Zentrale Speichersysteme für PV-Strom

Sinkende Einspeisevergütungen machen Eigenverbrauch immer attraktiver

Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. B. Sc. Armin U. Schmiegel

In den letzten Jahren hat ein Wandel sowohl in der Solarbranche als auch bei den Endkunden begonnen. Stand in den Jahren zuvor stets der Verkauf von Solarstrom mit dem EEG als Renditegarant im Vordergrund, verliert dieses Modell aufgrund sinkender Einspeisevergütungen zunehmend an Attraktivität. Das neue Geschäftsmodell lautet Eigenverbrauch. Ziel ist es, möglichst viel Solarstrom vom eigenen Dach direkt zur Deckung des eigenen Strombedarfs zu verwenden.

Die Steigerung des Eigenverbrauchs kann zum einen über die zeitliche Verschiebung von Lasten erfolgen. Eine Reihe von Herstellern bietet hierzu die passenden Produkte an. Leider erweist sich diese Lösung als kostenintensiv und komplex, da einheitliche Schnittstellen nicht für alle Verbraucher existieren und die geeigneten Geräte deutlich teurer sind. Weiterhin sind nur sehr wenige Verbraucher aus Nutzersicht wirklich in potentiell sonnenreiche Zeiträume verschiebbar.

Speichersysteme erlauben die bedarfsgerechte Bereitstellung von Solarstrom bei Tag und bei Nacht. Wirtschaftlich sind sie aus zweierlei Hinsicht attraktiv: Zum einen reduzieren sie die Strombezugskosten. Je nach Verbraucherverhalten und Speichergröße kann diese Ersparnis bis zu 80% betragen. Weiterhin generieren diese Systeme zusätzliche Erträge durch den Verkauf von überschüssigem Solarstrom.
Die Zahl der angebotenen Speichersysteme hat sich seit einem Jahr vervielfacht und damit auch der Beratungsbedarf der Kunden. Ein entscheidendes Kriterium bei der Wahl des richtigen Speichersystems, ist, an welcher Stelle der Systemauslegung der Batteriespeicher eingebunden ist. Aktuell haben sich drei verschiedene Systemarten etabliert, die die Batterie unterschiedlich nutzen.[2-5]

Die AC-Kopplung
Bei der ersten Möglichkeit, der ACKopplung, wird ein Batterieladeregler ans Hausnetz angeschlossen ( Abb.3 ). Er kann dann sowohl Netz- als auch Solarstrom speichern und einspeisen. Diese Art des Anschlusses ist vor allem für die Nachrüstung von existierenden Systemen geeignet, da hier lediglich ein Batteriespeichersystem ans Hausnetz angeschlossen werden muss. Allerdings muss in diesem Fall ein zusätzliches Energiemanagementsystem das Zusammenspiel zwischen Wechselrichter und Batteriespeichersystem regeln. Dies hat jedoch eine erhebliche Einschränkung in der Kombination von Systemen zur Folge und erhöht gleichzeitig den Installationsaufwand bezüglich der Energiemanagementsysteme.

Anschluss der Batterie auf der Solargeneratorseite
Eine zweite Topologie, die sich ebenfalls für eine Nachrüstung eignet, ist der Anschluss der Batterie auf der Solargeneratorseite, zwischen Modulen und Wechselrichter ( Abb.4 ). Auch hier gelten zunächst dieselben Einschränkungen, wie bei der AC-Kopplung: Das heißt, es muss ein Energiemanagementsystem installiert werden, welches beide Systeme miteinander koordiniert. Zudem kann ein solches System nicht mit Netzstrom geladen werden – wenn nicht der Wechselrichter über die entsprechende Funktionalität verfügt. Weiterhin kann die Leistung des MPP-Trackers unter der zusätzlichen Einwirkung des Batterieladereglers leiden, da dieser eine Kombination aus Batterie- und Solarspannung misst und regelt. Trotz dieser Nachteile ist der Gesamtwirkungsgrad eines solchen Systems rund 5 % höher als der von AC-Kopplungen. Denn es gibt eine recht simple Lösung für dieses Problem: