Eigenversorgung und Notstrom mit E3/DC-Hauskraftwerken

Landwirt Thomas Kuck betreibt eine 80 Kilowatt-Photovoltaikanlage mit Volleinspeisung und seit 2020 eine 60 Kilowatt-Anlage für die Eigenversorgung mit günstigem und sauberem Solarstrom. An sonnigen Tagen kommen nur knapp zwei Kilowattstunden Strom für das Melken von 160 Kühen und die energieintensive Milchkühlung aus dem Netz. Sobald Kuck die alte PV-Anlage in ein paar Jahren auch auf Eigenversorgung umstellt, wird er den gesamten Strombedarf seines Hofs kostengünstig solar decken können.

Thomas Kuck ist Land- und Energiewirt in der Eifel. Seine Investitionen in die Solarstromerzeugung und die Energiespeicherung spiegeln die Entwicklung des Photovoltaikmarktes wider. Seit 2009 betreibt er eine PV-Anlage mit 80 Kilowatt Leistung, den Solarstrom speist er gegen eine lukrative EEG-Vergütung komplett in das öffentliche Stromnetz ein. Im vergangenen Jahr baute Kuck einen neuen Stall mit Liegeplätzen für die Kühe – und mit viel Platz für eine zweite Solarstromanlage. Auf dem Dach ließ er Solarmodule mit 60 Kilowatt Gesamtleistung installieren. Mit dieser Anlage und mit Speichersystemen von E3/DC kann er über das Jahr rund 80 Prozent des jährlichen Strombedarfs für das Melken von 160 Kühen, die Kühlung der Milch und die Reinigung der Anlage solar decken. Und in acht Jahren wird er den nächsten Schritt machen: Dann läuft die EEG-Vergütung für seine erste PV-Anlage aus. Kuck will sie ebenfalls auf Eigenversorgung umstellen und dann den gesamten Strombedarf auf dem Hof solar decken.

Auf dem Hof in Hürtgenwald im nordrhein-westfälischen Kreis Düren hält Kuck 300 Tiere: 160 Milchkühe und 140 Jungrinder. 2009 hat er ein neues Melkhaus gebaut. Auf dessen Dach und dem 1990 gebauten Stall direkt daneben ließ er die PV-Anlage mit 80 kW Leistung installieren.

Energiekosten einsparen mit Solarstrom

Durch die Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Jahr 2011 und der darin beschlossenen starken Absenkung der Vergütungssätze wurde es schlagartig wirtschaftlicher, Solarstrom selbst zu nutzen, anstatt ihn ins Netz einzuspeisen. Bei der neuen Anlage hatte Kuck deshalb eine andere Motivation: „Ich wollte selber Strom produzieren und nutzen und damit Energiekosten einsparen“, sagt der 44-Jährige. Seinen Kindern gefalle besonders die CO2-Einsparung durch die Sonnenenergie.

Im neuen Stall hat Kuck 72 Kühe stehen, im alten 88. Die Melkanlage für alle Kühe befindet sich im alten Stall. Ab 6 Uhr 30 werden die Kühe das erste Mal gemolken. Das Melken dauert rund zwei Stunden. Die Milch wird auf vier Grad heruntergekühlt, anschließend muss die Melkanlage gereinigt werden. Dieser letzte Schritt ist besonders energieintensiv, da das Wasser mit Starkstrom auf 70 Grad erhitzt wird. Gegen 17 Uhr 30 beginnt Kuck mit dem zweiten Melken, der Prozess beginnt von neuem – das Ganze an sieben Tagen die Woche und an jedem Tag im Jahr.

Rund 46.000 Kilowattstunden kommen so zusammen, die Kuck pro Jahr für das Melken von 160 Kühen inklusive der genannten Schritte, die Anlagensteuerung und das elektrische Licht verbraucht. Er ist Kunde bei einem Strom-Maklerportal, welches für ihn immer den jeweils günstigsten Tarif auswählt. Doch bei einem Strompreis von 23,8 Cent netto je Kilowattstunde (Ende 2018) würden sich die Stromkosten nur für diese Betriebssparte trotzdem noch auf etwa 11.000 Euro im Jahr belaufen.

Notstromversorgung durch Speichersysteme von E3/DC

Mit seiner ersten Photovoltaikanlage hatte Kuck schon gute Erfahrungen gemacht, nun lag es nahe, mit einer zweiten Anlage Stromkosten einzusparen. Damit er mehr Solarstrom selbst verbrauchen kann, empfahl sein Installationsbetrieb, die Harperscheidt GmbH, das Hauskraftwerk S10 E PRO des Osnabrückers Herstellers E3/DC. Diese Speichersysteme bieten auch die Notstromversorgung, was für Kuck ein wichtiger zusätzlicher Nutzen ist. Denn seine Molkerei verlangt, dass er jederzeit melken und die Milch kühlen kann. Ein Notstromaggregat, die übliche Methode, um die Stromversorgung bei Netzausfall sicherzustellen, hat Kuck bisher nicht angeschafft. Sein Hof befindet sich im Ort, so dass er jederzeit kurzfristig, zum Beispiel bei der Feuerwehr, ein Aggregat holen könne, erzählt er.

Dass das Hauskraftwerk von E3/DC eine „echte“ dreiphasige Ersatzstromfunktion hat – Elektrofachleute sprechen von Drehstrom – ist für Kuck deshalb ein willkommener „Mitnahmeeffekt“. Eine Besonderheit an der im Farmbetrieb einsetzbaren Pro-Serie von E3/DC ist, dass der Anlagenbetreiber eine Mindestreserve an Strom bestimmen kann, die jederzeit in den Akkus vorgehalten wird. Die hohe Ausgangsleistung des Speichersystems sorgt dafür, dass die Melkanlage, die eine maximale Last von 25 kW hat, jederzeit mit Strom versorgt werden kann.

Zusätzlicher Einspeisepunkt

Für die neue Photovoltaik-Anlage musste Kuck beim Netzbetreiber einen zweiten Netzverknüpfungspunkt beantragen, weil der bisherige mit der ersten Anlage voll belastet war. Die Kosten hierfür hat der Netzbetreiber übernommen. Zusätzlich benötigte Kuck einen zweiten Zähler für die neue Photovoltaik-Anlage, die über eine rund 78 Meter lange Leitung mit dem Melkhaus im alten Stall verbunden ist. Platz für das Speichersystem fanden Kuck und Harperscheidt dort im Büroraum. Vier Geräte der PRO-Serie von E3/DC mit einer Gesamtspeicherkapazität von 78 Kilowattstunden (kWh) passten hier noch gut hinein. Eine praktische Lösung, weil hier auch der Stromverteiler steht und das Speichersystem so ohne lange Leitungen direkt angeschlossen werden konnte.

Da Thomas Kuck mit den Akkus die Forderung der Molkerei erfüllen wollte, hat die Firma Harperscheidt mit ihrem Solartiger-Logo die Unterverteilung aufgetrennt. Bei Netzausfall stellt das System sicher, dass weiter gemolken und gekühlt werden kann. Auch die Reinigung und Steuerung der Melkanlage sowie das Licht sind an die Notromversorgung angebunden.

Autarkiegrade bis 99 Prozent

Seit dem 21. April 2020 ist die neue Photovoltaikanlage mit dem Speichersystem in Betrieb. Guido Harperscheidt vom Team Solartiger hat errechnet, dass die Anlage rund 61.000 kWh Solarstrom jährlich produzieren wird. 65 Prozent davon kann Kuck für das Melken direkt selbst verbrauchen. Über die Zwischenspeicherung in den Akkus wird er insgesamt rund 80 Prozent seines Strombedarfs mit PV-Strom decken können.

Konkrete Zahlen gibt es schon für die ersten Betriebsmonate. Sie zeigen, wie positiv die Energiebilanz ausfallen kann. Als Beispiel nennt Harperscheidt den 11. August 2020: An dem sonnigen Tag konnte Kuck 99 Prozent des Strombedarfs für Melken, Kühlen, Reinigen und Steuerung der Anlage sowie das Licht im Stall mit der neuen PV-Anlage und dem Speichersystem decken. Der Energieversorger lieferte nur 1,37 kWh Strom zu.

Aber auch an einem Wintertag kann sich die Energiebilanz sehen lassen. Am 11. Dezember 2020 lag der Autarkiegrad bei 66 Prozent. 43 kWh Strom bezog Kuck an dem Tag vom Energieversorger. „Das klappt alles einwandfrei“, bestätigt der Landwirt im Januar 2021. Sämtliche Daten seiner Anlagen könnte er auch auf einer App auf seinem Handy einsehen. „Aber ich bin ja sowieso jeden Tag im Büro und da am Computer.“

Pläne für 2029 für die Ü20-Anlage

Wie es mit seiner ersten PV-Anlage nach Ablauf der 20-jährigen EEG-Vergütung weitergehen soll, weiß er auch schon. Er will sie dann auf Eigenversorgung umrüsten lassen, um die rund 66.000 kWh Strombedarf auf seinem Hof und im Wohnhaus nur mit Solarstrom zu decken. „Das haben wir bei der Planung der neuen PV-Anlage gleich berücksichtigt, deshalb hat sie nur 60 kW Leistung“, sagt Guido Harperscheidt von den Solartigern. Die Speicherkapazität müsse nicht erweitert werden, da Kuck sich rund sieben Monate im Jahr zu 95 Prozent autark mit Strom versorgen kann.

Da Photovoltaik-Anlagen in der Regel 25 bis 30 Jahre funktionstüchtig sind, kann Kuck mit dem kostenfreien Strom aus der dann abgezahlten Anlage weitere Energiekosten einsparen. Der Solarstrom, den die Familie nicht nutzen kann, geht dann in die Direktvermarktung und wird über einen externen Dienstleister verkauft. 2029 wird Thomas Kuck seit 20 Jahren Energieerzeuger und seit neun Jahren Eigenversorger sein. Doch schon heute bringt die Solarstromnutzung große Vorteile für die Rentabilität seines Betriebs.

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    Zwei der vier Hauskraftwerke von E3/DC, die im Notfall Ersatzstrom liefern

    Die Verteilerkästen für die neue Photovoltaikanlage auf dem Hof Kuck

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    Beispiel 11. August 2020: Nur 1,37 kWh aus dem Netz, abends und nachts liefert der Speicher.