Für eine professionelle Betriebsüberwachung der Speichersysteme plädiert auch Nina Munzke, Wissenschaftlerin am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Dort laufen seit Oktober 2015 mehr als ein Dutzend Heimspeicher auf den Prüfständen. Die Systeme wurden frei am Markt eingekauft, allesamt Lithium-Ionen-Speicher.
Lesen Sie den ersten Teil: Die gläsernen Strompuffer
Bisher liegen Ergebnisse von neun Speichern vor. Die Lastdaten wurden der VDI 4655 entnommen: 4.200 Kilowattstunden Stromverbrauch im Jahr, dazu 3,2 Kilowatt Photovoltaik auf dem Dach und Speicher mit zwei bis sechs Kilowattstunden Nettokapazität. „Allein die Batteriewirkungsgrade schwanken erheblich zwischen 80 und 98 Prozent“, erläutert sie. „Im Systemwirkungsgrad versuchen wir, alle Verluste zu erfassen.“
Das sind neben den Verlusten in der Batterie die Verluste durch die Leistungselektronik (DC-Wandler oder Batteriewechselrichter) und den Verbrauch im Standby. „Da ergeben sich bei Nennleistung und bei Teilleistung erhebliche Unterschiede. Vor allem die Leistung beim Laden und Entladen wirkt sich stark auf die Verluste und damit auf die Effizienz der Systeme aus.“
Teillast viel wichtiger als Maximalleistung
Bei den Tests offenbarte sich, dass die Entladeleistung in Eigenheimen meist unter ein Kilowatt liegt. Nur selten werden höhere Leistungen abgerufen. Wenn die Entladeleistung nur 500 Watt beträgt, unterscheiden sich die Wirkungsgrade der einzelnen Systeme um immerhin 15 Prozent.
Interessant sich die Verluste zwischen Laden, speichern und Entladen. Sie kennzeichnen die Qualität der Leistungselektronik – Batteriewechselrichter bei AC-Systemen oder Laderegler (Hochsetzsteller, Tiefsetzsteller) bei DC-Systemen. Dort variierten die Wirkungsgrade von 70 bis 90 Prozent – wenn man von den Maximalwirkungsgraden ausgeht. „Bei Teilleistung klaffen die Unterschiede noch größer“, analysiert Munzke. Definitiv klar ist bereits jetzt, wenn auch wenig überraschend: Je höher die elektrische Leistung im System, desto niedriger ist sein Wirkungsgrad.
Standby als Stromfresser
Aus der Stromverbrauch zur Systemerhaltung im Standby ist unterschiedlich gelöst. „Einige Systeme haben fast keinen Standby-Verbrauch, andere einen sehr hohen Strombedarf“, meint die Forscherin. „Der Standby-Strom wird entweder aus der Batterie oder aus dem Netz gedeckt. Dann entlädt sich die Batterie, auch wenn keine Last am Speicher anliegt.“ Bei einem Eigenstrombedarf von 41 Watt summieren sich die Stromkosten je nach Standby-Bedarf auf zwei bis 61 Euro im Jahr – wenn der Speicherkunde den Strom aus dem Netz bezieht.
Ganz wichtig ist zudem, wie schnell ein Speicher auf Lastanforderungen aus der Hausversorgung reagiert. „Manche Systeme sind schnell, da reagiert das System innerhalb von einer Sekunde“, berichtet Nina Munzke. „Andere brauchen 20 oder gar bis zu 70 Sekunden, um sich auf die neuen Anforderungen einzuschwingen.“
Das muss nicht unbedingt nachteilig sein, weil die trägen Speicher sehr kurzfristige Lastspitzen einfach durchfahren. In der Summe sind träge Speicher aber weniger effizient, die Betriebskosten aufgrund der Regelverluste erreichen bis zu 40 Euro im Jahr.
Rechnet man alle Verluste zusammen, kann man die Speicher auch bezüglich ihrer ökonomischen Qualität bewerten: Gute Speicher kosten 50 Euro im Jahr, schlechte Speicher verschlingen eher 200 Euro – zusätzlich zur Investition und Installation.
Speicher haben zu wenig Intelligenz
Munzke moniert, dass nur 30 Prozent der Speicher über intelligente Ladestrategien verfügen, die sowohl das Netz vor Einspeisespitzen als auch die Batterie vor Leistungsspitzen schont. Sie beginnen nicht mit dem Ladevorgang, sobald die Solaranlage einen Überschussstrom Meldet. Sondern sie verteilen die Einspeisung über den Tag, damit der Speicher am Abend möglichst voll ist, und den Nutzer durch die Nacht bringen kann.
70 Prozent der Speicher haben diese Intelligenz nicht. Sie beginnen mit der Aufladung, sobald die Sonne scheint und die Solarmodule stromen. Wichtig ist natürlich, dass die Batteriesteuerung mit dem Energiemanager agiert. Denn er muss die Ströme vom Dach zunächst in den Direktverbrauch schicken, etwa in sommerliche Kühlung oder ins warme Trinkwasser. (Heiko Schwarzburger)
Lesen Sie den dritten Teil: Effizienz vergleichbar machen
Den vollständigen Bericht lesen Sie in der nächsten Ausgabe der Fachzeitschrift photovoltaik, die am 23. März 2017 erscheint. Abonnenten können den gesamten Artikel nach dem Erscheinen online lesen – im Abobereich unserer Webseite.
