21.07.2017 - 09:01

Was ist eigentlich ein Effizienzleitfaden für PV-Speicher und warum gibt es ihn?

In der Kategorie Aktuell

Im Frühjahr 2017 haben zahlreiche Verbände, Institute und Unternehmen den „Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme“ veröffentlicht. Mit dabei waren zum Beispiel der BVES, der BSW Solar, das Fraunhofer IWES, die HTW Berlin aber auch Unternehmen wie sonnen, Kostal oder SMA.

Ziel dieses Leitfadens ist es, die Effizienz von PV-Speichersystemen nach einheitlichen Kriterien zu messen, so dass sie miteinander vergleichbar werden. Für den Käufer eines PV-Speichers hat das den großen Vorteil, dass er Angaben der Hersteller über den Wirkungsgrad, den Standby-Verbrauch oder über andere Größen, transparent miteinander vergleichen kann. Das war bisher nicht möglich, da es keine einheitlichen Vorgaben für z.B. den Messaufbau oder für gleiche Bedingungen gab.

Nicht jeder Hersteller beteiligt sich bisher allerdings an dem Effizienzleitfaden. Es macht aus Käufersicht also durchaus Sinn, explizit danach zu fragen, um so einheitliche Werte zu erhalten.

Warum ist das überhaupt wichtig? Beim Eigenverbrauch von Solarstrom geht es darum, so viel Strom wie möglich selbst zu verbrauchen und damit Geld zu sparen. Je mehr Verluste beim Speichern oder Entladen anfallen, umso geringer ist die Ausbeute. Ineffizienz kostet den Kunden also Geld.

Wir bei sonnen haben daher die Effizienz unserer aktuellen Generation der AC-gekoppelten sonnenBatterie nach den Richtlinien des neuen Effizienzleitfadens gemessen. Das haben wir natürlich nicht selbst gemacht sondern von einem externen Prüfer, dem Austrian Institute of Technology (AIT) durchführen lassen.

Parallel dazu haben wir zwei Speichersysteme von Marktbegleitern messen lassen, je  am Fraunhofer Institut IWES und bei der Batterieingenieure GmbH, die bei vielen Projekten mit der RWTH Aachen zusammenarbeitet.

Welche Größen sind besonders wichtig?

Im Leitfaden werden einheitliche Mess-Verfahren, Ausgangsbedingungen und Berechnungen für jede Menge unterschiedliche Größen definiert.

Eine dieser Größen ist zum Beispiel der Wirkungsgrad. Er zeigt an, wieviel Energie beim Speichern oder beim Ausspeichern verloren geht. Ein Wirkungsgrad von 90 % bedeutet vereinfacht gesagt, dass 10 % der Ausgangsenergie verloren gehen und 90 % erhalten bleiben.

Besonders relevant ist dabei der Wirkungsgrad beim Entladen der Batterie. Warum? Weil der Speicher dann Energie liefern muss, wenn die Sonne nicht mehr scheint. Dieser Wirkungsgrad entscheidet aber ein ganzes Stück darüber, wie autark ein Haushalt im Batteriebetrieb sein kann und wie viel Netzstrom noch bezogen werden muss.

Bei der Nennleistung des Wechselrichters hat die sonnenBatterie nach den Prüfvorschriften des Effizienzleitfadens sehr gute Werte erreicht, mit einem Wirkungsgrad von fast 96 %. Damit gehört dieser Wert zu den Spitzenwerten am Markt. Beim Ausspeichern zum Beispiel am Abend wenn gekocht wird, bleibt der allergrößte Teil der Energie erhalten.

Der Standby-Verlust

Eine weitere Größe, die nach den Prüfvorschriften des Effizienzleitfadens gemessen wurde, ist der Standby-Verlust. Das kennen viele Menschen von ihren Haushaltsgeräten, die im ausgeschalteten Zustand noch etwas Energie benötigen, um bestimmte Grundfunktionen zu erlauben.

Bei einem intelligenten Speichersystem wie der sonnenBatterie gehören zu den Grundfunktionen zum Beispiel die Messung der Verbrauchsdaten im Haushalt, die Verbindung zum Online-Portal oder die Steuerung der Funksteckdosen. Die sonnenBatterie ist also betriebsbereit, sie lädt oder entlädt aber nicht.

In diesem Leerlauf genannten Zustand erreicht die sonnenBatterie 9,6 W, was ein extrem guter Wert ist. Das DC-Wettbewerber-Produkt, das wir nach den gleichen Kriterien messen ließen, erreicht hier unter gleichen Bedingungen 72 W, was mehr als das siebenfache ist. Hier geht also wertvolle Energie verloren, die entweder aus dem Netz bezogen werden muss oder aus dem Speicher verbraucht wird.

Die Reaktionszeit

Ein weiterer Punkt ist die Regelgeschwindigkeit. Sie gibt an, wie schnell das Speichersystem die benötigte Energie bereitstellen kann. Wird zum Beispiel am Abend der Herd mit einer Leistung von 2 kW angeschaltet, wird die Zeit gemessen, in welcher die volle Leistung mit einer kleinen Toleranz aus dem Speicher bereitsteht. Diese mittlere Einschwingzeit genannte Größe lag bei sonnen bei 3,84 s. Bei dem nach denselben Prüfkriterien gemessenen AC-Wettbewerbsprodukt dauerte es 18,45 s, also fast fünfmal länger. Zeit also, in der zusätzlich teurer Netzstrom bezogen werden muss.

Natürlich sind das einzelne Kenngrößen, die zusammen und jede für sich die Effizienz eines Systems ausmachen. Die kompletten für die sonnenBatterie gemessenen Werte werden wir in Kürze hier veröffentlichen.

Ladebegrenzung

Interessant sind aber auch Werte, die nicht unmittelbar vom Effizienzleitfaden benötigt wurden, die aber dafür gemessen wurden. So hat sich gezeigt, dass das DC-System vom Wettbewerb zwar gute Effizienzwerte erreicht aber topologiebedingt nie die komplette Solarenergie zum Laden nutzt, sondern bis zu einer Leistung von 200 – 300 W ins Stromnetz einspeist. Das heißt, dass die mindestens diese Leistung zum Laden zur Verfügung stehen muss, um überhaupt mit dem Laden der Batterie zu beginnen.

Was bedeutet das? Gerade in den lichtschwachen Jahreszeiten wie im Winter oder an einem trüben Regentag, produziert die PV-Anlage mitunter recht geringe Energiemengen. Dabei zählt jedes Watt, das vom Dach kommt und gespeichert werden kann. Startet das Speichersystem erst ab verhältnismäßig hohen Leistungen, dann kann an solchen Tagen weniger Energie gespeichert werden, obwohl sie eigentlich dagewesen wäre. Kein Frage, dass dem Anwender hier viel Sonnenstrom entgeht.

Die Frage ist hier also, was nützt in dem Fall ein hoher Wirkungsgrad auch bei kleinen Leistungen, wenn gar nicht erst geladen wird?

Bei sonnen werden daher alle Überschüsse aus der Solaranlage verwendet.

Verhältnis von PV-Anlage und Wechselrichterleistung richtig dimensionieren

Ein wichtiger Punkt außerhalb  dieser Messungen ist natürlich die richtige Dimensionierung einer PV-Anlage mit Speicher. Wird zum Beispiel aus Kostengründen eine zu niedrige Wechselrichterleistung gewählt, kann sich das ebenfalls negativ auf den Eigenverbrauch auswirken. Ein einfaches Beispiel dazu: Eine 6-kWh-sonnenBatterie mit einer Wechselrichterleistung von 3 kW lässt sich in zwei Stunden voll laden. Steht diese Leistung an 3 Stunden am Tag zur Verfügung, ist das also kein Problem. Steht hingegen eine 5-kWh-Batterie mit einer Wechselrichterleistung von nur 1 kW zur Verfügung, sieht es anders aus. In den 3 Stunden lassen sich damit nämlich nur 3 kWh speichern, obwohl genügend Energie zur Verfügung stände. Der Speicher wird also nicht voll, da es bildlich gesprochen, ein Nadelöhr gibt, durch das zu wenig Energie passt.

Kein Risiko – die sonnenFlat

Nicht zuletzt bieten wir mit der sonnenFlat einen Tarif an, der dem Kunden einen jährlichen Strom-Freibetrag garantiert. Innerhalb dieses Tarifs  übernehmen wir von sonnen die Risiken, die sich aus ineffizientem Verhalten ergeben. Der Kunde muss sich darüber also keine Gedanken machen, wie effizient sein Speichersystem ist. Wir bei sonnen haben im Gegensatz ein wirtschaftliches Interesse, dass so geringe Verluste wie möglich anfallen, da wir innerhalb des Freibetrags jede Kilowattstunde übernehmen müssen.

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