Praxistipps für die Speicherintegration

Batteriespeicher entlasten die öffentlichen Stromnetze und machen Anlagenbetreiber unabhängig von steigenden Strompreisen. Größtes Hindernis bei der Anschaffung bisher: die hohen Investitionskosten. Seit 1. Mai 2013 erhalten Betreiber, die sich für ihre Solarstromanlage auf dem eigenen Dach einen Batteriespeicher zulegen möchten, einen Zuschuss vom Staat. Das wird den Speichereinsatz beflügeln. Und das Fachhandwerk vor neue Aufgaben stellen.

In diesem Beitrag gibt unser Experte Martin Rothert einige Praxistipps, die Installateuren die Einbindung von Speichern erleichtern sollen. Als Abteilungsleiter des Produktmanagements Battery Inverter Technology bei SMA und Sprecher der Arbeitsgruppe Solarstrom-Speicher des Bundesverbandes Solarwirtschaft ist Martin überzeugt: Praxiswissen und richtige technische Standards werden den Einsatz von Speichern erfolgreich machen.

Martin Rothert

Martin, worauf kommt es bei der Planung eines Speichersystems an?

Speichersysteme müssen sorgfältig geplant werden, um sicher und zuverlässig arbeiten zu können. Man sollte sich auf jeden Fall im Vorfeld ein genaues Bild machen: Soll das System in eine neue oder eine bestehende PV-Anlage integriert werden? Hat der Kunde ausreichend Platz für ein Speichersystem? Erfüllt das gewählte System die Speicherfördervoraussetzungen und ist es mit der Anwendungsregel VDE AR 4105 kompatibel? Welche Anforderungen gelten laut Hersteller an den Aufstellungsort? Man denke hier zum Beispiel an ausreichend Belüftung für Bleibatterien und daran, dass es alle Batterien lieber kühl (15–20°C) als zu warm (>30°C) mögen. Darüber hinaus sollten alle Systeme möglichst nahe am Hausanschlusskasten aufgestellt werden, denn hier wird das System elektrisch angeschlossen und die Netzaustauschleistung gemessen.

Was ist bei der Integration in bestehende PV-Anlagen zu beachten?

Um die Speicherförderung nutzen zu können, muss die PV-Anlage nach dem 31.12.2012 installiert worden sein und der Speicher muss mehr als 6 Monate später als die PV-Anlage eingebunden werden. Aus technischer Sicht sollte der Fachhandwerker klären, mit welchem Speichersystem der vorhandene PV-Wechselrichter kompatibel und ob diese Kombination dann auch förderfähig ist. Generell eignen sich vor allem die AC-gekoppelten Systeme für die Nachrüstung, denn hier kann meist der vorhandene PV-Wechselrichter weiter genutzt werden.

Ist eine Einbindung des Speichers auf der AC-Seite grundsätzlich vorteilhafter?

Die AC-Kopplung ist vor allem flexibler und einfacher nachrüstbar. Aber auch DC gekoppelte Systeme haben Vorteile: Deshalb werden wir neben unserem SMA Flexible Storage System für die AC-Kopplung ab Ende des Jahres auch das SMA Integrated Storage System mit unserem neuen Sunny Boy Smart Energy für die DC-Kopplung anbieten. Gute DC-Systeme haben weniger Energiewandlungstufen als AC-Systeme. Dadurch können sie eine höhere Effizienz und auch geringere Kosten erreichen. Nutzt man diese Vorteile zusammen mit einer höheren Integration – Batterie, Laderegler für die Batterie und Wechselrichter in einem Gehäuse – bekommt man eine extrem effiziente und kostengünstige Speicherlösung, die zusätzlich noch mit den geringsten möglichen Installationsaufwendungen punktet. Wie bei unserem Sunny Boy Smart Energy. Einziger Nachteil: die Flexibilität ist deutlich geringer.

Was spricht gegen eine DC-Kopplung?

Maximale Effizienz und geringste Kosten kommen vor allem dann zum Tragen, wenn die PV-Eingangsspannung, die Batteriespannung und die Netzspannung auf einem sehr ähnlichen Niveau liegen. Hierfür müsste die Batteriespannung aber um die 400 V liegen. Da Batterien aber mit höherer Spannung spezifisch teuer werden – kleinere Zellen und dafür mehr Zellen in Reihe – werden die Kostenvorteile bei der Leistungselektronik sehr schnell durch die Kostensteigerungen bei der Batterie aufgehoben. Derzeit sind Batterieverbände mit 48 V DC am üblichsten und damit in der Regel auch am kostengünstigsten. Bei dieser Batteriespannung wird für die Spannungsanpassung sowohl im AC-System wie im DC-System ein Transformator benötigt. Da sich aber eine DC-Spannung nicht direkt mit einem Transformator hochsetzen lässt, wird hier in DC-Systemen erst ein DC/AC-Wandler, dann ein Trafo und danach ein Gleichrichter benötigt. So kann der Speicher anschließend in den Zwischenkreis des PV-Wechselrichters eingekoppelt werden. Damit sind in DC-Systemen oft mehr Wandlungsstufen notwendig, als in einem effizienten AC-System. Zudem bedeutet eine höhere Integration auch immer einen Verlust an Flexibilität. Ich muss mich auf ein bestimmtes Verhältnis der Eingangsleistung für die Batterie und die PV-Anlage festlegen. Damit lassen sich aber in der Regel keine Systeme aufbauen, die sehr große PV-Anlagen mit einem kleinen Speicher verbinden oder umgekehrt.

SMA Smart Home Flexible Storage mit dem neuen Sunny Island 6.0H Wechselrichter

Um auf das SMA Flexible Storage System zu kommen: Entspricht es den Anforderungen der Speicherförderung?

Ja, das SMA Flexible Storage System erfüllt die Fördervoraussetzungen. Wichtig ist natürlich, dass das System mit einer Batterie kombiniert wird, die ebenfalls die Fördervoraussetzungen erfüllt.

Welche Batterietechnologien können mit dem Sunny Island betrieben werden?

Mit dem Sunny Island können alle Bleibatterien genutzt werden – wobei wir verschlossene Gel-Batterien empfehlen. Zusätzlich können spezielle Lithium-Ionen-Batteriesysteme von LG-Chem, Sony, Samsung und Akasol, Dispatch und Saft eingesetzt werden.

Wie bestimme ich die Größe des Batteriespeichers?

Wenn es um die Auslegung des Speichers geht, ist vor allem der Stromverbrauch des Haushalts wichtig, weniger die Größe der PV-Anlage. Dabei sollte die nutzbare Kapazität in Kilowattstunden nicht viel größer sein als der Jahresstromverbrauch in Kilowattstunden geteilt durch 1.000. Das bedeutet: bei einem Verbrauch von 5.000 kWh brauchen wir eine nutzbare Speichergröße von 5 kWh. Kleinere Speicher sind durchaus sinnvoll – vor allem bei Lithium-Ionen-Batterien, die in der Regel zyklenfester sind als Bleibatterien. Der zusätzliche Nutzen bei deutlich größeren Speichern ist hingegen sehr gering.

In Abhängigkeit von Stromverbrauch und PV-Anlagengröße kann der Installateur dann sowohl die Eigenverbrauchsquote als auch den Autarkiegrad bestimmen. Für SMA Systeme wird dies im Planungsleitfaden sehr gut beschrieben.

Der Sunny Island wird nur auf einer Hausphase angeschlossen. Wie wird die Steuerung der anderen beiden Phasen übernommen?

Die Steuerung läuft auch bei dem einphasigen Sunny Island-System immer über die Summe der Netzaustauschleistung. Diese muss mit einem kompatiblen Zähler, wie zum Beispiel dem SMA Energy Meter, erfasst werden. Der Sunny Island lädt oder entlädt dann mit der entsprechenden Leistung, so dass die Netzaustauschleitung in der Summe über alle drei Phasen null ergibt. So zählt der Abrechnungszähler weder einen Verbrauch noch eine Erzeugung. Diese Regelung wird nur dann eingeschränkt, wenn die Batterie voll oder leer ist, oder die zulässige Leistung des Sunny Island im Netzparallelbetreib von 4,6 kVA überschritten wird.

Wo finden Fachhandwerker weitere Informationen zur Speicherintegration?

Ich kann jedem unseren Planungleitfaden empfehlen. Er erläutert die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Eigenverbrauchserhöhung, geht detailliert auf die Auslegung dieser Systeme ein und enthält viele Planungshilfen. Außerdem berücksichtigt er die Kompatibilität mit PV-Wechselrichter und Zähler und zeigt welche SMA- und sonstige Komponenten (Leistungsschutzschalter, Fehlerstromschutzeinrichtungen) für die Installation notwendig sind.

Martin, vielen Dank für das Gespräch.

Zum Planungsleitfaden SMA SMART HOME – Die Systemlösung für mehr Unabhängigkeit (PDF)