Hockenheim, 15. März 2023. Die Speichertechnologie hat sich in letzter Zeit sehr stark weiterentwickelt. Hier fand eine sehr dynamische Entwicklung statt wie vor einiger Zeit bereits bei den PV Modulen und Wechselrichtern. Die Fortschritte betreffen dabei nicht nur die Batterietechnologie selbst, sondern auch das gesamte Systemumfeld der Speicher. Neue Anforderungen an die Steuerung und die Sicherheit mussten und wurden umgesetzt. Neue Möglichkeiten der Einbindung anderer Komponenten wie Wärmepumpen oder Ladestationen für die E-Mobilität verlangen nach entsprechenden Antworten der PV und Speicher Ökosysteme. Weiterhin erzeugt die Wirtschaftlichkeit, insbesondere in Bezug auf die Kosten der Batterien und Managementsysteme, einen wesentlichen Druck auf die Entwicklung in Richtung Kosteneffizienz.
So sind in letzter Zeit vor allem Systemkonzeptionen entstanden, die eine Speicherlösung kostengünstiger umsetzen können. Hier bieten DC-gekoppelte Speicher eine Möglichkeit einen Lade-Wechselrichter einzusparen. Die Funktion des PV Wechselrichters und des Lade-Wechselrichters werden dazu in einem Hybrid Wechselrichter kombiniert. Durch den Wegfall einer Umwandlungseinheit wird dabei zumindest theoretisch ein besserer Wirkungsgrad des Gesamtsystems erreicht. Eine weitere Möglichkeit der Optimierung stellen Hochvolt-Batterien dar. Durch die höhere DC Spannung der Batterien entstehen geringere Umwandlungsverluste und Stromleitungsverluste . Dadurch ergibt sich ein besserer Wirkungsgrad.
Man könnte annehmen, dass damit das AC-gekoppelte Speichersystem obsolet geworden ist. Allerdings gibt es sehr viele verschiedene Anwendungen und Anforderungen an Speichersysteme. Es können weitere Komponenten sowohl auf Verbraucher- als auch auf Erzeugerseite hinzukommen, die die Situation für den Speicher beeinflussen. In mancher Situation ist die Erweiterung einer bestehende PV Anlage oder ein Repowering sinnvoll und gewünscht. Oder eine neue Wärmepumpe oder ein BHKW wird installiert und soll im Gesamtkonzept mit dem Speicher berücksichtigt werden. Zunehmend kommen auch Ladestationen für E-Autos hinzu, die ebenfalls ins Gesamtkonzept eingepasst werden sollen. In all diesen Fällen kommt es darauf an, dass das Speichersystem entsprechend flexibel ist, um es an diese Situationen anpassen zu können. Hier kann das AC-gekoppelte System punkten. Durch die Kopplung direkt auf Netzebene ist es sehr flexibel an ungewöhnliche oder geänderte Erzeugungs- und Lastsituationen anpassbar. Hier können die unterschiedlichsten Paradigmen zur Steuerung angewendet werden, sofern nur genügend Daten existieren. Die Daten werden von den Komponenten selbst oder von entsprechenden Zählern bereit gestellt. Ein weiterer Vorteil ist die Unabhängigkeit der Speicherleistung von der PV Erzeugungsleistung. Bei einem Hybridsystem ist diese in beiden Fällen vom Hybrid Wechselrichter begrenzt oder die höhere PV Leistung steht zumindest nicht vollständig zum Speichern zur Verfügung.
Ein Problem bei hybriden Systemen ist die Kommunikation zwischen den Komponenten, die zumeist nur zwischen Komponenten des gleichen Herstellers reibungslos funktioniert. Bei AC-gekoppelten Systemen ergibt sich durch die Unabhängigkeit von anderen Erzeugern und Verbrauchern allerdings auch ein höherer Zwang zu standardisierten Lösungen und Schnittstellen. Dies hat aber auf der anderen Seite wieder den Vorteil höherer Zukunftssicherheit des Systems, da durch die Standardisierung eine breitere Auswahl an Komponenten besteht.
Der vermeintliche Nachteil des schlechteren Wirkungsgrads kommt in der Praxis kaum zum tragen, da die Leistungselektronik in allen beteiligten Bausteinen generell inzwischen sehr effizient arbeitet. Die Unterschiede der Wirkungsgrade der Einzelkomponenten fallen hierbei zumeist mehr ins Gewicht, sodass bei Betrachtung der gesamten Effizienz eines Systems nicht generell davon ausgegangen werden kann, dass ein AC-gekoppeltes System mit eigenem Lade-Wechselrichter weniger effizient ist als ein System mit anderer Topologie.
Es kommt also auf den jeweilgen Anwendungsfall an, welche Topologie eines Speichers anzuraten ist. Für Situationen ohne viele „Spezialitäten“ oder Sonderanwendungen kann ein DC-Hybrid-System ideal sein. Bei möglichst flexiblen Einsatzszenarien ist das AC-gekoppelte System immer noch die bessere Wahl. Beides lässt sich sowohl mit Niedervolt- als auch Hochvolt-Batterien umsetzen. Das ideale System für alle Fälle gibt es nicht. Die Entwicklung wird weiter gehen und wohl auch noch einige Überraschungen bereit halten. Die Anwendungsfelder werden sich weiter erweitern. Als Beispiel sei die bidirektionale Nutzung der E-Auto Akkus genannt. Wegen der hohen Flexibilität bietet ET SolarPower GmbH die AC-gekoppelte Speichersysteme an um ein möglichst breites Anwendungsfeld für Batteriespeicher zu ermöglichen. Weitere Informationen: https://et-solarpower.de/energiespeicher/
Autor: Stephan Hefele, er ist Leiter der Abteilung Entwicklung und Forschung bei ET SolarPower
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