Kriterien und Faktoren bei Auswahl und Auslegung
Batteriespeicher im Einfamilienhaus
Immer mehr Eigenheimbesitzer erzeugen ihren eigenen Solarstrom und möchten diesen möglichst vollständig und unabhängig vom Stromnetz nutzen. Die technische Voraussetzung dafür sind Heim-Batteriespeicher, die naturgemäß fachgerecht installiert werden müssen. Speziell für Solarteure ergeben sich daraus neue Geschäftschancen - und neue Anforderungen.
Bild: Siemens AGAngesichts sinkender Einspeisevergütungen und steigender Strompreise wird es gerade für Eigenheimbesitzer und Betreiber kleinerer Objekte interessant, Energie nicht nur möglichst selbst zu erzeugen, sondern sie auch maximal selbst zu nutzen. Eine zentrale Rolle spielen dabei Batteriespeicher. Die Neuentwicklung Junelight Smart Battery von Siemens zeigt dabei beispielhaft, welche Kriterien bei Auswahl und Auslegung geeigneter Lösungen zählen.
AC-, DC- oder PV-Generatorgekoppelte Systeme
Im Eigenheimbereich sind Wechselstrom-Speichersysteme, so genannte AC-gekoppelte Systeme, am weitesten verbreitet, denn sie sind flexibel und nachrüstbar. Auch die Junelight Smart Battery nutzt diese Technologie. Sie kann herstellerunabhängig mit jedem PV-System und jedem PV-Wechselrichter kombiniert werden. Eine Photovoltaik-Anlage produziert zwar Gleichstrom (DC), sie speist diesen aber über einen Wechselrichter in das Wechselstromnetz (AC-Netz) des Hauses ein. An dieser Stelle misst eines der im Speicher integrierten Messgeräte die Einspeisung. Am Netzeinspeisepunkt wird zusätzlich die Einspeisung aus dem Stromnetz gemessen. Aus der Differenz kann der Speicher den Verbrauch berechnen und so die Speicherung von Überschüssen regeln. Außerdem bestehen weitere Varianten von Energiespeichern wie etwa Gleichstrom-Speichersysteme, die direkt am PV-Modul angeschlossen werden.
Speicherkapazität
Heimspeicher für Privathaushalte bieten üblicherweise Speicherkapazitäten von 2-20kWh, seltener auch bis zu 60kWh. Sie sind idealerweise modular aufgebaut und lassen sich so flexibel an den individuellen Bedarf anpassen. Bei der Junelight Smart Battery können bis zu sechs Batteriemodule mit einer Nennkapazität von je 3,3kWh nachgerüstet und an das Verbrauchsverhalten angepasst werden, etwa zur Anbindung von Wärmepumpen oder zum Laden von Elektroautos. Bei der Dimensionierung bildet der Nutzstromverbrauch die Basis für die Auslegung. Hierzu muss zuerst der durchschnittliche Tagesverbrauch errechnet werden.
Wirkungsgrad und Leistung
Der Wirkungsgrad ist naturgemäß ein zentrales Kriterium bei der Auswahl eines Energiespeichers. Allerdings ist die Berechnung im Detail von vielen Faktoren abhängig und damit schwer standardisierbar. Speziell bei Batteriespeichern hat sich deshalb der von der HTW Berlin entwickelte System Performance Index (SPI) durchgesetzt. Diese Effizienzkennzahl setzt die durch das PV-Batteriesystem realisierte Kosteneinsparung ins Verhältnis zum theoretischen Einsparungspotenzial. Dabei finden unterschiedliche Systemeigenschaften wie Batteriewirkungsgrad und Einschwingzeit ebenso Berücksichtigung wie sämtliche Energieverlustmechanismen. Die Junelight Smart Battery erreicht einen SPI von 89,4 Prozent. Der Wirkungsgrad von Batterien und Wechselrichter liegt bei >95 Prozent. Laut der Studie 'Stromspeicher-Inspektion' der HTW Berlin von 2019 ist die Junelight Smart Battery damit der effizienteste integrierte Energiespeicher am Markt. Der Wirkungsgrad von Batterie und Wechselrichter bestimmt auch die reale Lade- und Entlade-Leistung des Systems. Die maximale Lade-Leistung des Wechselrichters entscheidet über die Lade-Geschwindigkeit, die maximale Entlade-Leistung darüber, welche Lasten im Haushalt versorgt werden können. Darüber hinaus hängt die Leistungsfähigkeit eines PV-Speichersystems von der nominalen Lade- und Entladeleistung des Batteriespeichers ab: Ist die Lade-Leistung zu gering, lassen sich unter Umständen nicht die gesamten Energieüberschüsse aus der PV-Anlage speichern. Wird die Entlade-Leistung zu stark beschränkt, können Lastspitzen dagegen nur teilweise gedeckt werden.
Lademanagement
PV-Anlagen, die eine Förderung nach EEG oder KfW-Richtlinien erhalten, sind verpflichtet, ihre Einspeisewirkleistung auf 70 Prozent (EEG) bzw. 50 Prozent (KfW) der Nennleistung zu begrenzen. Wird der überschüssige Strom dann nicht direkt verbraucht, entstehen sogenannte Abregelungsverluste - trotz Sonnenschein wird also kein Strom mehr produziert. Stromspeicher können diese Verluste reduzieren, aber nur wenn sie über ein intelligentes, prognosebasiertes Lademanagement verfügen. Denn während herkömmliche Batterien Produktionsüberschüsse einfach sofort einspeichern und dann zur Mittagszeit trotzdem abgeregelt werden muss, weil sie bereits voll sind, können prognosebasierte Systeme vorausschauend das Laden auf spätere Stunden verschieben und Verluste vermeiden.
Platzbedarf und Optik
Auch der verfügbare Platz muss bei der Planung berücksichtigt werden. Jeder Stromspeicher hat unterschiedliche Abmessungen. So eignen sich flache Speicher zur Installation in schmalen Gängen, hinter Türen oder in engen Technikräumen. Ebenso sind die Sicherheitsabstände der Lüftungen zu beachten. Einige Hersteller bieten zudem Outdoor-Systeme an, die z.B. in der Garage angebracht werden können. Solche Systeme sind in der Regel ineffizienter als Indoor-Speicher, denn sie benötigen sowohl eine Wasserpumpe zur Kühlung als auch eine integrierte Heizung, die einen kontinuierlichen Eigenverbrauch verursachen. Die passende Optik ist ein weiteres Entscheidungskriterium bei der Batteriespeicher-Auswahl. Die Junelight Smart Battery erfüllt diese Anforderung durch ein schlankes Design. Das moderne Gehäuse ist nur 18cm tief und in Schwarz oder Weiß verfügbar. Eine animierte LED-Anzeige bildet den aktuellen Ladestatus ab.
Immer mehr Eigenheimbesitzer erzeugen ihren eigenen Solarstrom und möchten diesen möglichst vollständig und unabhängig vom Stromnetz nutzen. Die technische Voraussetzung dafür sind Heim-Batteriespeicher, die naturgemäß fachgerecht installiert werden müssen. Speziell für Solarteure ergeben sich daraus neue Geschäftschancen - und neue Anforderungen.
Bild: Siemens AGAngesichts sinkender Einspeisevergütungen und steigender Strompreise wird es gerade für Eigenheimbesitzer und Betreiber kleinerer Objekte interessant, Energie nicht nur möglichst selbst zu erzeugen, sondern sie auch maximal selbst zu nutzen. Eine zentrale Rolle spielen dabei Batteriespeicher. Die Neuentwicklung Junelight Smart Battery von Siemens zeigt dabei beispielhaft, welche Kriterien bei Auswahl und Auslegung geeigneter Lösungen zählen.
AC-, DC- oder PV-Generatorgekoppelte Systeme
Im Eigenheimbereich sind Wechselstrom-Speichersysteme, so genannte AC-gekoppelte Systeme, am weitesten verbreitet, denn sie sind flexibel und nachrüstbar. Auch die Junelight Smart Battery nutzt diese Technologie. Sie kann herstellerunabhängig mit jedem PV-System und jedem PV-Wechselrichter kombiniert werden. Eine Photovoltaik-Anlage produziert zwar Gleichstrom (DC), sie speist diesen aber über einen Wechselrichter in das Wechselstromnetz (AC-Netz) des Hauses ein. An dieser Stelle misst eines der im Speicher integrierten Messgeräte die Einspeisung. Am Netzeinspeisepunkt wird zusätzlich die Einspeisung aus dem Stromnetz gemessen. Aus der Differenz kann der Speicher den Verbrauch berechnen und so die Speicherung von Überschüssen regeln. Außerdem bestehen weitere Varianten von Energiespeichern wie etwa Gleichstrom-Speichersysteme, die direkt am PV-Modul angeschlossen werden.
Siemens AG
Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 1 (Light+Building) 2020 - 19.02.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de
