Das Enphase System im IBC SOLAR-Test_Teil I

„Das ist ja ganz einfach!“ – so das Fazit eines IBC SOLAR Kollegen beim Aufbau unserer kleinen Enphase Labor-Testanlage. Ja, die Enphase Speicher können so einiges. Die Einfachheit des Systems war für IBC SOLAR jedoch einer der Hauptgründe, warum es Ende April neu in das Portfolio aufgenommen wurde. Aber was macht das System eigentlich so besonders und wie gestalten sich der Aufbau, die Inbetriebnahme und der Betrieb eines Enphase PV-Systems mit dem neuen Encharge Speicher? Genau das wollen wir in dieser zweiteiligen Blogserie näher beleuchten. Soviel vorweg: Für den Testaufbau haben wir ein Stringsystem unseres Kollegen auf ein Enphase System inklusive des neuen Encharge Speichers umgerüstet. Doch erstmal zu den Grundlagen und den einzelnen Komponenten:

Die Besonderheiten von Enphase

Ein Enphase System unterscheidet sich im Aufbau deutlich von einem „herkömmlichen“ Stringsystem. Anstatt eines zentralen Wechselrichters bekommt jedes PV-Modul einen eigenen kleinen Wechselrichter. Die Montage erfolgt hierbei an der Unterkonstruktion oder am Modulrahmen, unterhalb der Module. Die Vorteile hierbei liegen auf der Hand:

• Bei Ausfall eines Moduls/Wechselrichters ist nicht gleich die komplette Anlage betroffen, sondern nur das einzelne Modul
• Die Leistungserfassung und -visualisierung erfolgt modulbasiert
• Keine DC-Hochspannung auf dem Dach: Die Verkabelung der Wechselrichter untereinander erfolgt bereits mit 230V AC Technik
• Weniger Platzbedarf im Technikraum des Hauses. Zudem sind keinerlei Lüftergeräusche oder ähnliches im Haus zu hören
• Bei einer Teilverschattung des PV-Generators werden nur die betroffenen Module in der Leistung reduziert, nicht der komplette String

Dabei bleibt die Anlage durch eine Parallelschaltung von weiteren Modulwechselrichtern problemlos lebenslang erweiterbar. Es ist also eine zukunftssichere Investition für den Kunden, auch wenn z.B. später noch das Garagendach als PV-Fläche hinzukommt.

Durch das modulare Konzept des Systems können nahezu beliebige Anlagengrößen mit Enphase realisiert werden. Dazu werden nur wenige verschiedene Komponenten benötigt.

Die Komponenten unseres Enphase Testsystems

Die eigentlichen Wechselrichter sind die IQ7 Geräte, die es aktuell in vier verschiedenen Leistungsklassen gibt. Da in unserer Beispielanlage unterschiedlich starke PV-Module verbaut sind, kommen hier die Wechselrichtertypen IQ7 und IQ7+ zum Einsatz.

Auf AC Seite verbindet man die Wechselrichter mit dem vorkonfektionierten Q-Cable, das es in einer einphasigen und in einer dreiphasigen Variante (je nach Anlagengröße) gibt. Darüber hinaus gibt es unterschiedliche Q-Cable Varianten, je nach gewünschtem Steckerabstand. Da unsere Beispielanlage eine Generatorleistung von 9,6kWp besitzt, ist hier eine dreiphasige Auslegung nötig.

Aufgrund dessen, dass in den Wechselrichtern keine beweglichen Teile verbaut werden, ist zur Einhaltung der VDE-AR 4105:2018 noch das sogenannte Q-Relais als Netz- und Anlagenschutz im System notwendig. Dieses wird auf der Hutschiene in der Unterverteilung montiert. Da wir dreiphasig aufbauen und eine Encharge 10T-Batterie anbinden wollen, sind zwei dreiphasige Q-Relais eingeplant.

Das Gehirn der Anlage ist der Enphase Envoy S metered. Auch dieses Gerät ist für eine Montage auf der Hutschiene vorgesehen und übernimmt in der Anlage die folgenden Aufgaben:

• Datengateway zwischen den Mikrowechselrichtern und der Enphase-Cloud
• Zentrale Parametrierung der Mikrowechselrichter (beispielsweise mit dem passenden Gridcode)
• Leistungsmessung (Erzeugung und Verbrauch) und basierend auf den Messdaten Realisierung einer ggf. vorhandenen Einspeiseregelung (beispielsweise Umsetzung der 70% Regelung in Deutschland)
• Zukünftig auch Schnittstelle für den Anschluss eines Rundsteuersignalempfängers

Als Neuheit wird bei dieser Anlage erstmalig für IBC SOLAR die neue Encharge 10T Speicher von Enphase verbaut. Bei ihr handelt es sich um eine 10,5kWh Batterie mit LFP Zellen, die per AC an das Hausnetz angebunden wird. Auch in der Batterie kommen Enphase Mikrowechselrichter zum Einsatz (schon die nächste „IQ8“ Generation). Die Batterie besteht aus einer Wandhalterung, drei 3,5kWh Batteriemodulen, Verbindungskabel und aus einer Verkleidung. Sie wird serienmäßig einphasig an das Hausnetz angeschlossen. Ein dreiphasiges Anschlussset ist in Vorbereitung.

Die Kommunikation des Envoy mit der Batterie erfolgt mittels Zigbee-Funkprotokoll. Hierfür ist das sogenannte COMMS-Kit erforderlich, das wir per USB Anschluss an den Envoy anschließen.

Die Batterie hat aus unserer Sicht den Vorteil einer reibungslosen Integration mit dem Enphase System. Darüber hinaus sticht die flache Baugröße und das modulare Konzept hervor. Die Anlage kann lebenslang mit weiteren Enphase Batterien erweitert werden, sobald die Ansprüche beim Anlagenbesitzer steigen. Darüber hinaus ist ab Ende des Jahres der Aufbau eines Backupsystems mit der kommenden Enpowerbox möglich.

Die AC Anbindung ist im Hinblick auf Erweiterbarkeit und Modularität zwar ein Vorteil, das System erreicht aber nicht ganz so gute Wirkungsgrade wie hochwertige Hybridwechselrichter-Speicher-Kombinationen. In unseren Augen ist die angegebene Rountrip Efficiency von 89 Prozent aber für ein AC System sehr gut.

Darüber hinaus ist bei der Montage etwas mehr Verkabelungsaufwand nötig, als z.B. bei der DC-Lösung von BYD. Der Testaufbau zeigt aber auch: Die Installationszeit ist trotzdem erfreulich kurz und die Inbetriebnahme gestaltet sich sehr unkompliziert.

Soviel also zu den Hintergrundinformationen und den Komponenten. Im nächsten Beitrag erzählen wir Ihnen alles über die Montage und Inbetriebnahme des Testaufbaus und geben ein Fazit….übrigens hat das Encharge-Speichersystem in diesem Jahr den ees Award (electrical energy storage) gewonnen und gehört damit zu den drei innovativsten Produkten in 2021.

Autor: Thomas Lehnert, Product Manager Power Solutions