RE Regenerative Energien

12 RE 6 | 2012
Photovoltaik » Speicherung
Displayansicht Conergy-Sonnenspeicher: Übersicht der Energieflüsse
eignet, da hier lediglich ein Batteriespeichersystem
ans Hausnetz angeschlossen
werden muss. Allerdings muss auch in
diesem Fall noch ein zusätzliches effizientes
Energiemanagementsystem das Zusammenspiel
zwischen Wechselrichter
und Batteriespeichersystem regeln.
Bei AC-Systemen unterscheidet man weiterhin
zwischen Voll- und Nulleinspeisern.
Volleinspeiser speisen ins öffentliche Netz.
Allerdings bestehen die Netzbetreiber
in der Regel auf einen kostenpflichtigen
Ausbau des Netzanschlusses, da dieser
die gleichzeitige Einspeisung der PV-Anlage
und des Speichersystems gewährleisten
muss.
Nulleinspeiser vermeiden diesen kostspieligen
Mehraufwand, indem sie keine
Leistung ins Netz einspeisen. Allerdings
können sie keinen bilanziellen Eigenverbrauch
realisieren. Sie können nur Lasten
bedienen, die an derselben Phase angeschlossen
sind. Was bei einphasigen Geräten
zu einer deutlich geringeren Eigenverbrauchssteigerung
führt.
Eine zweite Topologie, die sich ebenfalls
für eine Nachrüstung eignet, ist der Anschluss
der Batterie auf der Solargeneratorseite,
zwischen Modulen und Wechselrichter.
Auch hier gelten zunächst
dieselben Einschränkungen wie beim AC-
System: Das heißt, es muss ein Energiemanagementsystem
installiert werden,
welches beide Systeme miteinander koordiniert.
Weiterhin kann die Leistung des MPP-Trackers
unter der zusätzlichen Einwirkung
des Batterieladereglers leiden, da dieser
eine Kombination aus Batterie- und Solarspannung
misst und regelt. Trotz dieser
Nachteile ist der Gesamtwirkungsgrad
eines solchen Systems rund 5 % höher als
der von AC-gekoppelten Systemen.
Die dritte Alternative ist die der Anbindung
der Batterie direkt auf dem internen
Zwischenkreis des Wechselrichters. Dieses
Anschlussverfahren bedeutet zwar einen
relativ hohen Integrationsgrad, was eine
Nachrüstung von sogenannten „Altanlagen“
nicht ermöglicht, allerdings hat eine
solche Topologie auch entscheidende
Vorteile: Zum einen ist der Wirkungsgrad
wesentlich höher als bei einer AC-
Anbindung. Des Weiteren erlaubt dieser
integrierte Ansatz zusätzliche Effizienzsteigerungen.
So kann beispielsweise der
Batterieladeregler dazu verwendet werden,
den Zwischenkreis des Wechselrichters
so zu stabilisieren, dass dieser stets
im optimalen Arbeitspunkt arbeitet.
Der Sonnenspeicher
Bereits vor vier Jahren starteten erste Forschungsprojekte,
um entsprechende solare
Speichermöglichkeiten zu entwickeln
wie beispielsweise das Forschungsprojekt
„Sol-Ion“, an dem neben der bis zum
Frühjahr 2012 zur Conergy-Gruppe gehörenden
Entwicklerschmiede Voltwerk
Electronics unter anderem das Fraunhofer
Institut sowie der französische Batterie-Hersteller
Saft beteiligt waren. Die
Entwicklerteams um Teamleiter Dr. Armin
Schmiegel loteten zunächst einmal Anforderungen
an einen Sonnenspeicher mit
den vorhandenen Speichertechnologien
aus. Als Weiterentwicklung aus diesem
Projekt entstand der Conergy-Sonnenspeicher.
Dieses System wurde speziell für
die Steigerung von Eigenverbrauchsanteil
und eigenem Strombedarf entwickelt.
Die Analysen zeigten, dass neben der Verwendung
einer Lithium-Ionen-Speichertechnologie,
eine optimale Anbindung
der Batterie sinnvoll ist. Daher entschied
man sich für eine Anbindung der Batterie
an den internen Zwischenkreis des
Wechselrichters. Deshalb ist der daraus
entwickelte Sonnenspeicher „intelligent“:
das System analysiert sekundengenau
den Anlagenertrag, den Verbrauch im
Haushalt sowie den Ladezustand des
Akkus. So optimiert das System die Energieflüsse,
steigert die Effizienz, wählt automatisch
die günstigste Option – und
stellt zudem die Langlebigkeit des Akkus
sicher. Der Batterieladeregler lädt so die
von der Solaranlage produzierte Energie
direkt aus dem Gleichstrom-Zwischenkreis
(DC-Link) des Wechselrichters. So
sorgt er dafür, dass der Gleichstrom direkt
und mit minimalen Umwandlungsverlusten
im Akku gespeichert wird. Zum Vergleich:
Andere Geräte am Markt wandeln
systembedingt den Strom auf dem Weg
in die Batterie bereits zweimal um – von
Gleichstrom in Wechselstrom und zurück.
Durch den DC-Kreis benötigt das System
keine zwei Wechselrichter. Dadurch ergibt
sich beim Sonnenspeicher der wesentlich
höhere Systemwirkungsgrad von 85 bis
zu 92 %.
Mit seiner Nennleistung von 5 kW sowie
der Speicherkapazität von 8,8 bis zu
13,2 kWh ist der Sonnenspeicher in drei
unterschiedlichen Größen für einen Vier-
Personen Haushalt ausgelegt und damit
einer der größten Speicher am Markt. Bei
der Anlagengröße gibt es jedoch keine
Grenzen, es können theoretisch weitere
Wechselrichter parallel geschaltet werden.
Der „Sonnenspeicher“ befindet sich
derzeit in der Testphase und wird unter
Realbedingungen im Einsatz geprüft, bevor
dann Ende 2012 der Weg frei ist für
Sonne mitten in der Nacht. Die Markteinführung
erfolgt voraussichtlich im Laufe
des 4. Quartals 2012.
Antje Stephan, Conergy AG
Dr. Armin Schmiegel,
Voltwerk Electronics GmbH