Praxistipps für die Speicherintegration

Dieser Artikel erschien 2013. Die Tipps und Techniken können möglicherweise veraltet sein.

Sunny Island – Eigenverbrauchsoptimierung auf allen Phasen

 

Batteriespeicher entlasten die öffentlichen Stromnetze und machen Anlagenbetreiber unabhängig von steigenden Strompreisen. Größtes Hindernis bei der Anschaffung bisher: die hohen Investitionskosten. Seit 1. Mai 2013 erhalten Betreiber, die sich für ihre Solarstromanlage auf dem eigenen Dach einen Batteriespeicher zulegen möchten, einen Zuschuss vom Staat. Das wird den Speichereinsatz beflügeln. Und das Fachhandwerk vor neue Aufgaben stellen.

In diesem Beitrag gibt unser Experte Martin Rothert einige Praxistipps, die Installateuren die Einbindung von Speichern erleichtern sollen. Als Abteilungsleiter des Produktmanagements Battery Inverter Technology bei SMA und Sprecher der Arbeitsgruppe Solarstrom-Speicher des Bundesverbandes Solarwirtschaft ist Martin überzeugt: Praxiswissen und richtige technische Standards werden den Einsatz von Speichern erfolgreich machen.

 

Martin Rothert

Martin Rothert

Martin, worauf kommt es bei der Planung eines Speichersystems an?

Speichersysteme müssen sorgfältig geplant werden, um sicher und zuverlässig arbeiten zu können. Man sollte sich auf jeden Fall im Vorfeld ein genaues Bild machen: Soll das System in eine neue oder eine bestehende PV-Anlage integriert werden? Hat der Kunde ausreichend Platz für ein Speichersystem? Erfüllt das gewählte System die Speicherfördervoraussetzungen und ist es mit der Anwendungsregel VDE AR 4105 kompatibel? Welche Anforderungen gelten laut Hersteller an den Aufstellungsort? Man denke hier zum Beispiel an ausreichend Belüftung für Bleibatterien und daran, dass es alle Batterien lieber kühl (15–20°C) als zu warm (>30°C) mögen. Darüber hinaus sollten alle Systeme möglichst nahe am Hausanschlusskasten aufgestellt werden, denn hier wird das System elektrisch angeschlossen und die Netzaustauschleistung gemessen.

 

Was ist bei der Integration in bestehende PV-Anlagen zu beachten?

Um die Speicherförderung nutzen zu können, muss die PV-Anlage nach dem 31.12.2012 installiert worden sein und der Speicher muss mehr als 6 Monate später als die PV-Anlage eingebunden werden. Aus technischer Sicht sollte der Fachhandwerker klären, mit welchem Speichersystem der vorhandene PV-Wechselrichter kompatibel und ob diese Kombination dann auch förderfähig ist. Generell eignen sich vor allem die AC-gekoppelten Systeme für die Nachrüstung, denn hier kann meist der vorhandene PV-Wechselrichter weiter genutzt werden.

 

Ist eine Einbindung des Speichers auf der AC-Seite grundsätzlich vorteilhafter?

Die AC-Kopplung ist vor allem flexibler und einfacher nachrüstbar. Aber auch DC gekoppelte Systeme haben Vorteile: Deshalb werden wir neben unserem SMA Flexible Storage System für die AC-Kopplung ab Ende des Jahres auch das SMA Integrated Storage System mit unserem neuen Sunny Boy Smart Energy für die DC-Kopplung anbieten. Gute DC-Systeme haben weniger Energiewandlungstufen als AC-Systeme. Dadurch können sie eine höhere Effizienz und auch geringere Kosten erreichen. Nutzt man diese Vorteile zusammen mit einer höheren Integration – Batterie, Laderegler für die Batterie und Wechselrichter in einem Gehäuse – bekommt man eine extrem effiziente und kostengünstige Speicherlösung, die zusätzlich noch mit den geringsten möglichen Installationsaufwendungen punktet. Wie bei unserem Sunny Boy Smart Energy. Einziger Nachteil: die Flexibilität ist deutlich geringer.

 

Was spricht gegen eine DC-Kopplung?

Maximale Effizienz und geringste Kosten kommen vor allem dann zum Tragen, wenn die PV-Eingangsspannung, die Batteriespannung und die Netzspannung auf einem sehr ähnlichen Niveau liegen. Hierfür müsste die Batteriespannung aber um die 400 V liegen. Da Batterien aber mit höherer Spannung spezifisch teuer werden – kleinere Zellen und dafür mehr Zellen in Reihe – werden die Kostenvorteile bei der Leistungselektronik sehr schnell durch die Kostensteigerungen bei der Batterie aufgehoben. Derzeit sind Batterieverbände mit 48 V DC am üblichsten und damit in der Regel auch am kostengünstigsten. Bei dieser Batteriespannung wird für die Spannungsanpassung sowohl im AC-System wie im DC-System ein Transformator benötigt. Da sich aber eine DC-Spannung nicht direkt mit einem Transformator hochsetzen lässt, wird hier in DC-Systemen erst ein DC/AC-Wandler, dann ein Trafo und danach ein Gleichrichter benötigt. So kann der Speicher anschließend in den Zwischenkreis des PV-Wechselrichters eingekoppelt werden. Damit sind in DC-Systemen oft mehr Wandlungsstufen notwendig, als in einem effizienten AC-System. Zudem bedeutet eine höhere Integration auch immer einen Verlust an Flexibilität. Ich muss mich auf ein bestimmtes Verhältnis der Eingangsleistung für die Batterie und die PV-Anlage festlegen. Damit lassen sich aber in der Regel keine Systeme aufbauen, die sehr große PV-Anlagen mit einem kleinen Speicher verbinden oder umgekehrt.

 

SMA Smart Home flexible storage mit dem neuen Sunny Island 6.0H Wechselrichter

SMA Smart Home Flexible Storage mit dem neuen Sunny Island 6.0H Wechselrichter

Um auf das SMA Flexible Storage System zu kommen: Entspricht es den Anforderungen der Speicherförderung?

Ja, das SMA Flexible Storage System erfüllt die Fördervoraussetzungen. Wichtig ist natürlich, dass das System mit einer Batterie kombiniert wird, die ebenfalls die Fördervoraussetzungen erfüllt.

 

Welche Batterietechnologien können mit dem Sunny Island betrieben werden?

Mit dem Sunny Island können alle Bleibatterien genutzt werden – wobei wir verschlossene Gel-Batterien empfehlen. Zusätzlich können spezielle Lithium-Ionen-Batteriesysteme von LG-Chem, Sony, Samsung und Akasol, Dispatch und Saft eingesetzt werden.

 

Wie bestimme ich die Größe des Batteriespeichers?

Wenn es um die Auslegung des Speichers geht, ist vor allem der Stromverbrauch des Haushalts wichtig, weniger die Größe der PV-Anlage. Dabei sollte die nutzbare Kapazität in Kilowattstunden nicht viel größer sein als der Jahresstromverbrauch in Kilowattstunden geteilt durch 1.000. Das bedeutet: bei einem Verbrauch von 5.000 kWh brauchen wir eine nutzbare Speichergröße von 5 kWh. Kleinere Speicher sind durchaus sinnvoll – vor allem bei Lithium-Ionen-Batterien, die in der Regel zyklenfester sind als Bleibatterien. Der zusätzliche Nutzen bei deutlich größeren Speichern ist hingegen sehr gering.

In Abhängigkeit von Stromverbrauch und PV-Anlagengröße kann der Installateur dann sowohl die Eigenverbrauchsquote als auch den Autarkiegrad bestimmen. Für SMA Systeme wird dies im Planungsleitfaden sehr gut beschrieben.

 

Der Sunny Island wird nur auf einer Hausphase angeschlossen. Wie wird die Steuerung der anderen beiden Phasen übernommen?

Die Steuerung läuft auch bei dem einphasigen Sunny Island-System immer über die Summe der Netzaustauschleistung. Diese muss mit einem kompatiblen Zähler, wie zum Beispiel dem SMA Energy Meter, erfasst werden. Der Sunny Island lädt oder entlädt dann mit der entsprechenden Leistung, so dass die Netzaustauschleitung in der Summe über alle drei Phasen null ergibt. So zählt der Abrechnungszähler weder einen Verbrauch noch eine Erzeugung. Diese Regelung wird nur dann eingeschränkt, wenn die Batterie voll oder leer ist, oder die zulässige Leistung des Sunny Island im Netzparallelbetreib von 4,6 kVA überschritten wird.

 

Wo finden Fachhandwerker weitere Informationen zur Speicherintegration?

Ich kann jedem unseren Planungleitfaden empfehlen. Er erläutert die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Eigenverbrauchserhöhung, geht detailliert auf die Auslegung dieser Systeme ein und enthält viele Planungshilfen. Außerdem berücksichtigt er die Kompatibilität mit PV-Wechselrichter und Zähler und zeigt welche SMA- und sonstige Komponenten (Leistungsschutzschalter, Fehlerstromschutzeinrichtungen) für die Installation notwendig sind.

 

Martin, vielen Dank für das Gespräch.

Zum Planungsleitfaden SMA SMART HOME – Die Systemlösung für mehr Unabhängigkeit (PDF)

 

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21 Kommentare
  1. Jörg H. sagte:

    Hallo Martin,

    wir betreiben seit ein paar Tagen unsere neue PV-Anlage, bestehend aus 37x Sunpower X21-345 und einem Tripower 12000TL-10.
    Leider erzeugen wir unser Warmwasser durch elektronisch geregelte Durchlauferhitzer (max. 21 kW) und es ärgert, wenn man auch bei höchstem Sonnenertrag (heute z.B. über 11 kW Leistung) beim Duschen noch „zukaufen“ muss. Aus den Druchlauferhitzern resultiert auch ein wesentlicher Teil unseres Jahresverbrauchs von gut 7000 kWh (4 Personen).

    Geplant ist die Erweiterung durch eine Batterieanlage, nach Meinung unseres Installateurs nach einem Jahr Beobachtung.
    Addieren sich die Leistung des Wechselrichters und die Leistung des Sunny Island, so dass man auch mehr als die aktuelle PV-Leistung kurzzeitig abrufen kann?
    Kann man auch zur Eigenverbrauchsoptimierung drei Sunny Island verwenden, die wie bei der Insellösung jeweils auf eine andere Phase geschaltet werden? So könnte man ja schon mit 3x6kW die Durchlauferhitzer fast komplett speisen, zumal ich bei dem moderneren Gerät die Leistung begrenzen kann. Durch Durchflussregelung gibt es trotzdem noch heißes Wasser mit beliebiger Temperatur.
    Sind da weitere Entwicklungen bis Mitte 2014 zu erwarten?

    Antworten
    • Gerrit Naß
      Gerrit Naß sagte:

      Hallo Jörg,

      durchaus. Die Leistung vom Sunny Island kann zusätzlich zur PV-Leistung mit bereitgestellt werden. Voraussetzung entsprechender positiver Ladezustand (SOC) der Batterien und Verbrauch im Haushalt.
      Ab vorrausichtlich Januar 2014 werden wir die Möglichkeit haben z.B. 3 x SI6.0H oder 3 x SI8.0H als dreiphasige Lösung anzubieten. Bei der Nutzung von 3 x SI8.0H könnten zusätzlich 18kVA aus den Batterien bereitgestellt werden. Somit wäre auch eine Vollversorgung des Durchlauferhitzers theoretisch möglich.

      Ich hoffe dir weitergeholfen zu haben?!

      Sonnige Grüße
      Gerrit

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  2. Eberhard J. sagte:

    Ich werde im Januar 2014 eine Süd-West-PV-Anlage mit 3,7+2,4 kWp installiert bekommen, mit einem Sunny Boy 5000TL-21. Jetzt lese ich von der Möglichkeit ihrer Speicherintegration, bzw. den Sunny Boy Smart Energy und stelle mir die Frage, ob ich noch warten soll, da ja Ende 2013 der Sunny Boy mit integriertem Speicher auf den Markt käme. Das hängt natürlich zum einen entscheidend am Preis und Termin der Einführung und zum anderen ob man dafür auch den funkenden SHM bräuchte?
    Auf den SHM habe ich genau aufgrund dieser Repeater-Funktionen verzichtet, schliesslich hatte ich ja extra in fast jedes Zimmer Netzwerkkabel legen lassen um die Strahlenbelastung zu reduzieren, zum anderen dämmt der Beton recht gut die WLAN-Funktionen.
    Für eine kurzen Tip, ob man noch warten sollte oder ob der SMA Integrated Speicher auch ohne SHM gwie ich damit umgehen kann, wäre ich dankbar.
    Vielen Dank!
    Eberhard

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    • Christian Höhle
      Christian Höhle sagte:

      Hallo Eberhard,

      de Home Manager funkt nur, wenn du Funksteckdosen benutzt. Der Sunny Boy Smart Energy kann direkt per Ethernet mit dem Home Manager kommunizieren und funkt dann selbst nicht, wenn du die Bluetooth NetID auf 0 drehst.
      Damit kannst du den Sunny Boy Smart Energy auch für 60% Abregelung mit Eigenverbrauchsberücksichtigung ohne funk nutzen.

      Ich hoffe, das hilft dir ein Stückchen weiter…

      Sonnige Grüße,
      Christian

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      • Eberhard J. sagte:

        Hallo Christian,
        ist der Sunny Boy Smart Energy denn schon verfügbar oder muss ich da noch warten, bzw. wie bekomme ich da weitere Informationen?
        Der demnach dafür offenbar nötige Home Manager scheint also nötig zu sein. Ich hätte sonst auf diesen verzichtet, da ja ausser der Abregelung bei fehlenden Funksteckdosen [NB: gibt es Netzwerksteckdosen?] er keinen Mehrwert (aber Mehrpreis) im Vergleich zum Webconnect-Modul hat, v.a. wenn ich einen Sunny Boy ohne Smart Energy jetzt installiert bekomme?
        Deshalb die Frage, ob der Smart Energy verfügbar ist?
        Es wäre einfach doof wenn nächste Woche der Solateur auf der Matte steht und übernächste Woche wäre der Smart Energy verfügbar…
        Besten Dank,
        Eberhard

  3. Kneider Hartmut sagte:

    Hallo Frau Nähr,

    nachdem ich ich schon meine Warmwasseraufbereitung mit dem SHM betreibe, plane ich im kommenden Jahr die Einrichtung eines Speichers. Ich wollte mir Ihren Planungsleitfaden downladen, geht aber nicht. Haben Sie diesen vom Server genommen ?

    Sonnige Grüße aus Uckerland

    H. Kneider

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  4. Timo sagte:

    Im Sommer kommt Tesla mit der Powerwall auf den Markt. Wird es möglich sein diesen Speicher in eine SMA Anlage zu integrieren?

    Antworten
    • Leonie Blume
      Leonie Blume sagte:

      Hi Timo,

      Tesla hat seine Powerwall durch gute Öffentlichkeitsarbeit hervorragend positioniert und die ganze Qualität der Reputation der Marke in die Waagschale geworfen. Die Powerwall ist – wie schon der Sunny Boy Smart Energy von SMA und weitere Systeme im Hausspeichermarkt – eine Hochvoltlösung, allerdings ohne integrierte Systemtechnik. Tesla bestätigt damit einen erwarteten Trend, dass neben den weit verbreiteten und kostengünstigen Speichern auf Niedervolt-Ebene auch Hochvoltlösungen direkt aus der Automotive-Anwendung Eingang in den Markt finden. Der Vorteil einer solchen Lösung besteht in der grundsätzlich kostengünstigeren Leistungselektronik. Dieser Vorteil geht allerdings zu Lasten einer komplexeren Batteriearchitektur.
      Zu deiner Frage: Mit unserer „Allzweckwaffe“ für verschiedenste Batterietechnologien, dem Sunny Island, lässt sich die Batterie nicht kombinieren, da der von Tesla genannte Spannungsbereich mit diesen Produkten nicht kompatibel ist. SMA verfolgt aber von Anfang an den Weg der Hochvolt-Batterieintegration, wie beim Sunny Boy Smart Energy umgesetzt. Eine Integration in gleicher Qualität wie beim Smart Energy lässt sich allerdings mit der Tesla-Batterie nicht erzielen, da das Batteriepack eben offen angeboten und nicht an die Leistungselektronik angepasst werden kann.
      Wir sind aber auch in Zukunft in intensiver Zusammenarbeit mit namhaften Batterieherstellern aus verschiedensten Marktsegmenten und bestrebt, die beste, modernste und effizienteste Batterietechnologie einzusetzen. Das schließt auch den Trend zu Automotive-Batterien in Hochvolt-Technologie mit ein.

      Viele Grüße
      Leonie

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      • Michael sagte:

        Hallo, ich ich habe aktuell ein Angebot auf dem Tisch welches mit ca. 30 260 Watt Modulen und einem STP 7000TL bei einer Ost/West Ausrichtung realisiert werden soll.

        Nach ca. einem Jahr möchten wir gerne eine Powerwall nachrüsten. Hat sich an der Ausgangssituation etwas geändert ….?

      • Lucas Unbehaun sagte:

        Hallo Michael,

        unser Sunny Boy Storage ist weiterhin mit der Tesla Power Wall kompatibel, auch mit der neuen zweiten Generation. Bezüglich der konkreten Planung raten wir dir wenn es soweit ist mit unserem Solarfachpartner in Kontakt zu treten.

        Viele Grüße, Lucas

  5. max. enzensberger sagte:

    hallo, ich besitze seit 06.2012. eine pv-anlage mit 10,47 KW, auf 2 wechselrichter verteilt. was bitte benötige ich außer laderegler u. gelbatterie um solarstrom speichern zu können. umklemmen wäre kein
    problem ! d a n k e , m.f.g. maximilian enzensberger.

    Antworten
    • Julia Stunz sagte:

      Hallo Maximilian,
      für deine Anlage empfiehlt sich ein Sunny Island, welcher sowohl die Batterien verwaltet als auch als Netzsteller einspringen kann; beispielsweise bei Stromausfall.
      SMA wird Anfang März ein neues Produkt an den Markt bringen. Weitere Informationen folgen Ende diesen Monats.
      Behalte also am besten unseren Blog und unsere Homepage im Auge.

      Für konkrete Planungsanfragen stehen unsere SMA Solar Fachpartner zur Verfügung.

      Viele Grüße
      Julia

      Antworten
  6. Sebastian Wörner sagte:

    Guten Tag zusammen

    Ich bekomme demnächste eine PV-Anlage mit 6,4kWp.
    Diese hängt an einem SUNNY TRIPOWER 6000TL-20.
    Hinzu kommt ein Mercedes Energiespeicher 5.0 mit 4,6kWh. Welchen Sunny Island würden Sie empfehlen?

    Vielen Dank und viele Grüsse

    Sebastian Wörner

    Antworten
    • Annika Linke
      Annika Linke sagte:

      Hallo Sebastian, mit deiner Frage solltest du dich an deinen Anlagenplaner bzw. Installateur wenden. Der kann dir sicher weiterhelfen. VG, Annika

      Antworten
  7. Bernd Röske sagte:

    Meine seit 2013 bestehende 6.02 kwp Anlage in Ost/West-Ausrichtung wird über 2 Strings an einer Sunny Boy 4000TL-21 betrieben. Nun würde ich gern eine Speicherlösung in der Größenordnung 4-6 kwh hinzufügen. Gibt es da Lösungen die den bestehenden Wechselrichter beibehalten oder würde das immer auf einen Wechsel des Wechselrichters hinauslaufen? Letztlich ist das eine Kostenfrage und bei Austausch des Wechselrichters würde ich (vermutlich) alle gespeicherten Daten im Sunnyportal verlieren. SMA ist da nicht sehr flexibel…

    Danke und Gruß
    Bernd

    Antworten
    • Viktoria Mai
      Viktoria Mai sagte:

      Hallo Bernd,

      es gibt verschiedene Möglichkeiten: Du kannst zum einen unseren Sunny Boy Storage in Verbindung mit einer Batterie nutzen und zu anderen eines unserer Sunny Island Systeme. In beiden Fällen kannst du deinen Wechselrichter behalten, das System wird ergänzt.
      Auch wenn du mal einen neuen Wechselrichter verbaust, bleiben deine Daten erhalten.

      Für konkrete Planungsanfragen wende dich bitte an unsere Solarfachpartner.

      Viele Grüße und ein schönes Wochenende
      Viktoria

      Antworten
  8. Karsten Beyer sagte:

    Hallo,

    ich habe seit 2016 einen SUNNY BOY 3600 SMART ENERGY mit 2,0 kWh Batterie. kann ich den Speicher durch eine externe Batterie z.B. um 2 kWh erweitern? Wenn ja, welche Speicher kommen in Frage?

    Viele Grüße aus dem Norden

    Karsten

    Antworten
    • Annika Linke
      Annika Linke sagte:

      Hallo Karsten,
      vielen Dank für deine Anfrage. Wir geben in der Regel keine Auskunft darüber, welcher Speicherhersteller in Frage kommt. Hier findest du aber wichtige Hinweise zu Speichersystemen. Solltest du darüber hinaus noch Fragen haben, ist es am besten, du wendest dich direkt an deinen Installateur. Er kann dich vor Ort am besten beraten.
      Schöne Grüße,
      Annika

      Antworten
  9. Helene sagte:

    Hallo,
    so wie ich es sehe, bietet SMA aktuell keine passende Speicherlösung, die auch im Not-/Ersatzstromlösung Drehstrom anbieten kann, und deren Einsatz auch bei geringem Jahresverbrauch sinnvoll ist. Einzig 3xSunny Island wären hier möglich, allerdings kann nicht nirgends erkennen, wieviel dieses System bei geringen Dauerverbrauch z.B. 200W benötigt. Oder wäre es möglich, bei funktionsfähigen Netz und geringer Leistung (PV2BATT) oder geringen Verbrauch (BATT2AC) nur einen einzigen Sunny Island laufen zu lassen, damit der Eigenverbrauch der SI’s nicht so ins Gewicht fällt? Und nur bei Notstrom alle 3 laufen zu lassen? Aktuelle wäre eine Konfiguration mit einem Tripower und 3xSI’s geplant, doch die Frage ist, ob dies auch so sinnvoll wäre. Wo finde ich hierkonkrete Daten zum Dauerverbrauch dieses Systems? Wieviel PV-Energie muss erzeugt werden und wieviel Prozent kann ich noch herausholen, abzüglich des Eigenverbrauchs? Gibt es hierzu auch Werte aus der Praxis?

    Antworten
    • Carolyn Schlosser
      Carolyn Schlosser sagte:

      Hallo Helene,

      es wird schwer im Markt eine dreiphasige Speicherlösung zu finden welchen im 200Watt Bereich wirklich effizient Arbeitet.
      Aber um auf die eigentliche Frage zu antworten, ja auch für diesen Bereich haben wir eine wirklich dreiphasige Lösung im Portfolio z.B. mit 3 x Sunny Island 4.4M.
      Das nur 1 x SI im Betrieb wäre im dreiphasigen Verbund wäre normativ in Deutschland nicht zulässig – somit haben wir dies technisch auch so nicht realisiert.

      Interessant wäre, ob sich wirklich einen echten dreiphasigen Verbraucher im Ersatzstromfall betrieben möchten? In ihrem genannten Leistungsbereich wäre das schon ziemlich exotisch!
      Eventuell wäre eine einphasige Lösung mit Phasenkopplung von der Effizienz und Kosten eine bessere Alternativ.

      Sonnige Grüße
      Carolyn

      Antworten

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