Fit in die Zukunft: Repowering für Solarkraftwerke

Die Performance stimmt nicht mehr, Komponenten fallen vermehrt aus oder die Datensicherheit ist nicht mehr gewährleistet? Das sind Gründe, warum sich Kraftwerksbetreiber und Investoren dringend über eine Modernisierung ihres Kraftwerks informieren sollten. Auch vor Ende der Laufzeit. Denn mit Repowering-Lösungen lässt sich die Wirtschaftlichkeit des Solarkraftwerks wesentlich steigern.

In der Windenergiebranche ist der Begriff Repowering schon lange geläufig. Gemeint ist der Ersatz kleinerer, leistungsschwächerer Anlagen gegen leistungsstarke Windkraftanlagen. Damit lässt sich dann an einem Standort wesentlich mehr Energie „ernten“.

Bei Solarkraftwerken ist das Thema Anlagenmodernisierung noch relativ neu. Hier geht es im Unterschied zur Windenergiebranche meist nicht darum, eine kleine, ineffizient gewordene Anlage durch eine neuere, größere zu ersetzen. Es geht vor allem um den Austausch alter Module und/oder Wechselrichter durch moderne und effiziente Geräte auf dem neuesten Stand der Technik. Denn ältere Geräte und Module entsprechen aufgrund der rasanten Entwicklung der Technologie in diesem Bereich häufig nicht mehr allen Ansprüchen an eine zukunftsfähige Energieerzeugung.

Höhere Verfügbarkeit, neue Einnahmemöglichkeiten, sinkende Reparaturkosten

Die Modernisierung führt zu erhöhter Verfügbarkeit des Gesamtsystems. Die höhere Verfügbarkeit und der Einsatz effizienterer Geräte wiederum ermöglicht höhere Erträge. Außerdem können Betreiber neue Einnahmemöglichkeiten erschließen, beispielsweise durch die Bereitstellung von Netzsystemdienstleistungen oder Speichern. Ein weiterer Vorteil von Repowering ist die Reduktion der laufenden Kosten für Wartung und Reparatur. Denn mit den neuen Geräten sinken Fehleranfälligkeit und Reparaturbedarf. Die Werksgarantien beginnen neu und Kraftwerksbetreiber können günstigere Garantieverlängerungsverträge abschließen.

Wann sich das Repowering eines Solarkraftwerks lohnt

• Die Anlage bringt nicht mehr die gewünschten Erträge. Gründe dafür können ein plötzlicher Schaden oder eine altersbedingte steigende Fehleranfälligkeit und der Ausfall von Komponenten sein.
• Qualität und Ausstattung eines Solarkraftwerks entsprechen nicht mehr den Anforderungen.
• Der Wirkungsgrad der Wechselrichter ist gering. Besonders in Kraftwerken, die älter als zwölf Jahre sind, liegen die Wirkungsgrade häufig bis zu zwei Prozent unter denen moderner Wechselrichter.
• Ersatzteile sind schlecht oder gar nicht verfügbar.
• Hersteller sind nicht mehr im Markt tätig und langfristige Wartungs- und Ersatzteilverträge sowie Garantieleistungen können nicht mehr erfüllt werden.

Die Leistung muss bleiben

Der häufigste Wunsch nach Repowering entsteht durch eine verringerte Performance eines Solarkraftwerks. Liegen die Ursachen bei den Wechselrichtern, ist die Herausforderung, sowenig wie möglich am ursprünglichen Design des Kraftwerks zu verändern und möglichst viele Komponenten weiterzuverwenden. Änderungen der DC-seitigen Verkabelung sollen aus Kostengründen vermieden werden wie das Tauschen der Mittelspannungstransformatoren. Hier sind also wichtige Kriterien wie DC-Spannung und AC-Spannung bereits vorgegeben. Auch die Leistung steht durch die gegebene Anlagenstruktur fest. In der Regel darf die Nenn- bzw. – Einspeiseleistung einer Anlage durch eine Modernisierung auch nicht verändert werden.

Projektspezifisches „Customizing“ erforderlich

Durch die rasanten Weiterentwicklungen in der Anlagentechnik hinsichtlich der typischen Betriebsspannungen eines PV-Kraftwerks sowie der gängigen Leistung eines Zentralwechselrichters, ist ein Eins-zu-Eins-Wechselrichteraustausch meist nicht möglich. Hier ist an den Neugeräten eine projektspezifische Anpassung, das so genannte „Customizing“, erforderlich.
Eine der Hauptaufgaben des Customizings ist die Begrenzung der Wechselrichterleistung, um die vertraglich geregelte Anschlussleistung einzuhalten. Zwar erhöht sich dadurch der spezifische Wechselrichter-Preis (ct/W), andererseits haben sich die Preise für Wechselrichter in den letzten Jahren drastisch reduziert. Ein neuer Wechselrichter kostet inzwischen meist nur noch ein Bruchteil des einstigen Neupreises und dieser Effekt lässt sich damit mehr als ausgleichen.

Stufenweises Repowering ermöglicht stufenweise Investition

Repowering lässt sich bei einer guten Planung sehr gut stufenweise durchführen, damit Betreiber kontinuierlich investieren können. Dann werden die Wechselrichter nach und nach getauscht, so dass der Betreiber nicht die komplette Investitionssumme auf einmal stemmen muss. Die getauschten Geräte können dabei gut als Ersatzteilpool für in Betrieb befindlichen Altgeräte im Portfolio dienen und eine eventuell angespannte Lage in der Ersatzteilversorgung entschärfen.

Zertifizierungen einhalten

Ein wichtiger Aspekt bei der Anlagenmodernisierung sind auch die unterschiedlichen Zertifizierungen, da die geltenden gesetzlichen Rahmenbedingungen von Zeit und Ort der Installation des PV-Kraftwerks abhängig sind. Zertifizierungsaspekte können sich sowohl auf die Anschluss- als auch auf die Einspeisegenehmigung und die Einspeisevergütung auswirken. Da Wechselrichter in Deutschland ein wesentlicher Bestandteil des seit 2010 obligatorischen Anlagenzertifikats sind, gilt: Wird an Anlagen mit einem Anlagenzertifikat eine relevante Änderung durchgeführt, muss in der Regel auch das Anlagenzertifikat angepasst werden und dabei neue und zusätzliche Anforderungen berücksichtigen.
Netzbetreiber stehen Modernisierungsabsichten der Kraftwerksbetreiber in der Regel positiv gegenüber. Denn gerade im Bereich der Netzrückwirkungen und Netzsystemdienstleistungen wie dynamische Netzstützung oder frequenzabhängige Einspeisung haben sich die Wechselrichter deutlich weiterentwickelt. So tragen moderne Geräte mit ihren Netzmanagement-Funktionen heute zur Stabilisierung der Netze bei. Damit erhöhen sie die Sicherheit der Energieversorgung und leisten einen wichtigen Beitrag zur Energiewende.

Kraftwerksbetreiber und Investoren, die ihr Kraftwerk modernisieren wollen, unterstützt SMA von der Ursachenanalyse bis hin zum Design einer projektspezifischen Lösung.

Der Artikel ist erschienen im Magazin netzpraxis, Heft 5, 2019, S. 48-49, und wurde für den SMA Blog leicht modifiziert.