Für die Realisierung von einem Speichersystem für Photovoltaikanlagen werden mindestens folgende Komponenten benötigt:
- Wechselrichter
- Batteriesystem mit Laderegler
- Elektronik für Speichermanagement
- DC/DC-Wandler
- Batteriewechselrichter (für AC-Lösung)
- Zählerinfrastruktur (Produktionszähler bei Anlagen < 10 kWp ab 04/2012 nicht mehr zwingend notwendig)
Dabei sollte das Batteriespeichersystem möglichst so konfiguriert sein, dass alle der folgenden Betriebsarten möglich sind:
| PV | ⇒ | Netz: | Netzeinspeisung des generierten Solarstroms |
| PV | ⇒ | Eigenverbrauch: | Der generierte Solarstrom wird unmittelbar für die Verbraucher im Haushalt verwendet |
| Netz | ⇒ | Verbraucher: | Wie im normalen Haushalt sollte jeder Verbraucher durch das externe Stromnetz zu versorgen sein |
| PV | ⇒ | Batterie: | Der überschüssige Solarstrom soll in die Batterie eingespeist werden |
| Batterie | ⇒ | Verbraucher: | Die Verbraucher im Haushalt werden durch durch die Energie aus der Batterie versorgt |
| Batterie | ⇒ | Netz: | Die Energie aus der Batterie wird in das Netz eingespeist |
| Optional: | |||
| Netz | ⇒ | Batterie: | Die Batterie kann über das Netz geladen werden und der Strom später wieder zu einem höheren Preis zurückgespeist werden. (Zukunftsmusik, zur weiteren Entlastung des Stromnetzes) |
Das Batteriespeichersystem an die Photovoltaikanlage anschließen
Für die eigentliche Umsetzung können drei unterschiedliche Herangehensweisen unterschieden werden:
- Anschluß des Speichersystems an den Wechselstromkreis AC des Gebäudes
- Anschluß an den Gleichstromkreis DC der PV-Anlage
- Anschluß des Batteriesystems zwischen Solarmodule und vorhandenen Wechselrichter - DC-Lösung 2
1. Anschluß des Batteriesystems an den Wechselstromkreis - AC-Lösung
- Der von der PV-Anlage generierte Solarstrom wird wie gewöhnlich von einem handelsüblichen oder bereits installiertem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt.
- Ein Batteriewechselrichter transformiert den Wechselstrom wieder in Gleichstrom, damit dieser in einem Akkumulator (einer Batterie) gespeichert werden kann.
- Bei dieser Lösung sind beliebige Speicherkapazitäten, vollkommen unabhängig von der installierten PV-Anlagenleistung realisierbar.
- Der Strom aus dem externen Netz kann zum Teil ebenfalls gespeichert werden. Das ist oder wird interessant bei stark tageszeitabhängig variierenden Stromtarifen. Diese unterschiedlichen Tarife sind auch von Regierungsseite aus gewünscht, werden bisher aber von den Stromanbietern entweder gar nicht oder nur halbherzig angeboten. Lohnend ist das also erst, wenn die Stromtarife tatsächlich nach Angebot und Anfrage stundengenau unterschiedlich abgerechnet werden.
- Nachteil 1: Wechselrichter und Laderegler sowie Batteriesystem sind getrennt und bilden keine Einheit.
- Nachteil 2: Durch die zweifache Transformation DC - AC - DC entstehen höhere Verluste als bei der DC-Lösung
- Vorteil 1: Der Wechselrichter kann vollkommen unabhängig vom Speichersystem gewählt werden. Diese Lösung bietet sich also speziell für alle Anlagen an, die bereits laufen.
- Daraus resultiert Vorteil 2: Kostengünstiger als DC-Lösung für bestehende Anlagen
Der Aufbau des PV-Batteriesystems sieht dann bei der wechstromseitigen Anbindung AC in etwa so aus:
2. Anschluß des Batteriesystems an den Gleichstromkreis der Photovoltaik Anlage - DC-Lösung 1
- Der von der PV-Anlage generierte Solarstrom wird durch einen speziellen Wechselrichter für die Netzeinspeisung in Wechselstrom umgewandelt, ein integrierter Laderegler speist bei Bedarf den DC-PV-Strom in die Batterie ein.
- Nachteil : Es wird ein ganz spezieller Wechselrichter vom Anbieter des Speichersystems benötigt. Die gesamte Anlage muss so konfiguriert sein, dass alle Komponenten, also auch die Modul-Nennleistung zum Speichersystem optimal aufeinander abgestimmt sind.
- Vorteil 1: Kostengünstiger bei einer Neuanlage
- Vorteil 2: Besserer Wirkungsgrad. DC bleibt DC für das Laden des Batteriesystems.,
- Vorteil 3: Ein kompaktes Modul, bestehend aus Wechselrichter, Laderegler und Speichersystem
Bei der Einbindung der Solarbatterie in den Gleichstromkreis DC kommt man auf folgenden Aufbau:
3. Anschluß des Batteriesystems zwischen Solarmodule und vorhandenen Wechselrichter - DC-Lösung 2
Bei dieser Variante werden die Batterien mitsamt der Ladesteuerung zwischen den Modulen und dem vorhandenen Wechselrichter platziert. Im Gegensatz zur normalen DC-Lösung kann bei dieser Variante der vorhandene Wechselrichter weiterbetrieben werden, da die Batterien die Energie auf einem Spannungsniveau zur Verfügung stellen, dass verschiedene Wechselrichter diese verarbeiten können.
Man hat also keine zusätzlichen Verluste durch die DC-AC-DC Umwandlung und kann dennoch seinen vorhandenen Wechselrichter behalten. Anbieter für dieses System sind z.B. die österreichische IFIX GmbH mit dem Batteriespeichersystem BSS5000 oder das System DC24 Home von SIA Energy.
Hier geht es weiter zum nächsten Beitrag zum Thema Batteriesysteme: Welche Batterietypen kommen zum Einsatz