Die Nachfrage nach Speichern wächst. Vor allem die Befreiung von Anlagen mit einer Leistung von bis zu 30 Kilowatt von der EEG-Umlage auf den Eigenverbrauch hat dazu geführt, dass die Anlagen größer geworden sind. „Lag früher die gängige Anlagenleistung für das Einfamilienhaus bei zehn Kilowatt, ist diese inzwischen auf 20 Kilowatt gestiegen“, sagt Dieter Jauch, Produktmanager bei Huawei.
Die größeren Anlagen treiben wiederum die Nachfrage nach Speichern an. Denn der Mehrertrag soll schließlich nicht ins Netz fließen, sondern den eigenen Strombedarf zu einem immer größeren Anteil abdecken. Da kommt der neue Speicher von Huawei gerade richtig. Im gemeinsamen Webinar mit der photovoltaik „Hochvoltspeicher richtig planen und installieren“ hat Dieter Jauch den 180 Teilnehmern den neuen Speicher eingehend erklärt. Gemeinsam mit Franz Lichtner, Vertriebsleiter beim Huawei-Installationspartner Eberwerk, hat er zudem noch dessen Einbindung in die Leistungselektronik-Infrastruktur beschrieben.
Schrittweise erweitern
Der Luna 2000 ist ein DC-gekoppeltes Hochvoltsystem, das an die hohen Ausgangsspannungen der ein- und dreiphasigen Wechselrichter von Huawei angepasst ist. Grundsätzlich besteht der Speicher aus zwei Hauptkomponenten: einem Leistungsmodul und einem Batteriemodul mit fünf Kilowattstunden Speicherkapazität. Die Lade- und Entladeleistung hängt dabei von der Anzahl der Batteriemodule ab, die installiert werden. Mit einem Batteriemodul liegt sie bei 2,5 Kilowatt.
Bis zu 90 Kilowattstunden sind möglich
Ein Leistungsteil kann bis zu drei Batteriemodule mit jeweils fünf Kilowattstunden steuern. Auf diese Weise kann der Installateur modular und relativ einfach einen Speicher von bis zu 15 Kilowattstunden aufbauen. Diese können mit einer Leistung von fünf Kilowatt in die Batterie geladen und entladen werden.
Sollte noch weitere Speicherkapazität benötigt werden, ist ein zweites Leistungsteil notwendig. Dieses ist dann wieder mit drei Batteriemodulen kombinierbar. „Dann steigt die Lade- und Endladeleistung auf zehn Kilowatt“, sagt Franz Lichtner von Eberwerk. „Bis zu zwei Systeme kann der Installateur ohne Parallelschaltbox oder anderes Zubehör miteinander parallel verschalten“, ergänzt Dieter Jauch.
Es ist aber auch möglich, die Speicherkapazität auf bis zu 90 Kilowattstunden zu erweitern. Die Lade- und Entladeleistung steigt dann auf 30 Kilowatt.
Speicher muss zur Solaranlage passen
Damit kann der Installateur den Speicher an die Gegebenheiten vor Ort auslegen. „Die Kapazität richtet sich dabei nach dem Stromverbrauch und dem Lastverhalten des Hauseigentümers“, erklärt Franz Lichtner. „Der Speicher muss natürlich auch zur Anlagengröße passen. Es kann dann sogar durchaus sinnvoll sein eine Solaranlage mit bis zu zehn Kilowatt mit einer Speicherkapazität von 15 Kilowattstunden zu kombinieren.
Natürlich fließen noch weitere Parameter in die Planung der Speicheranlage ein. So können die Solaranlage und die Batterie auch für weitere zukünftige Anwendungen ausgelegt werden, wie beispielsweise die Einbindung einer Wärmepumpe, von Elektroheizstäben oder einer Wallbox.
Erweiterung einfach gemacht
Der Hauseigentümer muss sich aber nicht sofort entscheiden, welche Speicherkapazität er braucht. Denn die Entwickler von Huawei haben die Modularität bis zum Ende gedacht und die einfache Nachrüstung gleich mit eingeplant. „Wir haben einen Energieoptimierer eingebaut. Dieser ermöglicht jederzeit die flexible Erweiterung der Batterie. Denn damit arbeitet jedes einzelne Batteriemodul unabhängig von den anderen“, sagt Dieter Jauch.
Huawei greift für den Energieoptimierer im Luna 2000 auf eine bewährte Technologie zurück, die das Unternehmen schon für die unabhängige Stromversorgung (USV) nutzt. „Denn bei der USV müssen wir eine fast 100-prozentige Verfügbarkeit garantieren“, sagt Jauch. „Das gelingt nicht mit einer zentralen Batterie oder Elektronik. Dazu ist Redundanz notwendig.“
Verschiedene Batterien kombinieren
Denn dann springt eine zweite Batterie ein, wenn die erste bei einem Stromausfall nicht startet. „Dieses System haben wir auch im Luna 2000 umgesetzt“, erklärt der Produktmanager. „Das heißt, wenn ein Batteriemodul schwach wird oder ausfallen sollte, arbeiten die anderen Batteriemodule weiter.“
Außerdem wird dadurch ein optimiertes Laden möglich. Die Batteriemodule können sogar unterschiedliche Ladezustände haben. Denn mit dem Energieoptimierer passen sie sich immer wieder aneinander an. „Im Fehlerfall kann so auch ein Batteriemodul isoliert werden und die anderen Module arbeiten weiter“, erklärt Jauch. Das erhöht auch die Sicherheit des gesamten Speichersystems.
Genau diese Systematik macht sich Huawei auch für die nachträgliche Erweiterung zunutze. So muss das neue Batteriemodul nicht auf einen bestimmten Ladezustand geladen werden, um es auf die bestehenden Modulen abzustimmen. „Das Batteriedesign ist zudem so aufgebaut, dass auch ältere Batteriemodule mit neuen zusammenarbeiten können“, beschreibt Jauch einen weiteren Vorteil. „Die Installateure können sogar Module zusammenschalten, die verschiedene Batteriezellen mit unterschiedlicher Zellchemie enthalten.“
Foto: Wagner Solar
Sicherheitsfunktionen eingebaut
Derzeit setzt Huawei Lithium-Eisenphosphat-Zellen ein. Doch es ist Bewegung bei den Zellherstellern, die Leistungsdichte mit neuen Technologien zu steigern. So wird es in Zukunft möglich sein, die Lithium-Eisenphosphat-Batterie beispielsweise mit einem Batteriemodul zu kombinieren, das NMC- oder Feststoffbatteriezellen enthält. Selbst die Zellkapazität ist nicht entscheidend.
Zudem hat Huawei verschiedene Sicherheitsfunktionen in den Speicher eingebaut – von der Zellebene bis hin zum kompletten System. So sind zum Beispiel auf der Ebene des Batteriepacks mehrere verschiedene Sensoren eingebaut, die permanent die wichtigsten Parameter wie Temperatur, Spannung und Stromstärke messen, um etwaige Fehler sofort zu erkennen. Diese werden an ein Batteriemanagementsystem weitergeleitet, das auf der Ebene des Komplettsystems verbaut ist. Das Managementsystem kann dann das fehlerhafte Batteriemodul isolieren und abschalten.
Passt in die kleinste Ecke
Das komplette System ist zudem nach VDE-AR-E 2510-50 zertifiziert. Das ist die derzeit gültige Norm für die Sicherheitsanforderungen an stationäre Batteriespeichersysteme. Der Speicher erfüllt auch die Anforderungen an die Schutzklasse IP66. Er ist also staubgeschützt und kann sogar im Freien installiert werden. „Doch der optimale Temperaturbereich für den Speicher liegt bei minus 20 bis plus 55 Grad Celsius“, erklärt Dieter Jauch. „Ich empfehle, den Speicher immer in diesem Bereich zu betreiben. Denn dort fühlt er sich am wohlsten, was die Haltbarkeit verlängert.“
In der Regel steht ein Speicher ohnehin im Keller oder Haustechnikraum. Dort braucht er wenig Platz. Denn mit seinen 15 Zentimetern Tiefe passt er auch in eine kleinere Ecke oder kann hinter einer Tür installiert werden. Bei der Montage müssen allerdings zwei Handwerker anpacken, um die Batteriemodule mit ihren 50 Kilogramm pro Stück in den Keller zu transportieren oder übereinanderzustapeln.
Module mit Kabeln verbunden
Die Handwerker müssen zunächst eine Bodenplatte verlegen, auf der das gesamte Speichersystem in der Waage steht. Danach stellen sie die einzelnen Batteriemodule aufeinander und sichern sie mit seitlichen Verbindungsstücken. Den oberen Abschluss bildet das Leistungsteil, das mit seinen zwölf Kilogramm erheblich leichter ist.
Huawei hat absichtlich auf eine integrierte Steckverbindung der einzelnen Batteriemodule und des Leistungsteils verzichtet, sondern greift auf Kabel zurück. „Denn so sind wir zukunftssicher, wenn sich die Bauform ändern sollte“, begründet Dieter Jauch die Lösung. Der Handwerker kann im Falle einer späteren Speichererweiterung einfach das neue Modul auf das schon vorhandene stapeln und es mit dem anderen Batteriemodul verbinden, ohne darauf achten zu müssen, dass irgendwelche Steckverbindungen auch zueinander passen.
Speicher in der App starten
Huawei nutzt Kabel mit gängigen MC4-Steckern, um die Module untereinander und mit dem Leistungsteil zu verbinden. Diese sind im Lieferumfang schon enthalten. Auch die Verbindung zum Wechselrichter erfolgt mit MC4-Steckern, die Huawei schon mitliefert. Der Handwerker braucht nur noch ein Kabel und eine Crimpzange, um die Leitung in der richtigen Länge herzustellen. Dabei rät Dieter Jauch, dass der Speicher nicht weiter als zehn Meter vom Wechselrichter entfernt stehen sollte.
Danach installiert der Handwerker noch die Kommunikationsleitung – sowohl die interne als auch die Kommunikation mit dem Wechselrichter über RS485 – und kann die Batterie in Betrieb nehmen. Dies macht er in der Fusionsolar-App von Huawei über den WLAN-Hotspot, der im Wechselrichter integriert ist.
Dadurch braucht der Installateur kein Internet, um die Batterie zu starten. „Er sollte die App vorher im Büro, wo er WLAN hat, kurz öffnen. Denn dann aktualisiert sich die App und zieht sich die neueste Firmware, die der Handwerker dann vor Ort gleich aufspielen kann“, sagt Dieter Jauch.
Daten werden bei Paris abgelegt
Danach ist die Batterie auch im Fusion-Solar-Portal von Huawei zu sehen. Hier kann der Handwerker und auch der Kunde den jeweiligen Betriebszustand des Speichers sehen. Die Daten bleiben dabei in Europa. Denn der Server von Huawei, auf dem die Daten aller Wechselrichter und damit auch der Speicher abgelegt werden, steht in der Nähe von Paris.
Der Speicher kann mit allen ein- und dreiphasigen Wechselrichtern von Huawei der L1- und M1-Serie betrieben werden. Dabei ist es sogar möglich, diese in einem Gesamtsystem mit anderen Wechselrichterserien von Huawei zu kombinieren, solange die Batterie an einem L1- oder einem M1-Gerät angeschlossen ist.
Einphasiger Notstrom möglich
Mit dem Speicher und einer zusätzlichen „Backup-Box“ kann der Installateur sogar eine unabhängige Stromversorgung realisieren – allerdings nur einphasig. „Dann hat der Hauseigentümer einen Notstromausgang, den er einsetzen kann, wenn das Netz ausfällt“, erklärt Dieter Jauch. Innerhalb von maximal drei Sekunden schaltet das System dann vom Netz- in den Inselbetrieb.
Gemeinsam mit der Batterie wird das ganze System sogar schwarzstartfähig. Bei einem Netzausfall kann der Speicher auch in der Nacht den Wechselrichter mit Energie versorgen.
Lange autark bleiben
Dieser kann so in Kombination mit der Backup-Box ein Inselnetz aufbauen. Er kann so über einen längeren Zeitraum autark bleiben. „Denn grundsätzlich versorgt die Photovoltaikanlage zunächst die Stromverbraucher im Haus. Wenn aber ein Überschuss vorhanden ist, wird die Batterie wieder geladen“, erklärt Franz Lichtner. „Wenn die Photovoltaikleistung wieder zurückgeht, wird die Energie aus der Batterie genommen.“
Foto: Bettina Mayer
