Vom Risiko zur Ressource: Wie kleine Solaranlagen das Netz stabilisieren können

Als Pionier der Solarenergie hat Deutschland in den 1990er Jahren damit begonnen, in die Nutzung der Sonnenenergie zu investieren. Heute ist es eines der Länder mit der höchsten Solarenergieleistung der Welt und hat im Januar 2025 die Marke von 100 Gigawatt (GW) Solarkapazität überschritten. Allein im Jahr 2024 wurden rund 17 GW an neuer PV-Kapazität zugebaut; mehr als 25 Prozent der in der EU insgesamt zugebauten Solarkapazität. Dieses beispiellose Wachstum signalisiert einen positiven Wandel hin zu einer nachhaltigen Energiezukunft, aber es bringt auch neue Herausforderungen mit sich. PV-Spitzen werden immer ausgeprägter, was zu vermehrten Netzengpässen, PV-Abschaltungen und häufigeren negativen Strompreisen führt.

Das Problem ist nicht die PV – es ist die unkontrollierte private PV

In Europa ist Deutschland führend in der Solarenergie, aber es wird zunehmend darüber diskutiert, dass ein Übermaß an kleinen PV-Anlagen (darunter beispielsweise auf Hausdächern) das Netz überlastet. Große PV-Anlagen werden meist kontrolliert, obwohl ihre Last unflexibel und die Netzkapazität begrenzt ist. Kleine PV-Anlagen hingegen werden nicht in dem Maße kontrolliert, da sie zumeist auf Haushaltsebene vorkommen. Diese Kleinanlagen speisen daher also „dumm“ in das Netz ein, ohne zu wissen, was das Netz gerade braucht (sprich, mehr oder weniger Energie).

Wenn man eine neue Industrie gründet, braucht es Geld. Deutschland ist ein wohlhabendes Land, weshalb es [in den 90er Jahren] die Keimzelle der PV-Industrie war – es war ein guter Nährboden.” – Robert van der Meulen, Head of Growth Services bei gridX, Watt’s up with energy? podcast

Das Problem ist jedoch nicht, dass es in Deutschland zu viele PV-Anlagen gibt, sondern die Herausforderung ist der Mangel an smarter Koordination. Die unkontrollierte Einspeisung von Solarstrom in der Mitte des Tages führt zu Erzeugungsspitzen, die den Bedarf übersteigen und die Netzbetreiber zwingen, die Produktion immer häufiger zu drosseln. Netzbetreiber und Branchenvertreter fordern von der Politik, Sofortmaßnahmen zur besseren Steuerung kleiner Solaranlagen zu beschließen. Ohne die Möglichkeit, die Erzeugung in kritischen Situationen zu steuern, besteht die Gefahr, dass Stromleitungen vorübergehend vom Netz getrennt werden müssen (eine Form sogenannter Brownouts), um das System zu stabilisieren.

Die Lösung besteht nicht darin, den PV-Ausbau zu begrenzen, sondern die Nutzung smarter Flexibilität von Kleinanlagen zu ermöglichen. Werden Kleinanlagen intelligent verwaltet, kann die Solarenergie von Haushalten von einer Belastung für das Netz zu einer wertvollen Ressource werden. Home-Energy-Managmenet-Systeme (HEMS), also Energiemanagementsysteme für Privathaushalte, spielen dabei eine zentrale Rolle. Sie sorgen dafür, dass kleine PV-Anlagen flexibel mit anderen Anlagen wie Batterien, Wärmepumpen und E-Autos zusammenarbeiten und mit dem Netz harmonieren, um die Stabilität zu gewährleisten.

Regelungen zur Steuerung von PV-Anlagen gehören dringend auf die 100-Tage-Agenda einer neuen Bundesregierung, um das Problem der PV-Spitzen abzumildern.“ – BDEW-Hauptgeschäftsführerin Kerstin Andreae

Das Problem des unkontrollierten Wachstums von Photovoltaik auf Dächern

Der Kern dieser Herausforderung liegt in der nicht-vorhandenen Flexibilität von PV-Systemen. Ohne dynamische Koordinierung speisen die meisten installierten PV-Aufdachanlagen einfach überschüssige Solarenergie in das Netz ein, wodurch sich die Mittagsspitzen verschärfen und die Netzbelastung zunimmt. Dies führt zu:

• PV-Abschaltungen: In Deutschland wurden im zweiten Quartal 2024 insgesamt 603 Gigawattstunden (GWh) Solarstrom abgeregelt, was einem Anstieg von 78 Prozent gegenüber dem zweiten Quartal 2023 entspricht.
• Negative Strompreise: Im Jahr 2024 traten 457 Stunden mit negativen Großhandelsmarktpreisen auf, ein Anstieg um 52 Prozent gegenüber 2023. Dies deutet auf eine Zunahme der Perioden des Überangebots hin. 
• Nicht ausgelastete Flexibilität: Viele private Energieanlagen sind nach wie vor nicht an smarte Energiemanagement-Lösungen angeschlossen, was ihr Potenzial zur Unterstützung des Netzes einschränkt.

Die positive Seite des deutschen PV-Überschusses aus Kleinanlagen

Während andere vielleicht nur die Risiken und Herausforderungen sehen, die mit der großen Menge an kleiner Photovoltaik in Deutschland verbunden sind, erkennen wir sie als ein leistungsstarkes Flexibilitätsinstrument an. Anstatt den Ausbau der Solarenergie auf Dächern zu bremsen, sagen wir: Wie können wir das Beste aus all dieser dezentralen Energie herausholen?

Die Antwort liegt in der Erschließung der Flexibilität von Kleinanlagen, indem die wachsende Zahl von PV-Anlagen, Batterien, E-Autos und Wärmepumpen in Privathaushalten genutzt wird, um aktiv zur Netzstabilität beizutragen, anstatt passiv zu Engpässen beizutragen. Mit dem richtigen Energiemanagement-Ansatz können diese dezentralen Anlagen den Energieverbrauch speichern, verlagern und optimieren und das, was früher als unkontrolliertes Risiko galt, in eine koordinierte, netzunterstützende Ressource verwandeln.

Ungenutzte Chance: Flexibilität von Kleinanlagen

Immer mehr Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Flexibilität von Kleinanlagen eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung des Netzes spielen kann. Laut einer Studie von Agora Energiewende aus dem Jahr 2023:

• Flexibilität von Kleinanlagen könnte die Spitzenlast des Netzes um bis zu 30 Prozent reduzieren, wenn sie effektiv integriert wird.
• Wenn 40 Prozent der Haushalte mit PV-Anlagen ein smartes Batteriesystem installieren würden, könnten Netzbeschränkungen um rund 50 Prozent sinken.
• Die Flexibilität von Haushalten könnte bis zu 15 GW an Netzausgleichskapazität bereitstellen – ein Beitrag, der mit dem von Großkraftwerken vergleichbar ist.

Die wichtigsten Voraussetzungen für diese Energieflexibilität sind die in vielen Haushalten bereits vorhandenen Anlagen:

• PV-Anlage mit Speicher: Anstatt überschüssigen Solarstrom direkt in das Netz einzuspeisen, kann eine PV-Anlage mit Speicher die Energie zurückhalten und für Zeiten mit höherem Bedarf nutzen oder bei Bedarf wieder in das Netz einspeisen. So lässt sich die Netzbelastung verringern und der Eigenverbrauch erhöhen.
• Wärmepumpe: Verlagerung des Heiz- und Kühlbedarfs auf Zeiten mit hoher Solarstromerzeugung.
• Elektrofahrzeug (EV): Dynamisches Laden von E-Autos auf der Grundlage der Verfügbarkeit von Sonnenenergie und Strompreissignalen.

Ohne intelligente Koordination bleiben diese Anlagen passive Energieverbraucher, aber mit den richtigen Managementlösungen können sie die Netzstabilität aktiv beeinflussen. Die Flexibilität von Kleinanlagen kann auch die Markteffizienz unterstützen, indem sie es den privaten Anlagen ermöglicht, auf die Preissignale des Tagesmarktes zu reagieren. Mit zunehmendem Anteil erneuerbarer Energien schwanken die Strompreise im Laufe des Tages erheblich, was Möglichkeiten für eine dynamische Lastverschiebung schafft. Dies trägt weiter zur Netzstabilität bei und bringt den Verbraucher:innen auch finanzielle Vorteile.

Das Solarspitzengesetz: Management von Solarüberschüssen für ein smartes Netz

Die gesetzlichen Rahmenbedingungen in Deutschland erkennen zunehmend, dass der Anstieg der Solarenergie auf Haushaltsebene nicht nur eine Herausforderung, sondern auch eine Chance ist – eine Chance, die es zu nutzen und nicht einzuschränken gilt. Am 14. Februar 2025 trat eine Reihe von Gesetzesänderungen in Kraft, die auf die Bewältigung von Solarstromspitzen abzielen. Der Begriff „Solarspitzengesetz“ beschreibt ein Paket von Gesetzesänderungen, die alle am selben Tag vom Bundestag beschlossen wurden. Diese Änderungen betreffen wichtige Regelungen, darunter das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG), das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und das Gesetz für den Messstellenbetrieb und die Datenkommunikation in intelligenten Energienetzen (Messstellenbetriebsgesetz, MsbG).

Deutschlands Solarspitzengesetz

Um den rasanten Ausbau von PV-Anlagen in Deutschland zu unterstützen, werden mit dem Solarspitzengesetz wichtige Maßnahmen eingeführt, um Solarstromüberschüsse besser zu verwalten und die Netzstabilität zu verbessern. Die Regelungen gelten für neue PV-Anlagen mit einer Leistung von 2 Kilowattstunden (kWh) oder mehr und konzentrieren sich auf die Optimierung des Eigenverbrauchs, der Netzintegration und der Markteffizienz.

Zu den wichtigsten Änderungen gehören:

Ausgesetzte Einspeisetarife bei negativen Strompreisen
Da negative Strompreise immer häufiger vorkommen, setzt das neue Gesetz die Einspeisetarife vorübergehend aus, wenn die Preise unter Null fallen. Diese „verlorenen“ Stunden können jedoch über einen Zeitraum von 20 Jahren (175.200 Stunden) zurückgefordert werden, sodass eine langfristige Kompensation gewährleistet ist. Mit dieser Änderung sollen Anreize für Hausbesitzer:innen geschaffen werden, ihren Solarstrom zu speichern und zu nutzen, anstatt ihn in ein überversorgtes Netz einzuspeisen.

Einspeisegrenzen für PV-Anlagen ohne intelligenten Zähler
Nach § 14a EnWG können Prosumer:innen mit einer PV-Anlage, einer Batterie und einem intelligenten Zähler (Smart Meter) – den die Energieversorger nun auf Wunsch anbieten müssen – Strom ohne Einschränkungen ins Netz zurückspeisen. PV-Anlagen ohne Smart Meter werden dagegen auf die Einspeisung von 60 Prozent ihrer Nennleistung begrenzt, was den Einsatz von intelligenten Energiemanagement-Lösungen fördert.

In einem Artikel des PV Magazine aus dem Februar 2025 werden die umfassenderen Ziele des Gesetzes hervorgehoben:

„Erklärtes Ziel der Regierung ist es, Erzeugungsspitzen, wie sie etwa bei der gleichzeitigen Einspeisung vieler Photovoltaik-Anlagen entstehen, künftig zu vermeiden. Das Gesetz soll Anreize zu Investitionen in Speicher schaffen. Gleichzeitig will die Regierung mit dem Gesetz, die Marktwerte an der Strombörse stabilisieren und die Netze vor einer zu großen Belastung schützen. Das Gesetz war kurz vor Weihnachten von der SPD-Grünen-Minderheitsregierung in den Bundestag eingebracht worden.” 

Da diese Änderungen erst im Dezember 2024 auf den Weg gebracht wurden, können bei Verbraucher:innen und Installateuren noch Unsicherheiten bestehen. Eines ist jedoch sicher: Diese Anpassungen werden voraussichtlich den Weg für HEMS ebnen, um die Energiesysteme zu vereinfachen, eine bessere Koordination kleinerer PV-Anlagen, vor allem auf Haushaltsebene, zu ermöglichen und sicherzustellen, dass der Solarstrom dort genutzt wird, wo und wann er am meisten gebraucht wird.

HEMS als Schlüssel zur Erschließung der Flexibilität von Kleinanlagen

Ein HEMS fungiert als Intelligenzschicht, die diese Anlagen miteinander verbindet und optimiert. Durch die Integration von Echtzeitdaten, prädiktiven Analysen und Preissignalen ermöglicht das HEMS:

• Lastverschiebung: Automatischer Abgleich des Energieverbrauchs mit der erneuerbaren Erzeugung.
• Netzausgleich: Verringerung lokaler Engpässe durch dynamische Optimierung der Haushaltsnachfrage.
• Energieeinsparungen: Die Haushalte können durch Eigenverbrauch und dynamische Tarife ihre Energiekosten senken (von Fall zu Fall um bis zu 30 Prozent).
• Monetarisierung der Flexibilität: Durch die Nutzung von PV-Überschüssen oder den Bezug von Energie aus dem Netz bei geringer Nachfrage können Haushalte von günstigeren Energiepreisen profitieren und überschüssige Energie zu diesem Zeitpunkt speichern. Wenn dann die Nachfrage hoch ist und die Preise steigen, können die Haushalte (mit Hilfe von Dienstleistern) Energie in das Netz zurückspeisen/verkaufen.

Betrachten wir zum Beispiel die Rolle von HEMS bei einer PV-Anlage:

• Ohne HEMS: Die PV-Anlage produziert Energie, ohne externe Faktoren wie das aktuelle und/oder prognostizierte Angebot und die Nachfrage im Netz, Marktpreise usw. zu berücksichtigen.
• Mit HEMS: Die Produktion der PV-Anlage wird so optimiert, dass die Energie nur bei Bedarf in das Netz eingespeist wird.

Energieflexibilität von Kleinanlagen ist nicht nur ein Effizienzgewinn – sie ist die Grundlage eines dezentralen, widerstandsfähigen Energiesystems. Nur mit smartem Management wird die Nutzung der Sonnenenergie zu einer wertvollen Ressource und nicht zu einem Risiko.”  – Carsten Schäfer, Product Manager Innovation bei gridX

Warum die Energiewende Flexibilität von Kleinanlagen braucht

Wenn es um zu viel Solarenergie für Privathaushalte geht, ist Deutschland nicht allein. Auch in den Niederlanden gibt es – vor allem aufgrund des Net-Meterings – einen Überschuss an Solarenergie. Die Zahl der PV-Aufdachanlagen steigt und die Netzüberlastung nimmt zu. Es ist davon auszugehen, dass die Einführung und das Nutzen von Solarenergie in allen europäischen Ländern weiter zunehmen wird, da PV-Anlagen immer erschwinglicher werden. Dies erfordert nicht nur bessere Vorschriften, sondern auch ein intelligenteres, besser vernetztes Energiesystem, in das dezentrale Energieanlagen reibungslos integriert werden.

Der Schlüssel zu diesem Wandel liegt in HEMS, das Intelligenz und Konnektivität in die Haushalte bringt und die Optimierung von Solarstromerzeugung, -speicherung und -verbrauch in Echtzeit ermöglicht. Durch die dynamische Verwaltung von PV-Energie, Batterien, E-Autos und Wärmepumpen macht HEMS die Solarenergie in Privathaushalten zu einer aktiven, netzunterstützenden Ressource und nicht zu einem passiven Generator. Dadurch wird die Belastung des Netzes verringert, eine Einschränkung verhindert und sichergestellt, dass überschüssiger Solarstrom effizient genutzt wird, anstatt ihn zu verschwenden. Ohne smarte Flexibilität wird PV auf Dächern ein nicht ausreichend genutztes Gut bleiben, anstatt ein Eckpfeiler eines stabilen Energiesystems zu sein.

Um das Potenzial der Flexibilität von Kleinanlagen voll auszuschöpfen, ist eine Zusammenarbeit im gesamten Energiesektor erforderlich:

• Politische Entscheidungsträger:innen und Netzbetreiber müssen die Flexibilität von Kleinanlagen als Kernressource des Netzes anerkennen und sie in den regulatorischen Rahmen und die Marktmechanismen integrieren.
• Energieversorger und HEMS-Anbieter müssen die Einführung intelligenter Energiemanagement-Lösungen beschleunigen, um sicherzustellen, dass die Anlagen der Haushalte zur Netzstabilität beitragen.
• Verbraucher:innen und Installateure sollten intelligente Energiemanagement-Technologien einsetzen, um den Eigenverbrauch zu optimieren und die Netzabhängigkeit zu verringern.

Die Energiewende wird nur gelingen, wenn wir die Flexibilität, die in unseren Haushalten bereits vorhanden ist, freisetzen. Der Rechtsrahmen holt auf, aber der Markt muss jetzt handeln.” – Irene Guerra Gil, Energy Market Expert bei gridX

Der Solarboom auf deutschen Dächern ist eine Chance, keine Bedrohung. Kleine PV-Anlagen können, wenn sie intelligent gesteuert werden, ein entscheidender Faktor für die Netzstabilität sein und nicht nur eine Störquelle. Das fehlende Glied ist HEMS, das eine dynamische, flexible Steuerung dezentraler Energieressourcen ermöglicht. Ohne solche Lösungen wird die PV auf Privatdächern eher ein ungenutztes Potenzial als ein integraler Bestandteil eines widerstandsfähigen und effizienten Energiesystems bleiben.