In den Akku, nicht ins Netz

K napp acht Gigawatt Zubau: Damit war auch 2012 wieder ein Rekordjahr für die Photovoltaik in Deutschland. Doch der Erfolg sollte nicht täuschen. Seit Mitte 2012 ist im deutschen Solarmarkt nichts mehr so wie einst. Die galoppierende Absenkung der Einspeisevergütung für Sonnenstrom setzt den Markt unter Druck, nicht nur bei den Preisen für Solarmodule, Wechselrichter oder Gestelle. „Es wird erstaunlicherweise oft übersehen, wie günstig die Photovoltaik bereits ist“, sagt Jochen Hantschel, Technikchef beim Wechselrichterhersteller Refusol in Metzingen bei Stuttgart. „Ging es bis vor Kurzem darum, möglichst viel Solarstrom ins Netz zu bringen, stehen künftig Eigenverbrauch, Energiemanagement und Speicherung im Vordergrund. Selbst erzeugter Solarstrom ist hochrentabel.“

Nicht mehr die Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), sondern „die steigenden Energiepreise sorgen dafür, dass die Photovoltaik weiter wachsen wird“, prophezeit Hantschel. Denn: „In einigen Regionen ist der Eigenverbrauch bereits lukrativ. In Ländern mit hohen Stromkosten und hohen Kühllasten ist der direkte Verbrauch des Solarstroms im Gebäude schon jetzt wirtschaftlich.“

Jedermann produziert Strom

Die Idee, dass jeder seinen eigenen Strom produziert, stand einst an der Wiege der Photovoltaik. Nun kehrt die Branche zu diesem Konzept zurück – allerdings mit deutlich besserer Technik und ausgefeilten Vertriebskonzepten. Schaltstelle für den Eigenverbrauch ist der Wechselrichter, das Herz des Solargenerators und die Nahtstelle zum Stromnetz. Branchenprimus SMA war Vorreiter: Mit dem Sunny Home Manager bietet das Unternehmen aus Kassel seit 2012 eine Schaltzentrale für den Stromverbrauch im Gebäude an.

Der kleine Regler leitet den Sonnenstrom zu Verbrauchern im Haus. Das können Waschmaschine, Geschirrspüler, Eisschrank oder Wärmepumpe sein, etwa für Warmwasser. Der Sunny Home Manager schaltet die Verbraucher rechtzeitig zu oder ab, allein dadurch kann er die Eigenverbrauchsquote des Sonnenstroms auf bis zu 40 Prozent steigern. „Ein solches Produkt amortisiert sich innerhalb von vier bis fünf Jahren“, schätzt Detlev Beister, Produktmanager bei SMA. „Je höher der Eigenverbrauch, desto schneller rechnet sich die Investition.“

Jedes Haus eine Insel

Das Gerät bezieht sogar Wetterprognosen ein, um Stromverbrauch und Erzeugung in Einklang zu bringen. Seit Jahresbeginn verfügt der Sunny Home Manager über eine Funktion, mit der er die Menge des Stroms zur Netzeinspeisung begrenzen kann. Damit setzt er die neuen Vorschriften zum Einspeisemanagement um. Wenn der Netzbetreiber ein Steuersignal an die Solaranlage schickt, muss sie ihre Wirkleistung am Netz reduzieren können, entweder stufenlos oder schlagartig um 30 Prozent. Auch kann der Sunny Home Manager verschiedene Batterien einbinden, als Pufferspeicher für überschüssigen Sonnenstrom vom Dach.

Mit dem neuen Inselwechselrichter Sunny Island 6.0H bietet SMA ein Basisgerät, um den Eigenverbrauch im Gebäude zu optimieren. Der Batteriewechselrichter eignet sich für sämtliche Anlagengrößen. Er steuert Wechselrichter zur Netzeinspeisung ebenso an wie Batteriepakete, unabhängig vom Bautyp. Sogar Kleinwindanlagen, kleine Blockheizkraftwerke oder Wasserkraftturbinen integriert er in die Stromversorgung. Um eine einfache, netzeinspeisende Solaranlage für den Eigenverbrauch zu erweitern, kann man ihn auch nachträglich in die Hauselektrik einbauen.

Ganz neu hat SMA den Sunny Boy 5.000 Smart Energy entwickelt, einen Solarwechselrichter mit integrierter Lithium-Ionen-Batterie. Das komplette System steckt in einem handlichen Gehäuse, das der Installateur an die Wand hängen kann. Auf diese Weise lässt sich der Eigenverbrauchsanteil auf immerhin 80 bis 90 Prozent hochtreiben.

SMA kündigte an, noch dieses Jahr das Integrated Storage System auf den Markt zu bringen, eine weitere Speicherlösung für Neuanlagen bis fünf Kilowatt Solarleistung, also für private Kunden. Das System basiert auf dem neuen Sunny Boy Smart Energy. Er integriert einen Speicher mit zwei Kilowattstunden Kapazität.

Einen anderen Weg geht der österreichische Hersteller Fronius mit seinem neuen Kleinwechselrichter Symo. Er kommt (vorerst) ohne Speicher aus, soll aber den direkten Eigenverbrauch ohne Umweg über eine Pufferbatterie nach oben treiben. Der trafolose Wechselrichter leistet zwischen 3 und 4,5 Kilowatt, ist also für die kleinen Anlagen von Privatleuten gedacht. „Er ist speziell für dreiphasige Stromnetze im deutschen Sprachraum vorgesehen“, erklärt Martin Hackl, Spartenleiter für die Solarelektronik bei Fronius im oberösterreichischen Wels. „Der Symo verfügt über Schaltrelais, um Stromverbraucher im Gebäude direkt anzusteuern.“

Auf der Intersolar zeigt Fronius auch eine Erweiterung des Symo, die eine Batterie und die Laderegelung beinhaltet. „Dieser Hybridwechselrichter kann verschiedene Batterietypen verwalten“, stellt Hackl in Aussicht. „Er stellt sich auf die jeweiligen Ladekurven ein.“ Dabei profitieren die Österreicher von der jahrzehntelangen Erfahrung mit Batterieladesystemen, dem zweiten Standbein des Unternehmens. Der Hybrid wird auf Wunsch des Kunden mit oder ohne integrierte Batterie verkauft. 2014 werden die Leistungsklassen der Symo-Wechselrichter auf acht Kilowatt erweitert, um auch größere Photovoltaikanlagen für den autarken Verbrauch auszurüsten. „Der Eigenverbrauch wird bei Gewerbebetrieben und Fabriken ein großes Thema“, urteilt Martin Hackl.

Galvo startet im Juli

Doch zunächst konzentrieren sich die Österreicher auf kleine Systeme für Privatkunden. Im Juli beginnt der Serienstart des neuen Kleinwechselrichters Galvo, der zwischen 1,5 und 3,1 Kilowatt Solarleistung umsetzen kann. „In die Seriengeräte ist das Energiemanagement bereits integriert“, erläutert Martin Hackl. „In einem ersten Schritt sind die Stromverbraucher im Gebäude durch die Ausgänge des Wechselrichters direkt steuerbar.“

Der Galvo beinhaltet noch keine Batterie, ist aber nachrüstbar, weil er im Innern einen kleinen Transformator trägt. Durch die galvanische Trennung der Gleichspannungsseite vom Netz kann man jede Art von Solarmodul anschließen, mit einer sehr hohen Bandbreite denkbarer Verschaltungsarten der Modulstrings.

Andere Hersteller wie Solarwatt oder Centrosolar bauen Lithium-Ionen-Speicher ein. Solarwatt nutzt Batterien aus Lithium-Eisenphosphat, die – ein entsprechendes Lademanagement vorausgesetzt – sehr lange halten, bis 7.000 Ladezyklen. Setzt man den täglichen Sonnenlauf als Ladezyklus an, könnte eine solche Batterie knapp 20 Jahre halten.

Fünf Jahre Garantie

Solarwatt gibt immerhin fünf Jahre Produktgarantie. Im Komplettpaket Energy Storage sind neben den Solarmodulen und den Batterien auch der Energiemanager, die Ladetechnik und der Wechselrichter integriert. Solarwatt nutzt das Batteriesystem von Prosol. Es lässt sich zwischen 3,2 Kilowattstunden und 28,7 Kilowattstunden modular aufbauen. Die Module und Wechselrichter werden im Paket der Batterie – also dem Strombedarf des Kunden – angepasst. „Damit erreichen wir einen Eigenverbrauch von 60 bis 80 Prozent“, rechnet Solarwatt-Chef Detlef Neuhaus vor.

Centrosolar hat das neue Komplettpaket Cenpac Storage Li vorgestellt, das neben den Lithium-Ionen-Akkus auch Solarmodule, Wechselrichter und das Montagesystem umfasst. Die Batterie stammt von Varta Storage, sie firmiert unter Engion Familiy. Die Zellen halten rund 6.000 Ladezyklen aus, man kann sie bis zu 90 Prozent entladen. Das Cenpac Storage Li ist von 3,7 Kilowattstunden bis 13,8 Kilowattstunden erhältlich. Beide Systeme sind für die Versorgung mit Notstrom geeignet, laufen also auch, wenn das Stromnetz ausgefallen ist.

Im Frühjahr hat die SiG Solar GmbH erstmals ihr umfassendes Portfolio intelligenter Energiespeichersysteme vorgestellt. „Unser Konzept ist bislang einzigartig am Markt“, meint Dietmar Geckeler, Abteilungsleiter für Energiespeicher bei SiG Solar. „Wir bieten unseren Kunden die gesamte Bandbreite an Energiespeichersystemen aus einer Hand.“ Ob Neuanlage oder Bestandsanlage, DC- oder AC-gekoppelt, ein- oder dreiphasiger Anschluss, 2 oder 30 Kilowattstunden: Kunden erhalten stets die für sie technisch und wirtschaftlich optimierte Speicherlösung, erläutert Geckeler. Das Portfolio deckt damit vom Einfamilienhaus über landwirtschaftliche Betriebe bis hin zum Kleingewerbe alle Kundenwünsche ab.

80 Prozent Quote

SiG verspricht, dass sich der Eigenverbrauch dadurch auf bis zu 80 Prozent erhöhen lässt. Der Verkauf der Sun-Storage-Systeme startet ab Mitte Juni in Deutschland, Österreich und der Schweiz.

Obwohl die Lithium-Ionen-Akkus auf der Intersolar dominieren, sind Systemanbieter wie Deger Energie oder Solarworld weiterhin mit Bleibatterien unterwegs. Sie sind deutlich preiswerter als die Lithiumspeicher, allerdings auch viel schwerer und größer. Da man Bleiakkus nur zur Hälfte entladen darf, muss man sie größer auslegen. Werden Bleizellen dauerhaft tiefer entladen, zersetzen sich die Bleiplatten. Irreparable Schäden sind die Folge.

Mit dem Speichersystem Sunpac S gehörte Solarworld schon 2011 zu den Pionieren in der Batteriespeicherung von Sonnenstrom. In diesem Jahr zeigen die Bonner die Speicherlösung Sunpac 2.0, die kürzlich unter die Top Ten der besten Energieprodukte des Deutschen Industriepreises gewählt wurde. Das Sunpac 2.0 erfüllt alle technischen Voraussetzungen, um durch das neue Förderprogramm der Kreditanstalt für Wiederaufbau bezuschusst zu werden.

Integrierte Ladefunktion

Erstmalig sind die Ladefunktionen in einem dreiphasigen Speicherwechselrichter integriert. Ein zusätzlicher Laderegler wird nicht benötigt. Zusätzlich erhöht sich der Wirkungsgrad. Mit einer Kapazität von 11,6 Kilowattstunden kann die Blei-Gel-Batterie genug Sonnenstrom speichern, um eine vierköpfige Familie mit sauberem Solarstrom zu versorgen.

Generell kann man davon ausgehen, dass die Integration der Stromspeicher in diesem und im nächsten Jahr im Mittelpunkt der technologischen Entwicklung in der Photovoltaik stehen dürfte. Neben den hier genannten Innovationen werden zahlreiche andere Hersteller auf der Intersolar ihre Lösungen präsentieren. Diese stellen wir im Juliheft von photovoltaik vor.

Eine Selbstverständlichkeit

Dass der Eigenverbrauch des Sonnenstroms künftig den Markt treiben wird, darin sind sich nahezu alle Experten einig. Auch dass die gegenwärtige Krise der Photovoltaik nur vorübergehender Natur ist. „Gegenwärtig erleben wir in der Photovoltaik eine ökonomisch sehr schwierige Zeit“, sagt Michael Harre, Vizepräsident von LG Electronics und Chef der Solarsparte des koreanischen Elektronikkonzerns in Ratingen bei Düsseldorf. „Wer da durchkommt, hat eine große Zukunft vor sich. Solarzellen und Solarmodule werden alltägliche Produkte, auch in der Kombination mit Batterien. Das wird eine Selbstverständlichkeit, in sehr vielen Branchen und Lebensbereichen.“

Bis zu 70 Prozent Eigenverbrauch erreicht

Der eidgenössische Systemanbieter Tritec hat bereits im vergangenen Jahr das Komplettsystem Tri-Cell vorgestellt. Dem Prototyp folgten nun die ersten Anwendungen in der Praxis. Tritec verwendet Lithiumakkus mit Eisen-Nanophosphat, die weder Lithium noch Sauerstoff freisetzen und dadurch außerordentlich sicher sind. Die neue Akkugeneration zeichnet sich durch eine hohe Lebensdauer von 6.000 Ladezyklen aus. Das entspricht einer Betriebszeit von über 15 Jahren. Die Zellen werden elektronisch überwacht, sodass das Risiko eines vorzeitigen Defektes minimal ist. Sollte dies dennoch der Fall sein, erfolgt eine automatische Überbrückung bis zum Auswechseln der Batterie.

Eingebaut wurde das Tri-Cell-System beispielsweise bei der Firma Wiaton Solarmontagen in Bisingen. Das Gebäude bietet Raum für eine Familie und den sechsköpfigen Installationsbetrieb mit Büro und Werkstatt. Der jährliche Gesamtenergieverbrauch für die 300 Quadratmeter Nutzfläche liegt bei 9.000 Kilowattstunden pro Jahr.

Heizwärme und Warmwasser werden über einen Stückholzvergaser mit 40 Kilowatt Heizleistung sowie einer solarthermischen Anlage mit zehn Quadratmetern Kollektorfläche erzeugt. Zur Stromgewinnung laufen zwei Photovoltaikanlagen: eine Anlage mit 11,8 Kilowatt in Südwestausrichtung und eine mit 10,8 Kilowatt in Nordostausrichtung.

Für eine optimale Nutzung des Solarstroms wurde das Speichersystem Tri-Cell M-Li mit einer Batterieleistung von 100 Amperestunden installiert. Dazu wird der Strom aus der 10,8-Kilowatt-Anlage in die Batterien gespeist. Die Ausrichtung der Solarmodule ist unterschiedlich (70 Prozent West und 30 Prozent Ost). Die Module sind über vier Stränge an Tri-Cell angeschlossen, bei dem jeder Eingang einen eigenen MPP-Tracker besitzt. Mit einer clever gesteuerten Speicherung der selbst produzierten Energie erhöhte sich der Eigenverbrauch von 20 Prozent auf gut 70 Prozent. Das Speichersystem stellt auch eine Notstromversorgung bei Netzausfall sicher. Über die Notstromklemme werden die Heiztechnik (Steuerung, Pumpen, Sensoren), die Kühlschränke, Gefrierschränke und Beleuchtung dreiphasig versorgt. An der Hausinstallation müssen diese Verbraucher nur auf die Notstromklemme umgelegt werden.

Speicherpaket S10 mit sieben Jahren Garantie

Sowohl für private Eigenheime als auch für den gewerblichen Einsatz beginnt die E3/DC GmbH im Juli 2013 mit der Serienproduktion des Hauskraftwerks S10 als integriertes, dreiphasiges DC-Stromspeichersystem. Die Systeme des Osnabrücker Herstellers bewähren sich bereits in mehr als 400 Anlagen in Deutschland. Sie decken Solarleistungen bis 15 Kilowatt ab, die Speicherkapazität reicht bis 15 Kilowattstunden. Das S10 erlaubt eine Eigenverbrauchsquote von bis zu 73 Prozent bei optimaler Auslegung und Stromverbräuchen von 2.000 bis 12.000 Kilowattstunden (Haus und Gewerbe). Die Installation erfolgt über zurzeit 250 zertifizierte deutsche Installationsbetriebe.

Der Hersteller bietet drei neue Speichersysteme mit fünf, acht oder zwölf Kilowatt AC-Leistung an, die ab Ende Juli ausgeliefert werden. Das System wird als AC-Speicher (Retrofit) oder als DC-Speicher mit identischer Auslieferungshardware betrieben. E3/DC gibt auf das komplette S10 sieben Jahre Vollersatzgarantie, inklusive Batterie.

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