Das PV-System ist in fünf Betriebsmodi unterteilt:
1. Eigenverbrauch, Reststrom im Netz
2. Eigenverbrauch, Reststrom abseits des Netzes
3. Vollständiges Raster
4. Netzunabhängige und netzgebundene/netzunabhängige Systeme
5. Eigenverbrauch, Einspeisung überschüssiger Energie ins Netz
Eigenverbrauch, Reststrom im Netz
Dieses Photovoltaik-Systemmodell ist das gebräuchlichste; es handelt sich dabei um das allgemein übliche dezentrale Photovoltaik-Kraftwerkssystem, das in diesem Modell weitestgehend Anwendung findet.
Der von der Photovoltaikanlage erzeugte Strom kann zunächst für den Eigenbedarf genutzt werden. Überschüssiger Strom kann an das Netzunternehmen verkauft werden, um Energieverschwendung zu vermeiden. Reicht die erzeugte Photovoltaikleistung nicht aus, wird der Rest aus dem Netz eingespeist. Für diese Bezugsform sind jedoch mit dem Netzunternehmen gut ausgehandelte Stromlieferverträge erforderlich, die die Interessen beider Seiten berücksichtigen. Intelligente Zwei-Wege-Zähler werden von den Netzunternehmen installiert, um die Erzeugungskapazität der Photovoltaikanlagen und den Energieverbrauch der Verbraucher zu messen und die Stromkosten gemäß den Richtlinien und ausgehandelten Tarifen zu berechnen bzw. einzuziehen.
Der größte Nachteil dieses Modells besteht darin, dass sein Erlösmodell nicht fixiert werden kann, das Verhältnis von Eigenverbrauch und Reststrom zur Netzeinspeisung sich ständig ändert und der geschätzte Wert der Anlage bei Finanzierung und Verkauf möglicherweise etwas niedriger ist als die tatsächliche Leistung; selbst das Management kann keinen angemessenen Vermögenswert erzielen, da es sich Sorgen um den zukünftigen Betrieb der Nutzer macht.
Eigenverbrauch, Reststrom aus dem Netz
Das Besondere an der netzgekoppelten Eigenversorgung ist die „Netzanbindung ohne Internet“. Der Zugangspunkt befindet sich am unteren Ende des Stromzählers des Netzbetreibers und liegt auf der privaten Seite des Grundstücks. Theoretisch greift der Netzbetreiber nicht in den Systemzugang ein. Da dieses Modell jedoch erfordert, dass der erzeugte Photovoltaikstrom nicht ins Netz eingespeist wird, ist ein Gegenstromschutz erforderlich. Übersteigt die von der Photovoltaikanlage erzeugte Leistung die zulässige Last, sendet der Gegenstromschutz ein Signal an den Wechselrichter zurück. Dieser reduziert dann die Leistung entsprechend der Last, um den Bedarf zu decken und die Einspeisung von Strom ins Netz zu verhindern. So wird die Funktion des Photovoltaiksystems, Gegenstrom zu vermeiden, gewährleistet.
Dieses Photovoltaik-Systemmodell kommt im Allgemeinen bei hohem Stromverbrauch auf Nutzerseite, kontinuierlichem Stromverbrauch und geringen oder keinen Abschaltungen oder Teilabschaltungen während des Jahres oder auch an Feiertagen zum Einsatz, sofern der Stromverbrauch des Nutzers groß genug ist, um den Großteil des vom PV-System erzeugten Stroms aufzunehmen. Der vom PV-System erzeugte Strom wird möglichst vollständig verbraucht, ohne dass Verluste entstehen.
Vollständiges Raster
Bei dieser netzgekoppelten Betriebsart wird der Wechselstromausgang der PV-Anlage direkt an die Niederspannungs- oder Hochspannungsseite des Stromnetzes angeschlossen, also an die netzseitige Grenze des Grundstücks. Der von der Anlage erzeugte Strom wird so direkt an den Netzbetreiber verkauft. Der Verkaufspreis entspricht in der Regel dem lokalen durchschnittlichen Einspeisetarif, während der Strompreis für den Verbraucher unverändert bleibt. Dies wird als „zwei separate Einnahmen- und Ausgabenlinien“ bezeichnet.
Direkte Netz-zu-Netz-Einspeisungen sind ebenfalls der Standard bei PV-Anwendungen; Investoren bevorzugen dieses Modell, weil es einfach und relativ zuverlässig ist.
Netzunabhängig und Netzgebunden/netzunabhängig
Dieses netzunabhängige Modell, auch bekannt als autarke Photovoltaikanlage (PV-Anlage), ist ein System, das netzunabhängig arbeitet und aufgrund seiner geografischen Unabhängigkeit weit verbreitet ist. Solange Sonnenlicht vorhanden ist, kann es installiert und genutzt werden. Es eignet sich hervorragend für abgelegene Gebiete ohne Stromnetz, isolierte Inseln, Fischerboote, Freilandzuchtanlagen usw. Auch als Notstromaggregat in Gebieten mit häufigen Stromausfällen kann es eingesetzt werden.
Dieses Stromerzeugungssystem benötigt jedoch Batterien und verursacht dadurch relativ hohe Kosten. Auch die Batterielebensdauer und der Wartungs- und Austauschbedarf erhöhen die Betriebskosten. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es daher schwer, es flächendeckend einzusetzen, weshalb von einer Nutzung an Orten mit guter Stromversorgung abgeraten wird.
Es ist besonders praktisch für Haushalte in Gebieten ohne Stromnetz oder mit häufigen Stromausfällen. Insbesondere dient es dazu, Beleuchtungsprobleme bei Stromausfällen zu lösen. Daher sind netzunabhängige Stromerzeugungssysteme speziell für den Einsatz in netzfernen Gebieten oder in Gebieten mit häufigen Stromausfällen konzipiert.
Auch photovoltaische Straßenlaternen, Gartenlaternen und andere Photovoltaikprodukte bilden ein netzunabhängiges Photovoltaiksystem.
Eigenverbrauch, überschüssige Energie für das Netz
Anwendungsszenarien für diesen kombinierten/netzunabhängigen Modus sind häufige Stromausfälle, oder der Eigenverbrauchspreis ist viel teurer als der Netzanschlusspreis, und der Spitzenpreis ist viel teurer als der Tiefstpreis.
Hierbei wird Photovoltaikstrom zur Lastversorgung genutzt. Die Leistung kann auf Spitzenlastzeiten eingestellt werden, um die Stromkosten zu senken. Zweitens kann die Anlage in Lasttiefzeiten geladen und in Spitzenlastzeiten entladen werden, wodurch die Preisdifferenz zwischen Spitzen- und Talzeiten gewinnbringend genutzt wird. Drittens arbeitet das System bei normaler Netzversorgung wie ein herkömmliches netzgekoppeltes System. Der Photovoltaikstrom wird zunächst an die Verbraucher geliefert, überschüssiger Strom wird in Batterien gespeichert oder ins Netz eingespeist. Der Wechselrichter kann in den Inselbetrieb geschaltet werden, sodass das System weiterhin als Notstromversorgung dient und Photovoltaik- und Batteriestrom über den Wechselrichter an wichtige Verbraucher liefert – ohne Energieverlust.
Sowohl der Betrieb mit als auch ohne Netzanschluss stellt die gleichen Anforderungen an die Batterien, die anfänglichen Investitionskosten sind jedoch relativ hoch.
Bei dieser Zugangsart muss mit dem Stromnetzbetreiber der entsprechende Stromliefervertrag unter Berücksichtigung der Interessen beider Seiten ausgehandelt werden.
Im Allgemeinen werden die meisten die netzgekoppelte Variante wählen; welche Variante zu wählen ist, hängt von den spezifischen Anforderungen des Projekts ab.
