[1]Maximale Unabhängigkeit durch Eigenverbrauch von Solarstrom zu jeder Tageszeit – das geht nur mit einem Batteriespeicher. Bei der Wahl des Speichersystems muss der spätere Betreiber viele Entscheidungen treffen: AC- oder DC-gekoppelt? Welche Kapazität? Blei- oder Lithium-Technik? Techniklaien stoßen hier schnell an ihre Grenzen. In diesem Blogbeitrag erläutern wir den Unterschied zwischen AC- und DC-Kopplung und klären auf, was es mit dem gern zu Werbezwecken genutzten „Wirkungsgrad“ auf sich hat.
Als Servicetechniker für Speichersysteme [2]höre ich oft die Behauptung: „DC-gekoppelte Speicher haben ein höheren Wirkungsgrad als AC-Systeme und sind deshalb die bessere Technik.“ Diese Aussage ist so pauschal natürlich falsch. Warum, werde ich im Folgenden erklären.
Fakt ist: Einen Wirkungsgrad haben alle Speicher. Das bedeutet, bei der Speicherung geht immer etwas Energie verloren. Hersteller verwenden Angaben zum Wirkungsgrad jedoch zum Teil als Werbeangabe. Hier heißt es für Käufer, genau hinzusehen. Welche Werte werden genannt und welche Aussagekraft haben sie?
Wenn man über Wirkungsgrad spricht, muss man tatsächlich zunächst AC- und DC-Systeme unterscheiden. Ein AC-System wandelt den Gleichstrom vor der Speicherung in nutzbaren Wechselstrom um, bei DC-Systemen wird der von der PV-Anlage produzierte Gleichstrom direkt in der Batterie gespeichert, muss aber vor der Nutzung in Haushalt erst in Wechselstrom umgewandelt werden.
Wandlungsschritte reduzieren
Es wird von einigen Herstellern suggeriert, dass ein DC-System immer bessere Wirkungsgrade aufweise als ein AC-System. Das kann man so aber nicht verallgemeinern. Ziel ist immer, den Wandlungsverlust so gering wie möglich zu halten, also einen möglichst hohen Gesamtwirkungsgrad zu erreichen. Das wird jedoch durch viele verschiedene Faktoren beeinflusst. Zwischen Erzeugung und Nutzung der Energie durchläuft der Strom verschiedene Spannungsstufen. Jeder Schritt hat dabei einen eigenen Wirkungsgrad. Das Ziel ist, möglichst wenige Wandlungsschritte zu haben. Am Ende entscheidet also nicht allein die Spannungsart (DC oder AC) über den Erfolg, sondern die Anzahl der Spannungs-Wandlungsschritte eines Systems.
Wie also sind die Angaben der Hersteller zu interpretieren? Und wie setzt sich der Gesamtwirkungsgrad eines Systems zusammen?
[3]Abb. 1 (Quelle: SMA) zeigt vier verschiedene Speichertypen mit verschiedenen Varianten der Spannungsumwandlung und damit Gesamtwirkungsgraden: Gesamtintegiertes DC-System mit 6 Spannungs-Wandlungsstufen bei Zwischenspeicherung (o.l). Modulares, nachrüstbares AC-System mit 7 Spannungswandlungsstufen bei Zwischenspeicherung (o.r.). Gesamtintegriertes AC-System mit bis zu 11 Wandlungsstufen (u.l.). Gesamtintegriertes DC-System mit bis zu 4 Wandlungsstufen (u.r.). Die Abbildung zeigt, dass AC-Systeme nicht pauschal mit schlechteren Wirkungsgraden ausgestattet sind. Darüber hinaus bieten sie systemspezifische Vorteile wie z.B. Nachrüstbarkeit.
Der Gesamtwirkungsgrad zählt
Ein wirklich aussagekräftiger Wert ist nur ein Gesamtwirkungsgrad. Dieser setzt sich immer aus der Kette mehrerer Wirkungsgrade zusammen. Herstellerangaben beziehen sich oft auf die unterschiedlichsten Wirkungsgrade einzelner Komponenten und haben keinerlei Aussagekraft über die Leistungsfähigkeit eines Systems. Sollte Ihnen allein für die Batterienutzung (inkl. Umwandlung) ein Wirkungsgrad von über 90% angepriesen werden, hinterfragen Sie dies kritisch. Das kann technisch nahezu nicht erreicht werden.
[4]Abb. 2 (Quelle: Installationsanleitung SMA) zeigt am Beispiel eines SMA Sunnyisland-Wechselrichters (aus dem IBC SolStore-Speichersystem [5]) den Verlauf des Wirkungsgrades in Abhängigkeit von der Leistung. In Privathaushalten sprechen wir überwiegend von Leistungen im Bereich von 500 Watt (durchschnittliche Grundlast).
Komponenten passend wählen
Das heißt: Ein Wechselrichter, der seinen optimalen Wirkungsgrad erst bei 3 KW Leistung erreicht, ist für den Einsatz im Privathaushalt denkbar ungeeignet. Er wird im Normalbetrieb dort niemals den angegeben Wirkungsgrad erreichen können. Das gilt für alle verbauten Komponenten.
Entscheidend ist, dass alle Speicherkomponenten so gewählt und angeboten werden, dass sie optimal zum beabsichtigten Verwendungszweck passen. Dazu ist eine individuelle Beratung und Auslegung notwendig. IBC SolStore Systeme sind beispielsweise so dimensioniert, dass sie für den Privathaushalt optimal einsetzbar sind [6].
Tipp: Den allerbesten Wirkungsgrad hat die direkte Nutzung des Sonnenstroms [7]. Der Weg vom Dach direkt in die Steckdose ist immer der kürzeste und verlustfreieste. Erst wenn kein natürlicher Direktverbrauch mehr möglich ist, kommt der Speicher zum Einsatz!