Milchviehbetrieb mit PV-Anlage: Lastprofil L1, Melkzeiten, Milchkühlung und Speicher

Im Milchviehbetrieb wird zweimal am Tag gemolken, morgens und abends. Vakuumpumpe, Milchkühlung und Warmwasser für die Reinigung ziehen dann die meiste Leistung. Die Solaranlage auf dem Stalldach liefert dazwischen, zur Mittagszeit. Das klingt nach einem schlechten Paar, und die Rechnung bestätigt das zum Teil.

Dieser Ratgeber legt das Standardlastprofil L1 des BDEW für Milchviehbetriebe gegen eine PVGIS-Stundenreihe. Dazu kommen Verbrauchswerte der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft aus über 6.000 Betrieben und ein Versuch in Grub, bei dem die Milchkühlung als Speicher für Solarstrom diente.

Das Lastprofil L1: zwei Melkzeiten, Mittagstal

Nach der BDEW-Zuordnung M-24/2000 bekommen Betriebe mit Milchvieh das Profil L1, Rindermast, Schweine- und Geflügelhaltung dagegen L2. Die Profildatei des BDEW enthält 96 Viertelstundenwerte je Profiltag, normiert auf rund 1.000 kWh im Jahr. Wir haben sie zu Stundenmitteln zusammengefasst und auf 100.000 kWh hochgerechnet.

Die Mittagslast liegt bei rund einem Drittel der Melkspitzen. Anders als im Gewerbe gibt es keinen freien Sonntag: Die Kühe werden jeden Tag gemolken, der Sonntag im Profil sieht fast aus wie ein Werktag. Über das Jahr verteilt sich der Strom so:

Der Winterzeitraum vom 01.11. bis 20.03. trägt 42,2 Prozent des Verbrauchs, weil Beleuchtung, Frostschutz und Warmwasser dann mehr brauchen. Genau dann liefert die Anlage wenig: Nach der Landwirtschaftskammer Niedersachsen kommen von November bis Februar nur etwa 10 Prozent des Jahresertrags.

Wofür der Milchviehbetrieb Strom braucht

Die LfL Bayern rechnet mit etwa 400 kWh Strom je Kuh und Jahr, rund 60 Prozent entfallen auf Milchgewinnung und -kühlung. Die Landwirtschaftskammer NRW nennt für Betriebe mit rund 100 Kühen denselben Wert, 5 kWh je 100 Liter Milch, und teilt auf: Milchgewinnung etwa 60 Prozent, Fütterung 35 Prozent, Beleuchtung und Entmistung 5 Prozent.

Genauer wird eine LfL-Auswertung von über 6.000 bayerischen Betrieben, über die top agrar am 06.04.2021 berichtete. Der Gesamtbetrieb mit Wohnhaus kam im Mittel auf 640 kWh je Kuh, der Stall ohne Melktechnik auf 125 kWh.

Für die Solaranlage ist der Unterschied wichtig. Ein Melkroboter melkt über den ganzen Tag verteilt, auch mittags. Das Profil L1 bildet dagegen den klassischen Betrieb mit zwei Melkzeiten ab. Mit Roboter liegt die Eigenverbrauchsquote deshalb eher über den Werten unten, mit Melkstand eher darauf.

Zur Einordnung der Musterrechnung: Bei 400 kWh je Kuh entsprechen 100.000 kWh rechnerisch rund 250 Kühen, bei 640 kWh mit Wohnhaus rund 156 Kühen. Ein Betrieb mit 100 Kühen und 40.000 kWh erreicht dieselben Quoten mit 40 Prozent der kWp-Werte.

Nachgerechnet: So viel Solarstrom bleibt im Stall

Die Ertragsreihe stammt aus PVGIS 5.3: Berlin, Süd, 30 Grad, 14 Prozent Verluste, Wetterjahr 2020, 1.089,9 kWh je kWp. Last und Ertrag sind Stunde für Stunde verrechnet, der Jahresverbrauch beträgt 100.000 kWh.

Schon bei 20 kWp je 100.000 kWh geht im Milchviehbetrieb Strom ins Netz, weil das Mittagstal so tief ist. Bei 50 kWp bleibt gut die Hälfte im Betrieb. Die Landwirtschaftskammer Niedersachsen nennt für eine Anlage, die übers Jahr so viel erzeugt wie der Betrieb verbraucht, meist nur 30 bis 50 Prozent direkten Eigenverbrauch. Das passt zur Rechnung: Bei 80 kWp, also knapp 87 Prozent des Verbrauchs, sind es 39,2 Prozent.

Speicher: im Milchviehbetrieb besonders gut ausgelastet

Was bei der Eigenverbrauchsquote ein Nachteil ist, hilft dem Batteriespeicher. Er lädt mittags und entlädt zur Abendmelkzeit, jeden Tag, auch am Wochenende. Wir haben mit 30 kWh gerechnet, ohne Verluste und mit voller Entladetiefe.

184 Zyklen bei 30 kWp sind mehr als in der Bäckerei mit Backstube mit 160 und fast doppelt so viele wie im Laden mit 101. Die Landwirtschaftskammer Niedersachsen beziffert den Effekt eines passenden Speichers auf 20 bis 35 Prozentpunkte mehr Eigenverbrauch, auf über 50 bis 80 Prozent. Die Landwirtschaftskammer Steiermark hält je nach Sparte 50 bis 70 Prozent Autarkie für realistisch, ohne Speicher bis etwa 40 Prozent.

Die Milchkühlung als Speicher: der Versuch in Grub

Es geht auch ohne Batterie. Die LfL hat an der Versuchsstation Grub die Milchkühlung mit einer 44-kWp-Anlage auf dem Stalldach untersucht. Die Idee: Eine Eiswasserkühlung baut in einem separaten Eisspeicher Kälte auf, wenn die Sonne scheint, und kühlt damit die Milch nach dem Melken. Die Abkühlung dauert ohnehin 6 bis 7 Stunden ab Melkbeginn.

Nach der Erneuerung auf eine kombinierte Vor-, Eiswasser- und Direktkühlung brauchte die Kühlung nur noch 5.495 kWh im Jahr, 99,9 kWh je Kuh. Gegenüber vorher waren das 10.114 kWh oder 65 Prozent weniger. Weil zugleich die Eiswasserproduktion in die Solarstunden verlagert wurde, stieg die Deckung der Milchkühlung mit eigenem Solarstrom von 42,2 auf 57,1 Prozent.

Einen Nachteil nennt die LfL-Information zur Milchgewinnung selbst: Eiswasserkühlung braucht mit etwa 24 Wh je kg Milch rund 20 Prozent mehr Energie als Direktkühlung, hat aber einen geringeren Anschlusswert. Eine Vorkühlung über Rohr- oder Plattenkühler senkt den Kühlstrom um bis zu 50 Prozent, eine drehzahlgesteuerte Vakuumpumpe spart 40 bis 50 Prozent.

Steuer und Anschluss: was gilt

Selbst verbrauchter Solarstrom aus Anlagen bis 2 MW ist nach § 9 Abs. 1 Nr. 3 StromStG stromsteuerfrei. Für landwirtschaftliche Betriebe kommen umsatzsteuerliche Besonderheiten dazu, die der Ratgeber zur Durchschnittssatzbesteuerung erklärt. Wie Ammoniak aus dem Stall die Module belastet, steht im Ratgeber Module im Stall und an der Küste.

Die Grundrechnung zu Einspeisung und Eigenverbrauch steht unter Eigenverbrauch oder Volleinspeisung, die Senkung von Lastspitzen mit Speicher unter Lastspitzenkappung.

Checkliste für Milchviehhalter

Was dieser Ratgeber nicht belegen konnte

L1 beruht auf Messungen von 1999 und bildet einen Betrieb mit zwei Melkzeiten ab. Betriebe mit Melkroboter, Futterroboter oder Wärmepumpe haben einen anderen Tagesgang. Feiertage sind wie Wochentage gerechnet, die Speicherrechnung ist verlustfrei.

Einen veröffentlichten Jahreslastgang eines deutschen Milchviehbetriebs mit Roboter haben wir nicht gefunden. Die Grub-Zahlen gelten nur für die Milchkühlung, nicht für den ganzen Betrieb. Die Steiermark-Werte stammen aus Österreich; der dort gerechnete Jahresverbrauch ist in dem Beitrag nicht so angegeben, dass wir ihn übertragen könnten.