Multitalent für Insel und Netz

In der gegenwärtigen Diskussion um Lithiumspeicher für Gebäude wird oft übersehen, dass die Leistungsfähigkeit und Preise der Batteriezellen nur eine Seite der Medaille sind. Mindestens ebenso wichtig ist die Steuerung der Batteriesysteme. Sie stellt die Funktionalität des Speichers sicher.

E3/DC hat die Trilink-Technologie entwickelt, um die Batterietechnik optimal in Stromnetze zu integrieren. Das Hauskraftwerk S10 symmetriert am Zwischenkreis des Batteriewechselrichters mit 700 Volt echtem Drehstrom. Gleichzeitig stellt es auf der DC-Seite eine günstige und sichere Schutzkleinspannung von 48 Volt bereit.

Netzsynchrone Schaltung

Auf der Basis der Vierleitertechnik (NPC-Wechselrichter) kann die Steuerung auch dreiphasige Inselnetze aus Schutzkleinspannung sicher generieren, um beispielsweise Einfamilienhäuser damit autark und sicher zu versorgen. Je nach Kundenwunsch und Anwendung sind auch der anmeldefreie Betrieb außerhalb des EEG sowie netzsynchrone Zuschaltungen von Generatoren und weiteren Zählplätzen möglich.

Ab 2016 wird Trilink auch mit Hochvoltanwendungen verfügbar sein, um Elektrofahrzeuge mit Gleichstrom zu laden und kurzzeitig hohe Leistungen aus der Batterie verfügbar zu machen.

Ein vom EEG freier Betrieb ist möglich, wenn das Gerät im Haus im Inselnetz betrieben wird und bei Bedarf das Stromnetz unterbrechungsfrei zu- oder abgeschaltet wird.

Schaltung über zwei Relais

Die Schaltung des Stromnetzes erfolgt über zwei Halbleiterrelais (auf der Netzseite mit 63 Ampere in einer optionalen Box zur unterbrechungsfreien Stromversorgung), die der Wechselrichter synchron schaltet (Steuerleitung), indem er eine eigene Netzmessung durchführt.

Das Kundensystem selbst arbeitet im Inselnetz, solange dies leistungsmäßig möglich ist. Und solange die Batterie entsprechende Leistung anbietet beziehungsweise solar nachgeladen werden kann (Endless-Power-Funktion: Die Sonne lädt über das DC-System ständig die Batterie nach). Bei Überlast wird das Netz sofort zugeschaltet (innerhalb weniger Millisekunden oder unterbrechungsfrei).

Ebenso ist ein unterbrechungsfreier Betrieb mit Generator für kleine Inselanlagen möglich. Die USV-Box oder die Option „netzautarker Betrieb“ ist ab September 2015 erhältlich. Die Seriengeräte sind in ihrer Grundkonfiguration darauf vorbereitet.

Im Gegensatz zum EEG-Betrieb kann bei anmelde- und abgabefreiem Betrieb das Gerät nur Netzstrom oder eigenen Strom (im Inselnetz) abgeben. Ein Stromverkauf ist nicht mehr möglich. Die Zielgruppe dieser Anwendung sind Hausbesitzer, die ihr Gerät voll autark zu Hause betreiben und das Gerät als Netzersatzanlage zeitlich maximal lange laufen lassen möchten. Je nach zukünftiger Gesetzeslage wird es vom Energieversorger erlaubt sein, echt dreiphasige Anlagen außerhalb des EEG zu betreiben.

Das ist möglich, wenn die Erzeugungsanlage nachweislich in der Lage ist, pro Phase und relativ schnell jedwede Einspeisung ins Netz zu verhindern. E3/DC bietet diese Option ebenfalls ab September 2015 bei jedem Gerät als Standardausstattung an.

Eigene Leistungsmesser entwickelt

Dazu haben die Ingenieure eigene Leistungsmesser in allen Leistungsklassen entwickelt und verkauft (40 Ampere bis 800 Ampere), die die Netzeinspeisung schnell über CAN-Bus abregeln können. Dann ist das Hauskraftwerk in der dreiphasigen Ausführung (S10-E12 All in One) auf rein dreiphasige und phasenselektive Kompensation (Laden und Entladen) schaltbar.

Der Betrieb von Speicheranlagen auf mehreren Zählplätzen ist für Wärmepumpen mit Sonnenstrom, Mehrfamilienhäuser mit Hoch- und Niedrigtarif und für die Regelenergie sinnvoll, wenn der Energieversorger keine andere Möglichkeit der Tarifierung oder Abrechnung hat.

Lösung für Mehrtarifsysteme

Diese Fälle kann E3/DC mit der USV-Box so abdecken, dass jeweils der richtige Zählplatz auf die richtigen Verbraucher (mit kompletter Absicherung der gesamten Unterverteilung) und auch unterbrechungsfrei möglich ist.

Für größere Verbraucher (Elektrofahrzeuge) ist ein Betrieb an der richtigen Zählstelle (Regelenergie) möglich.

Speziell für Wärmepumpen ist es sinnvoll und möglich, sie im Winter (bei hinreichend Netzbezug) in den Niedrigtarif zu schalten und bei hinreichend Eigenstrom (Sommer und Übergang) die Wärmepumpe im Eigenstrom zu fahren.

Die Wärmeerzeugung ist so durchgängig ganzjährig zu den Kosten des Niedrigtarifs möglich, weil die Wärmeerzeugung mit COP von vier unterhalb des Niedrigtarifs möglich ist und ausschließlich auf die Wintermonate begrenzt werden kann.

Inselbetrieb eines Einfamilienhauses

Die neuen Hauskraftwerke bieten einen 700-Volt-Zwischenkreis, der über DC-Kopplung direkt mit den 48-Volt-Batterien und Solarfeldern verbunden ist. Über die Kopplung eines weiteren Gerätes, welches den Generator am Netzeingang hat, wird hinreichend DC-Leistung für die Hausversorgung (bis sechs Kilowatt Grundlast im reinen Photovoltaik-Batterie-Betrieb) mit Lithiumbatterien und zugehörigen extrem hohen Systemwirkungsgraden erzielt.

Zwei Geräte sind direkt am Hochvoltzwischenkreis der All-in-One-Generation verbunden. Sie besitzen eigene Batterien oder Solargeneratoren, die DC-seitig an jedem Gerät angeschlossen werden.

Unterbrechnungsfrei schalten

Die Geräte tauschen ihre Energie aus und verdoppeln die Abgabeleistung an das Haus. Auch schalten sie den Generator unterbrechungsfrei zu oder ab.

Diese Lösung ermöglicht die Grundlast aus zwei Geräten, die 95-prozentige Lastversorgung aus Batterie und Photovoltaik und die Zuschaltung weiterer fünf Prozent über die Generatorverstromung je nach Bedarf. Diese Option ist zunächst für Projekte außerhalb Deutschlands erhältlich.

Neuheiten zur Intersolar

Mehr DC-Leistung: E3/DC ermöglicht die Nutzung von bis zu 30 Solarmodulen pro Tracker durch erhöhte Stromtragfähigkeit der E12AI-Serie. Im Zwei-String-Betrieb sind zweimal 18 Ampere pro Tracker möglich. Ein Betrieb in der Modulklasse 250 Watt ist so bis 15 Kilowatt (DC-)Leistung möglich.

Stand-by-Funktionen: Alle Neu- und Bestandsgeräte der E-Serie im Feld wurden auf Phasenabschaltung programmiert, sodass der Kunde im Nachtentladebetrieb noch weiter sparen und zudem das Netz komplett weggeschaltet werden kann, um den Stand-by-Verbrauch zu senken. Der Kunde kann die Einstellungen frei wählen und im echt dreiphasigen Betrieb verbleiben. Weiterhin kann der Kunde einstellen, ab welchem Hausverbrauch das Gerät mit der Batterieentladung beginnt.

Senkung der Netzeinspeisung: Die für alle Neu- und Bestandskunden kostenlose Wetterprognose ist nun in der Lage, die Batterieladung zu verzögern. Mit dieser Funktion wird Strom, der durch die Grenze der maximal zulässigen Netzeinspeisung (KfW 60 Prozent oder 70 Prozent EEG-Grenze) verloren geht, in der Batterie gespeichert.

Wallbox (Typ 2): Über die Fernsteuerung kann der Kunde zwischen Netzladung und rein solarem Laden wechseln und den Eigenverbrauch von unterwegs erhöhen, wenn das Fahrzeug länger parkt. Die Wallbox wird fernsteuerbar.

Fernsteuerung (Remote Control): Der Kunde kann die Hausautomation über das Internet fernschalten und Schalter-und Geräteeinstellungen ändern. Durch diese Technik wird es möglich, das Gerät wie einen Fernseher von unterwegs zu bedienen und umzuschalten. Die ersten virtuellen Kraftwerksfunktionen werden ebenfalls freigeschaltet. Der Kunde kann zunächst seine Batterie fernladen, zeitgesteuert laden und gezielt Verbraucher fernausschalten.

www.e3dc.de

Dr. Andreas Piepenbrink

ist Geschäftsführer von E3/DC. Nach einem Studium der Elektrotechnik und Promotion in Regelungstechnik hat er einige Jahre in Führungspositionen der Automobiltechnik gearbeitet, darunter fünf Jahre bei ZF Friedrichshafen als Leiter Getriebehydraulik und vier Jahre bei Karmann als Bereichsleiter Elektronik und Geschäftsführer Engineering-Dienstleistungen. Sieben Jahre internationale Leitung und Produktentwicklung im Bereich Elektronik beim Marktführer für Halbleitertestautomation Multitest GmbH in Rosenheim stärkten seine Fähigkeiten, mit denen er ab 2010 als CEO der E3/DC GmbH ein Unternehmen der Stromspeichertechnik aufbaute. E3/DC hat seit 2012 bereits über 2.000 Systeme an Kunden ausgeliefert.