundenabsprache
4.4 Detailplanung
4.4.1 Auftragserstellung
4.4.2 Einholen von Angeboten
4.4.3 Auftragsvergabe
4.4.4 Auftragsabwicklung
5 Wechselrichtertausch Meuro/Schipkau 2
5.1 Konzeptphase Meuro Schipkau 2
5.1.1 Ist-Zustand
5.1.2 Problembeschreibung
5.1.3 Komponentenauswahl
5.1.4 Variantenvergleich
5.2 Detailplanung Meuro/Schipkau 2
5.2.1 Angebot/ LV
5.2.2 Auftragsvergabe
5.2.3 Abwicklung
6 Fazit
Literaturverzeichnis
Anhang
Der Anhang wurde aus urheberrechtlichen Gründen durch das Lektorat entfernt.
Abstract
Die zugrundeliegende Thesis soll die Erstellung eines Leitfadens für die Umsetzung von Repoweringmaßnahmen an gewerblich genutzten Solaranlagen darstellen, bei denen Komponenten ausgetauscht oder ersetzt werden, die auf Grund der technischen Entwicklung am Markt nicht mehr verfügbar sind. Umbaumaßnahmen finden meist statt, da die bisherige Komponente Degradation, Defekte oder Verschleiß aufweist und ein Verzicht auf den Austausch mit erheblichen Ertragseinbußen verbunden ist. Der Austausch von defekten Anlagenteilen durch welche, anderer Bauart, soll so ausgeführt werden, dass die technischen, rechtlichen sowie wirtschaftlichen Voraussetzungen erfüllt werden.
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Schematische Verfahrensweise für Konzeptionierung und Planung von Repowering im Bereich Solaranlagen
Abbildung 2: Strom und Spannungsverhalten in einem Solarpark
Abbildung 3: Ebenendarstellung der Anlage
Abbildung 4: Schematischer Ablauf Modultausch
Abbildung 5: Abhängigkeit der Spannung und des Stroms einer Solarzelle von der Bestrahlungsstärke
Abbildung 6: Abhängigkeit der Spannung von der Modultemperatur
Abbildung 7: Schematische Ablauf Wechselrichtertausch
Abbildung 8: Gegenüberstellung Einnahmen und Kosten
Abbildung 9: Schematischer Ablauf der Detailplanung
Abbildung 10: Darstellung des Wechselrichterfehlers durch Feuchtigkeit
Abbildung 11: Darstellung des Jahresertrages eines REFUsol 020k
Abbildung 12: Wechselrichterstation Meuro / Schipkau 2
Abbildung 13: Kenndaten der einzelnen Ebenen
Abbildung 14: Typenschild eines Transformators in Meuro/Schipkau 2
Abbildung 15: Auszug aus dem Datenblatt des Sungrow SG 110 CX
Abbildung 16: Planung der zu tauschenden Wechselrichterstationen
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:Norm und Regelersteller
Tabelle 2: Informationen über den Solarpark
Tabelle 3: Informationen zum Aufbau
Tabelle 4:Beispiel für Kalkulationstabelle der Arbeitsschritte
Tabelle 5: Anlageninformationen und Hauptbestandteile
Tabelle 6: Clusteraufbau
Tabelle 7: Erträge für einen RefuSol
Tabelle 8: mögliche Ersatzwechselrichter mit Leistungs- und Preisangabe
Tabelle 9: Abgleich der Kennwerte von Generator und möglichen Austauschwechselrichtern
1 Einleitung
1.1 Einführung in die Problemstellung
Im Bereich der technischen Betriebsführung von PV-Anlagen kommt es dazu, dass Komponenten wegen Defekten oder Alterung ausgetauscht werden müssen. Häufig werden ganze Reihen von Bauteilen auf Grund der Fehlerhäufigkeit oder der Summe an Ausfällen ersetzt, um einer Ertragsminderung zu entgegnen oder die Anlagenperformance zu verbessern. Da dies oft nach mehreren Betriebsjahren geschieht, kommt es vor, dass Bauteile z. B. Module in der Leistungsklasse der Originalbestandteile nicht mehr am Markt erhältlich sind und somit nach passendem Ersatz gesucht werden muss. Die einzelnen Bauteile müssen aufeinander abgestimmt sein und unterliegen sowohl technischen als auch rechtlichen Anforderungen. Um diese Anforderungen einzuhalten, bedarf es einer ausführlichen, technischen Planung, da nur so die optimale Ertragsausbeute erzielt werden kann. Ebenso müssen rechtliche, sicherheitsrelevante und wirtschaftlich vertretbare Rahmenbedingungen eingehalten werden.
1.2 Zielsetzung der Arbeit
Ziel der zugrundeliegenden Abschlussarbeit ist die Erstellung eines Leitfadens, mit dessen Hilfe Repoweringplanungen standardisiert abgewickelt werden können. Das Kompendium soll dabei keine Austauschkonzepte bereithalten, sondern als Arbeitsanweisung verstanden werden und aufzeigen, dass ein strukturiertes Vorgehen möglich ist. Es ersetzt keine Fachkenntnisse und soll daher die Abarbeitung eines Umbauprozesses sehr allgemein betrachten, da die notwendigen Maßnahmen von verschiedenen Faktoren abhängen, die von Anlage zu Anlage stark abweichen können. Der Leitfaden soll sich auf Wechselrichter und Module als die Hauptkomponenten von Solaranlagen, konzentrieren, da diese hauptsächlich durch Alterung und Verschleiß für Minderleistung verantwortlich sind.
Die Arbeit beschäftigt sich mit den grundlegenden Problemstellungen, was Repowering im Bereich der Photovoltaik bedeutet und welchen Nutzen es für Anlagenbetreiber darstellt. Durch den Leitfaden wird überprüft, ob Planungs- und Konzeptionierungsschritte einheitlich und standardisiert dargestellt werden können. Dabei sollen rechtliche Voraussetzungen, technische Anforderungen und planerischer Aufwand unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit allgemeingültig dargestellt und nachvollziehbar abgehandelt werden.
Um die Funktionalität des erstellten Leitfadens überprüfen zu können und damit aussagekräftige Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, ob Planungen für Repoweringprojekte vereinheitlicht abgewickelt werden können, wird für ein Solarkraftwerk die Planung für den Austausch von Wechselrichtern anhand des Kompendiums durchgeführt.
Diese Thesis wird in Auftrag und mit Unterstützung der Firma Enovos Renewables O&M GmbH erstellt. Als Dienstleister für technische Betriebsführung zählen Planungen für Repowering zum Tagesgeschäft des Unternehmens. Die Ausarbeitung nimmt dabei Bezug auf die Unternehmensstruktur der Enovos Renewables O&M GmbH, bei der beispielsweise Serviceaufträge durch Nachunternehmer abgewickelt werden. Für Unternehmen mit abweichender Struktur, können einzelne Arbeitsschritte variieren. Schwerpunkt des Leitfadens sind Repoweringplanungen für gewerblich genutzte Solarkraftwerke, die prinzipielle Vorgehensweise lässt sich aber auch auf privat genutzte Anlagen übertragen.
2 Warum Repowering?
2.1 Was ist Repowering?
Repowering bedeutet in der Photovoltaik, dass ältere, leistungsschwächere, defekte oder nicht mehr gewollte Anlagen oder Anlagenteile durch neue, leistungsstärkere ersetzt werden. Durch die Erneuerung einzelner oder mehrerer Anlagenkomponenten soll ein Mehrertrag generiert werden, der die Kosten für Austauschteile deckt und die Gesamtwirtschaftlichkeit der Solaranlage steigert.
Je nachdem welches Ziel mit der Anlage verfolgt wird, gibt es verschiedene Gründe für die Entscheidung zu Repowering.
Solaranlagen, die nach EEG gefördert werden, haben für die ursprünglich installierte Leistung eine garantierte Einspeisevergütung über 20 Jahre. Ziel von Repowering bei EEG-Anlagen ist es, die Leistungsabgabe der Anlage mindestens über den Vergütungszeitraum zu erhalten, ohne die Nennleistung zu verändern. Wird die Bemessungsleistung erhöht, gilt die Mehrleistung, als zusätzliche Anlage, und fällt nichtmehr unter den ursprünglichen Vergütungssatz. Je nach Gegebenheiten ist ein Zubau einer neuen EEG-geförderten Anlage an dem Standort nicht zulässig und darf nicht erfolgen. Durch Degradation, Ausfall, Verschmutzung oder Beschädigung von Anlagenkomponenten im Verlauf der Betriebszeit kann die Leistungsabgabe gemindert werden. Durch Repowering werden fehlerhafte oder ineffektiv arbeitende Anlagenteile durch effizientere ersetzt und somit der Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Anlage erhöht. Dadurch wird ein höherer Energieertrag aus derselben installierten Anlagenleistung generiert.
PPA-Anlagen werden die Solaranlagen genannt, die ohne EEG-Einspeisevergütung auskommen. Diese Anlagen erzielen ihre Erlöse über die Direktvermarktung des produzierten Stroms 1. In den kommenden Jahren wird für viele Anlagen der ersten Generationen in Deutschland die Förderung nach EEG auslaufen.
Werden diese Post-EEG- Anlagen als PPA- Anlagen weiterbetrieben, ist die Motivation für Repowering, anders als bei EEG-Anlagen, die installierte Leistung sowie deren Lebensdauer mit geringem Aufwand deutlich zu erhöhen.
Die Hauptanlagenkomponenten, die durch Repowering ersetzt werden, sind Solarmodule und Wechselrichter, da diese den gravierenden Einfluss auf die Leistungsgeneration und Abgabe haben.
2.2 Repowering der Solarmodule
Solarmodule haben als Generator direkten Einfluss auf die Nennleistung der Anlage. Die installierte Leistung einer Solaranlage ergibt sich aus der Summe der Nennleistung der einzelnen Module. Die Nennleistung ist die Leistung, die unter definierten Bedingungen (STC- Bedingungen) maximal abgegeben werden kann und wird in Wp (Watt peak) angegeben. Unter realen Umständen wird die Nennleistung in Deutschland nur selten erreicht und dient der Klassifizierung und Vergleichbarkeit von Modulen unter identischen Bedingungen. Wie alle technischen Komponenten degradieren Solarmodule, was dazu führt, dass die Leistungsabgabe mit den Betriebsjahren kontinuierlich sinkt. Auch andere Ursachen können dazu führen, dass die tatsächlich generierte Leistung mit der Zeit abnimmt. Dazu gehören z. B. Verschmutzung, Beschädigungen oder Qualitätsmängel. Die verminderte Leistungsabgabe von beeinträchtigten Modulen, die häufig im Verlauf der Betriebszeit auftritt und zunimmt, ändert jedoch die Nennleistung des Moduls oder der Anlage nicht. Der Wirkungsgrad eines PV-Generators verschlechtert sich im Verlauf der Betriebsdauer bei gleichbleibender Anlagennennleistung und hat Ertragseinbußen zur Folge. Durch Repowering soll diesem Effekt entgegengewirkt werden, um EEG- geförderten Anlagen unter Beibehaltung der Anlagennennleistung die Ertragsminderung zu kompensieren.
Bei PPA-Anlagen sind die Solarmodule die Möglichkeit, Einfluss auf die Anlagennennleistung zu nehmen. Je höher die Nennleistung ist, desto höher ist auch die reale Leistung.
Mit Ablauf der 20-jährigen Einspeisevergütung nach EEG, sind Solaranlagen an keine Nennleistung mehr gebunden, lediglich die Netzverträglichkeit der Mehrleistung muss geprüft werden 2. Um diese zu erhöhen, können im Rahmen eines Repoweringkonzeptes die installierten Module, gegen welche mit höherer Nennleistung ausgetauscht werden. Damit erhöht sich die sowohl die Nennleistung als auch der Ertrag der Gesamtanlage.
2.3 Repowering der Wechselrichter
Der Austausch von Wechselrichtern zählt ebenso zu Repowering, da auch durch diese eine Ertragssteigerung zu erzielen ist, ohne dass Wechselrichter Einfluss auf die Nennleistung der Anlage haben. Wechselrichter sind für die Umwandlung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz zuständig und maßgeblich für den Ertrag und somit den Erlös verantwortlich. Der Wirkungsgrad von Wechselrichtern ist das Verhältnis von Gleichstrom zu umgewandeltem Wechselstrom im Volllastbereich. Da der Wirkungsgrad von der Auslastung des Wechselrichters abhängig ist, wurde der Euro- Wirkungsgrad definiert. Dieser berücksichtigt verschiedene Teillastbetriebszustände und bietet die Möglichkeit, Wechselrichter miteinander zu vergleichen. Die Euro- Wirkungsgrade der Wechselrichter sind in den letzten 10 Jahren durchschnittlich um 5% gestiegen. Zusätzlich ist auch die Effizienz der MPP-Tracker gestiegen, wodurch sich Mehrerträge von bis zu 10% durch den Austausch von alten gegen moderne Wechselrichter erzielen lassen. Durch die Belastung der elektrischen Bauteile wie IGBTs, Kondensatoren usw. altern und verschleißen auch Wechselrichter. Anders als bei Solarmodulen wird von einer durchschnittlichen Lebensdauer von 10 Jahren ausgegangen 3. Bei EEG-Anlagen führt das dazu, dass die Wechselrichter in der Vergütungszeit mindestens einmal ersetzt werden müssen.
Die Umrüstung auf moderne Geräte kann auch bei noch funktionierenden Wechselrichtern sinnvoll sein, da neben der Wirkungsgradsteigerung auch die Performance, durch verbesserte MPP-Tracker sowie geringere Störanfälligkeit zur Ertragssteigerung beitragen kann.
2.4 Wirtschaftliche Betrachtung
Repowering von Solaranlagen kann deutliche Ertragssteigerungen zur Folge haben, verursacht jedoch auch Kosten für Austauschgeräte, Ertragsausfälle während des Umbaus und die eigentlichen Umbaukosten. Sinkende Material preise und steigende Leistungsfähigkeit der Komponenten machen Repowering oft wirtschaftlich interessant.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diagramm 1 Annahmen: durchschnittlicher Jahresertrag: 1000kWh/kWp; Vergütungssatz: Freiflächenanlagen > 500kWp; für die Jahre der Ausschreibungspflicht wurden Mittelwerte der Zuschlagswerte genommen
Diagramm 1 stellt das Verhältnis von EEG-Einspeisevergütungssätzen zu Modulkosten im Zeitraum von 2008 bis 2020 dar.
Die Amortisationszeit beschreibt die Zeit in der ein Solarmodul seine Einkaufskosten durch den Erlös nach EEG wieder eingespielt hat.
Durch die gesunkene Einspeisevergütung und die zeitgleich gesunkenen Kosten für Solarmodule hat sich die Amortisationszeit für die Module über den gesamten Zeitraum nur unwesentlich verändert. Der Vergütungssatz für Anlagen, die 2010 in Betrieb genommen wurden, beträgt 28,43 ct/kWh. Werden die Solarmodule einer Anlage von 2010 durch Module mit Preisen von 2020 ersetzt, verringert sich die Amortisationszeit von 11,7 auf unter 2 Jahre. Die Kompensation des Minderertrags durch natürliche Degradation senkt dieses zusätzlich ab. Im Jahr 2024 haben sich demnach 2 komplette Sätze Solarmodule amortisiert. Ähnlich verhält es sich beim Austausch von Wechselrichtern. Hierbei sind die Materialkosten nicht so stark gesunken, dafür hat die Effizienz deutlich zugenommen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diagramm 2: Ertragsunterschiede eine 500kWp Solaranlage durch Wechselrichterwirkungsgrade Es wurde ein durchschnittlicher Jahresertrag von 1000kWh/kWp angenommen
Diagramm 2 stellt die Differenz der Wechselrichtererträge in Abhängigkeit vom Wirkungsgrad dar. Es wird deutlich, dass beim Repowering, Geräte mit modernen Wirkungsgraden bei Anlagen mit Vergütungssätzen von 2010 erhebliche Mehrerträge generieren können.
Auch bei diesem Beispiel sind eventuell auftretende, erhöhte Ausfallzeiten der Altgeräte sowie die Effizienzsteigerung der MPP-Tracker nicht berücksichtigt worden, wodurch der Umbau auf moderne Wechselrichter zusätzliches Potential aufweist, die Erträge zu maximieren.
Die wichtigsten Faktoren für die Wirtschaftlichkeit von Repowering bei EEG-Anlagen, sind das Datum der Erstinbetriebnahme und der Grad der Leistungsminderung 4. Aus dem Inbetriebnahmedatum ergeben sich die Grundlagen für die Ermittlung der Einnahmen der Anlage:
Die Restlaufzeit des Vergütungsanspruchs und die Höhe der gezahlten Einspeisevergütung in €/kWh. Der Grad der Leistungsminderung durch beschädigte oder degradierte Komponenten gibt Auskunft über die zu kompensierenden Mindererträge. Die Einnahmen, die sich aus dem Mehrertrag der Anlage ergeben, müssen deutlich über den Kosten für den Umbauaufwand liegen, um wirtschaftlich rentabel zu sein. Repowering lohnt sich besonders für ältere Anlagen, da diese von einer hohen Einspeisevergütung profitieren. Besonders profitabel sind Anlagen, die vor 2012 in Betrieb genommen wurden, da in diesem Jahr der Vergütungssatz drastisch reduziert wurde. Eine lange Restlaufzeit ist ebenfalls vorteilhaft für Repowering und bietet Amortisationspotential. Ein guter Kompromiss ist ein Anlagenalter von 10 Jahren, da die Vorteile beider Faktoren ausgenutzt werden.
Solaranlagen können aber auch auf anderweitig von Repowering profitieren, was sich letztendlich indirekt auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt. Mit dem Austausch von Anlagenkomponenten erneuern sich Gewährleistung und Garantie, wodurch eventuell auftretende Reparatur- oder Austauschkosten vermieden werden können. Die Ersatzteilversorgung von aktuell am Markt verfügbaren Geräten ist zuverlässiger als die von Altgeräten. Da es bei Störungen zum Ertragsausfall kommt, ist eine schnelle Versorgung von Ersatzteilen notwendig, um diese möglichst gering zu halten. Viele Hersteller haben sich in den vergangenen Jahren aus dem Markt zurückgezogen, für deren Geräte weder die Gewährleistung noch die Ersatzteilversorgung im Schadensfall sichergestellt ist.
Repowering kann Bestandsanlagen sowohl technisch als auch wirtschaftlich aufwerten. Um zu ermitteln, welche finanziellen Möglichkeiten für Repowering die jeweilige Anlage stellt, müssen Ertragsprognosen von der Ist-Situation sowie für den Repoweringfall erstellt werden. Aus der Differenz der Erträge ergibt sich der finanzielle Rahmen für Repowering. Diagramm3 stellt beispielhaft dar, wie die Gesamterträge einer 1MW- Solaranlage durch Repowering gesteigert werden können.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diagramm 3 Annahmen: 1MW Solaranlage; Inbetriebnahme: 2010; Leistungsminderung vor Repowering: 5%/a; Leistungsminderung nach Repowering: 1%/a
Wird für die Beispielanlage angenommen, dass es sich bei der Repoweringmaßnahme um einen Austausch von Modulen handelt, würden Austauschmodule inklusive Montage beim derzeitigen Preisstand von 0,46 €/kWp 500.000 € kosten. Repowering erwirtschaftet in diesem Fall einen Mehrertrag von 1,35 Mio. € und wäre somit wirtschaftlich praktikabel.
Für die Einnahmenermittlung müssen drei mögliche Szenarien unterschieden werden: Für EEG-Anlagen, die für eine auf 20 Jahre, garantierte Einspeisevergütung ausgelegt werden, lassen sich die zu erwartenden Erträge anhand der Vergütungshöhe, der Anlagengröße und der Restlaufzeit ermitteln.
Die Ertragsprognose für PPA-Anlagen zu erstellen, ist deutlich aufwendiger und über längere Zeit spekulativer. Bei diesem Geschäftsmodel werden Strommenge, Preis und Lieferdauer zwischen Erzeuger und Abnehmer vertraglich festgelegt. Ist der Vertrag erfüllt, wird neu oder mit anderen Abnehmern verhandelt, wodurch die Konditionen abweichen können.
Post-EEG-Anlagen, also Anlagen die nach Ablauf der garantierten EEG-Vergütung als PPA-Anlagen weiterbetrieben werden, bieten den wirtschaftlich attraktivsten Rahmen für Repowering. Die Gewinne der verbleibenden EEG-Laufzeit lassen sich gut prognostizieren und für die darauffolgenden Einnahmen durch die Vermarktung sind an keinen zeitlichen Ablauf gebunden.
Zu den gegenzurechnenden Ausgaben müssen laufende Kosten, Ertragsausfälle für die Umbauzeit sowie eventuelle Rückbau und Entsorgungskosten gezählt werden. Zu den laufenden Kosten zählen dabei Versicherung, Abschreibung, O&M-Kosten sowie die Kosten für Service und Wartung über die Restlaufzeit. Um die Ertragseinbußen für die Zeit des Umbaus zu verringern, sollten wenn möglich die Maßnahmen in den ertragsschwächeren Monaten durchgeführt werden.
Allgemeingültige Beurteilungen zu Repowering lassen sich nicht treffen, da die Anzahl der Einflussfaktoren zu hoch ist. Die Notwendigkeit sowie die Wirksamkeit muss für den Einzelfall geprüft werden.
3 Warum Leitfaden?
Bei der Auslegung von Solaranlagen bedingen sich die Auswahl von Solarmodulen und Wechselrichtern. Wird eine dieser Komponenten ausgewechselt, muss das Austauschteil mit dem bestehenden System kompatibel sein. Das bedeutet, dass Wechselrichter bei der Planung von Photovoltaikanlagen auf die elektrischen Kenndaten der Module ausgelegt werden. Beim Austausch von Modulen oder Wechselrichtern müssen diese bezogen auf die Kenndaten weiterhin aufeinander abgestimmt sein. Der Leitfaden soll darstellen, welche Kenngrößen überprüft werden müssen und welche technischen und rechtlichen Voraussetzungen für den Austausch zu beachten sind. Bei der Firma Enovos Renewables O&M GmbH, in deren Auftrag diese Arbeit angefertigt wird, werden aktuell Repoweringkonzepte individuell erstellt. Das führt dazu, dass allgemeingültige Arbeitsschritte, wie z. B. die Recherche nach rechtlichen Vorschriften, für jedes Konzept einzeln durchgeführt werden. Bei der Fülle an Gesetzen und Richtlinien bietet es sich an, die wichtigsten Paragrafen und Normen, welche Solaranlagen betreffen und für Umbaukonzepte relevant sind, katalogartig aufzuführen, um für künftige Repoweringkonzepte darauf zurückgreifen zu können. Ein standardisierter Planungsablauf wirkt sich auch positiv auf die Nachvollziehbarkeit aus. Wenn alle Mitarbeiter in einem Unternehmen, Konzeptionierungen nach demselben Schema erarbeiten, ist die Ausführung eines Mitarbeiters für andere besser nachzuvollziehen. Durch die Anwendung eines Leitfadens sollen einzelne Prozessschritte standardisiert und der Planungsablauf vereinheitlicht werden.
4 Leitfaden
Im Folgenden wird der Ablauf der Komponentenauswahl sowie der Kompatibilitätsprüfungen für Repowering beschrieben. Abbildung 1 stellt dabei die Vorgehensweise schematisch dar. Konzept- und Planungsphase werden dabei getrennt betrachtet, da das Konzept die Umsetzbarkeit bestätigen und dem Kunden als Entwurf, mit möglichen Varianten dienen soll. Die Planung dagegen wird spezifisch beauftragt und bezieht sich auf eine eindeutig festgelegte Variante.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Schematische Verfahrensweise für Konzeptionierung und Planung von Repowering im Bereich Solaranlagen
4.1 Rechtliche Aspekte
Für geplante Repoweringmaßnahmen gelten, wie für die Errichtung von Solaranlagen, rechtliche und sicherheitsrelevante Bestimmungen und Gesetze, die es einzuhalten gilt. Diese können von denen bei der Errichtung der Anlage abweichen, da sich Gesetze und Normen im Verlauf geändert haben können. Die Planungsunterlagen von der Errichtung der Solaranlage sollten nach Einschränkungen und Bestimmungen kontrolliert werden. Liegt für die betreffende Anlage eine Baugenehmigung oder ein Bebauungsplan vor, können diese Informationen über die Umgebungsbedingungen enthalten, z. B. Gegebenheiten des Geländes, die bestimmte Arbeitsschritte nicht zulassen (Deponien, Schutzgebiet usw.).
4.1.1 Gesetzliche Regelungen
Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Das EEG regelt die Rechte und Pflichten der Anlagenbetreiber. Da dieses regelmäßig überarbeitet wird ist es wichtig zu wissen welche Fassung die gültige ist, da viele Inhalte erst dazugekommen sind oder abgeändert wurden. Die gültige Fassung richtet sich nach dem Zeitpunkt der Erstinbetriebnahme der Anlage und entscheidet z.B. über die Höhe der Einspeisevergütung welche entscheidend für die Wirtschaftlichkeit der Anlage ist. Ein weiterer Inhalt im EEG, der für Umbaumaßnahmen von entscheidender Bedeutung ist, ist die Austauschregelung. Diese gibt an unter welchen Vorrausetzungen, Einzelteile der Gesamtanlage ausgetauscht, umgebaut oder erneuert werden dürfen und wie der Vergütungsanspruch für die neu eingebauten Komponenten aussieht. In der gültigen Fassung ist die Austauschreglung durch §51 Abs. 4 EEG 2017 geregelt und besagt, dass sich durch den Umbau die Gesamtnennleistung der Anlage nicht erhöhen darf, da die Mehrleistung als neue Anlage angemeldet, gezählt und abgerechnet werden muss. Die jeweils gültige Fassung des EEG sowie Fragen und Informationen zum EEG sind über die Clearingstelle 5 zu beziehen.
Gesetze zum Arbeitsschutz
Zum Schutz der Personen, welche die Umbaumaßnahmen durchführen, gibt es zahlreiche gesetzliche Bestimmungen. Die wichtigsten übergeordneten Regelwerke für die Einhaltung des Arbeitsschutzes in Deutschland sind:
- Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG)
- Baustellenverordnung (BaustellV)
- Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV)
- Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
Zur Vermeidung von Arbeitsunfällen und dem Schutz der ausführenden Personen ist der Auftraggeber nach §8 Abs. 2 ArbSchG verpflichtet, Auftragnehmer durch eine entsprechende Einweisung in die Solaranlage auf mögliche Gefahrenquellen hinzuweisen 6. Die Einweisung sollte schriftlich quittiert und bei Nachunternehmern regelmäßig wiederholt werden.
ElektroG/WEEE
Die EU-Richtlinie zum Recycling von Elektroschrott, regelt die fachgerechte Entsorgung von defekten Elektro- und Elektronikgeräten im Sinne der Nachhaltigkeit. Dazu zählen auch Solarmodule und Wechselrichter. Da beim Repowering von Solaranlagen defekte Komponenten anfallen, müssen diese nach den Richtlinien des ElektroG entsorgt werden. Es sollte im Vorab geklärt werden, ob der Hersteller im Rahmen der europäischen WEEE- Richtlinie (Waste of Electrical and Electronic Equipment), seine Produkte zur Entsorgung zurücknimmt. Andernfalls sollte eine Entsorgung über ein Fachunternehmen abgewickelt und die entsprechenden Nachweise eingeholt werden. Die Entsorgung sollte durch einen Entsorgungsnachweis belegt und die Seriennummern der entsorgten Geräte vermerkt werden. Damit lässt sich nachträglich nachweisen, dass z. B. zurückgebaute Module dem EEG entzogen wurden und die Entsorgung über ein Fachunternehmen stattgefunden hat.
4.1.2 Normen und Richtlinien
Neben den Gesetzen gibt es auch eine Vielzahl von Normen, Richtlinien und Verordnungen, deren Einhaltung, die Sicherheit und Funktionsfähigkeit fördert. Anders als Gesetze sind diese jedoch nicht verpflichtend, da sie von privaten Organisationen festgelegt werden. Der Gesetzgeber orientiert sich häufig an diesen und verweist darauf, da davon ausgegangen wird, dass eine Norm oder Richtlinie den aktuellen Stand der Technik widerspiegelt. Daher sollten diese nach Möglichkeit eingehalten werden. Mit Rechtsprechungen bezogen auf Normen werden diese bindend. Es ist legitim von Normen abzuweichen, für den Streitfall sollte dies aber nachvollziehbar begründet sein 7. Unfallverhütungsvorschriften gelten dabei als Rechtsverordnung, solange der Gesetzgeber keine eigenen Verordnungen erlassen hat (§ 15 Abs. 1 SGB VII). Tabelle 1 gibt einen Überblick über die bedeutsamsten Ersteller von Regelwerken.
Tabelle 1:Norm undRegelersteller
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Bei der Bestellung von Ersatzteilen im Zusammenhang mit Repowering sollte darauf geachtet werden, dass diese Teile, über die für ihren Aufstellort notwendigen Zertifikate verfügen und den gültigen Regeln und Normen entsprechen.
Nachfolgend eine Auswahl an Richtlinien und Normen, die bei allen Bauvorhaben im Bereich Photovoltaik berücksichtigt werden müssen, da sie als Grundlage für die Auszahlung der Einspeisevergütung nach EEG sowie den Netzanschluss dienen.
VDE-AR-N 4110 (Technische Anschlussregeln Mittelspannung): legt technische Anforderungen an Planung, Errichtung, Betrieb und Änderung von Kundenanlagen fest, die am Netzanschlusspunkt an das Mittel spannungsnetz eines Netzbetreibers angeschlossen werden 8
Richtlinie 2014/35/EU (Niederspannungsrichtlinie) gilt für elektrische Betriebsmittel bis 1000V und soll ein hohes Schutzniveau gewährleisten. Für das Einhalten sind hauptsächlich die Hersteller verantwortlich. Es gilt jedoch zu überprüfen, dass verbaute Anlagenteile über die CE- Kennzeichnung verfügen.
Die gesamte Reihe der DIN VDE 100 beschäftigt sich mit der Betriebssicherheit von Photovoltaikanlagen, deren Komponenten sowie spezieller Anforderungen an die Gesamtanlage.
Die DIN VDE 105-100 umfasst Vorgaben für den Betrieb von elektrischen Anlagen. Teil 7-712 betrifft spezifisch Solaranlagen.
DIN/ VDE 0126 regelt Anforderungen an Prüfung, Dokumentation und Instandhaltung Netzgekoppelter Systeme und PV- Systemen.4
DIN EN 62446-1: Dez 2016 (VDE 0126-23) geht es um die normgerechte Dokumentation und Überprüfung von PV- Anlagen.
Die TRBS 1111 enthält Anweisungen zur Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnischen Beurteilung von Arbeitsprozessen.
Je nach Anwendungsfall ist es ratsam, die zutreffenden Bestimmungen in Erfahrung zu bringen. Anhang A enthält eine tabellarische Auflistung der für Repowering relevanten Normen und Richtlinien. Die Gültigkeiten sind für jedes Bauvorhaben seperat zu prüfen. Bei der Installation von Anlagenteilen, sollten die, in der Installationsanleitung aufgeführten Regeln und Anforderungen eingehalten werden.
[...]
- Arbeit zitieren
- Daniel Kuchenbecker (Autor:in), 2020, Repoweringmaßnahmen in PV-Parks. Erstellung eines Leitfadens auf Basis einer existierenden Solaranlage, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/986683
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