Tag: Stromspeicher

So monitoren Sie PV-Anlagen mit Speichersystemen!

Written by admin on 25. August 2022. Posted in Projektentwicklung.

Immer mehr Besitzer einer Photovoltaikanlage steigern den Eigenverbrauchsanteil ihrer PV-Anlagen mit Speichersystemen. Besonders häufig kommt dies im Bereich von Einfamilienhäusern vor. Da die Anschaffung einer PV-Anlage plus Batteriespeichersystem kostenintensiv ist, sollten Sie die Leistung Ihres „Heimkraftwerks“ immer im Blick haben. Am besten funktioniert dies mit einem dafür geeigneten Monitoring-System. Wir zeigen Ihnen in diesem Beitrag, wie Sie PV-Anlagen mit Speichersystemen richtig monitoren.

Behalten Sie den Überblick mit PV-Monitoring

Das Ziel eines Energiespeichers ist es, den eigenen Autarkiegrad erheblich zu steigern. Die einfachste Möglichkeit zur Überprüfung, ob man die Ziele auch wirklich erreicht, ist der Vergleich der Jahresabrechnungen des Energieversorgers. Das gibt dem Anlagenbesitzer zwar erstmal ein gutes Gefühl, ist jedoch nur die halbe Miete auf dem Weg zu mehr Energieeffizienz. Wer einen tieferen Einblick und mehr wichtige Informationen erhalten möchte, sollte ein Anlagen-Monitoring nutzen.

Wussten Sie:

Unter Photovoltaik-Monitoring versteht man ein regelmäßiges Auslesen und Analysieren der Ertragsdaten einer Photovoltaik-Anlage. So können Ertragsminderungen minimiert werden und Sie erreichen langfristig die maximale Wirtschaftlichkeit der Anlage. Auch die Netzeinspeisung und der Eigenverbrauch sowie die Aktivitäten des Stromspeichers werden im Rahmen des Photovoltaik-Monitorings ebenfalls überprüft und ausgewertet. Um den optimalen Betrieb einer Solaranlage gewährleisten zu können, sind außerdem weitere Maßnahmen einer professionellen Photovoltaik-Betriebsführung wie beispielsweise eine zuverlässige Störungsbeseitigung wichtig.

Erfahren Sie mehr über Photovoltaik-Monitoring

Dabei unterstützt Sie ein Anlagen-Monitoring:

Mit Hilfe des Monitorings kann man zum Beispiel überprüfen, ob die Speicherkapazität richtig ausgelegt ist oder ob es sinnvoll wäre, das Speichersystem noch zu erweitern. Dies ist bei sehr vielen Anbietern von Batteriespeichern dank modularem Aufbau der Speichersysteme einfach möglich.
Um seinen Eigenverbrauchsanteil noch weiter zu erhöhen, kann man auch das Verbrauchsverhalten verbessern. Auch hier hilft das PV-Anlagen-Monitoring, um den exakten Last- und Erzeugungsverlauf genau nachvollziehen zu können.
Und natürlich muss generell sichergestellt werden, dass sowohl die Photovoltaik-Anlage als auch das Speichersystem über die Jahre fehlerfrei laufen.

Das benötigen Sie für Ihr Monitoring von PV-Anlagen mit Speichersystemen

Um eine PV-Anlage mit Speichersystem zu überwachen, ist ein Datenlogger erforderlich. In der Regel werden diese vom Hersteller des Wechselrichters oder des Speichersystems mit angeboten, teilweise sind diese auch direkt integriert. Es gibt aber auch spezielle Anbieter für Datenlogger, die unabhängig von Wechselrichter-/Batteriespeicher-Hersteller sind. Wichtig ist, dass der Datenlogger alle benötigten Daten aufzeichnet. Von den folgenden Geräten muss der Datenlogger Daten auslesen können:

Energiespeichersystem
PV-Anlage (Wechselrichter, evtl. String-Monitoring oder Modul-Monitoring)
Stromzähler
Optional: Sensoren (Einstrahlung, Temperatur etc.)
Optional: Verbrauchern

Vor dem Kauf der Anlagenkomponenten sollte man sich deshalb gut beraten lassen, ob der Datenlogger auch für alle eingesetzten Geräte kompatibel ist.

Der Smartblue Datenlogger:

Mit dem Smartblue Datenlogger haben wir eine spezielle Hardware für das Monitoring von Solar-Anlagen jeder Größenordnung entwickelt. Die Lösung ist mit nahezu allen marktgängigen Komponenten der Mess- und Regeltechnik kompatibel und sehr schnell einsetzbar.

Erfahren Sie mehr über den Smartblue Datenlogger

Technischer Aufbau – DC oder AC-gekoppelt

Beim technischen Aufbau von PV-Anlagen mit Speichersystemen wird zwischen DC-gekoppelten und AC-gekoppelten Systemen unterschieden.

Monitoring von PV-Anlagen mit Speichersystemen

Abbildung 1 – DC-gekoppelter Energiespeicher

Bei DC-gekoppelten Systemen werden die PV-Generatoren und die Batterie an der DC-Seite eines Wechselrichters (Hybrid-System) angeschlossen.

Abbildung 2 – AC-gekoppelter Energiespeicher

Bei AC-gekoppelten Systemen verfügen die PV-Generatoren und die Batterie hingegen jeweils über einen separaten Wechselrichter.

Außerdem gibt es verschiedene Varianten von Zählern. In den Abbildungen 1 und 2 handelt es sich um phasensaldierende Zweiwegezähler. Diese zählen sowohl die Einspeisung in das Netz als auch den Bezug aus dem Netz. Phasensaldierend bedeutet, dass man die Leistungswerte über alle drei Phasen summiert.

Beispiel

Phase 1: Pac1 = -3 kW (Einspeisung)
Phase 2: Pac2 = 2 kW (Bezug)
Phase 3: Pac3 = 0,5 kW (Bezug)

Über alle Phasen saldiert ergibt sich so eine Einspeisung von 0,5 kW.

Bei PV-Anlagen mit Eigenverbrauchsanteil sollten also immer phasensaldierende Zähler eingesetzt werden, da für den Kunden bei einer Abrechnung pro Phase sonst ein Nachteil entstehen kann.

So funktioniert das Monitoring des Energiespeichers

Hat man das Monitoring-System für die PV-Anlagen mit Speichersystemen erfolgreich installiert, sieht man dort alle Energieflüsse auf verschiedenen zeitlichen Ebenen dargestellt.

Abbildung 3 – Status und Tages-Kennzahlen

In Abbildung 3 wird beispielhaft erkennbar, welcher Anteil des Stroms direkt selbst verbraucht werden kann, welcher Anteil aus dem Netz bezogen und wie viel von der Batterie geliefert wird.

Abbildung 4 – Status und Tages-Kennzahlen

In Abbildung 4 ist über das Monitoring-Dashboard mit einem Blick zu erkennen, ob das System störungsfrei funktioniert und wie die wichtigsten Tages-Kennzahlen der Solaranlage ausfallen.

Für eine detaillierte Analyse wählen Sie die Tagesansicht. Hier werden die Daten am besten in einem Aufzeichnungsintervall von 5 Minuten dargestellt (anhängig von dem verwendeten Datenlogger variiert das verwendete Aufzeichnungsintervall zwischen 1 und 15 min). Die Grafik in Abbildung 5 stellt den Ladezustand der Batterie dar. Grün bedeutet, dass die Batterie auflädt und rot kennzeichnet, dass die Batterie Energie abgibt. Außerdem ist für jeden Messwert der „State of Charge“ (SOC) angezeigt. Dieser gibt den aktuellen Ladezustand der Batterie in Prozent an.

In der unteren Grafik der Abbildung 5 wird der Bezug aus dem Netz, der Bezug aus der Batterie, die Erzeugung der PV-Anlage und der direkte Verbrauch dargestellt. In der Grafik ist zu erkennen, dass der Verbrauch von ca. 00:00 – 03:00 Uhr sehr hoch war und voll aus dem Netz bezogen wurde. Von ca. 09:00 – 16:00 konnte der Verbrauch größtenteils durch die PV-Anlage gedeckt werden, während gleichzeitig die Batterie in diesem Zeitraum auf ca. 60 Prozent geladen wurde. Von ca. 18:00 – 24:00 wird der Verbrauch dann hauptsächlich durch den Stromspeicher abgedeckt.

Abbildung 5 – (Ent-)Ladezustand und State of charge (SOC)

Ausblick

Das Monitoring von PV-Anlagen mit Speichersystemen kann noch viel weiter gehen, besonders im Bereich der technischen Betriebsführung. Professionelle Datenlogger zeichnen eine große Anzahl an weiteren Messwerten auf wie beispielsweise die Temperaturwerte der einzelnen Batteriemodule, die Anzahl der Ladezyklen oder Lade- und Entlade-Strom und Spannung. Auch diese Werte sollten Sie im Idealfall visualisieren und analysieren. Es können auch weitere Energiequellen oder zusätzliche Verbraucher hinzukommen, die momentan noch nicht zu überwachen sind. E-Mobilität wird zukünftig eine immer größere Rolle spielen und ist somit ein weiterer Bestandteil in den Haushalten. Die Anforderungen an das Monitoring werden sich deshalb erweitern und das PV-Monitoring sich im Laufe der Zeit ebenfalls weiterentwickeln.

Überwachen Sie Ihre PV-Anlagen mit Smart Monitor!

Das Smart Monitor Web-Portal zeigt Ihnen übersichtlich alle wichtigen Daten Ihrer Energieanlagen auf allen Geräten wie PC, Laptop, Tablet oder Smartphone. Die Anlagendaten werden unabhängig vom Hersteller der Hardwarekomponenten wie z.B. Wechselrichter, Speichersystem, Verbrauchszähler oder Datenlogger einheitlich dargestellt und in einer Portfolioansicht zusammengefasst. Alles Wichtige auf einen Blick!

Erfahren Sie mehr über Smart Monitor

Sind Sie neugierig geworden oder haben Sie Fragen? Nehmen Sie gerne Kontakt auf und lassen Sie sich von uns beraten.

Energiespeichersysteme in der Photovoltaik

Written by admin on 15. February 2017. Posted in Projektentwicklung.

Das eigene Energie-Kraftwerk! Früher nur eine Vision wird es heute Realität. Ein wichtiger Schritt hin zur Energiewende mit dezentraler Energieversorgung liegt neben der autarken Energieerzeugung auch in der Speicherfähigkeit der erzeugten Energie. In dem folgenden Artikel wollen wir Ihnen einen grundlegenden Einblick in verschiedene Energiespeichersysteme in der Photovoltaik geben und in den darauf folgenden Beiträgen genauer die technischen Aspekte bei PV-Batteriespeichern erklären.

Im Allgemeinen gibt es mehrere Benutzergruppen bzw. Anwendungsbereiche bei PV-Speichersystemen zu betrachten.

Speichersysteme für einen „normalen Haushalt, Einfamilienhaus – oder Mehrfamilienhaus
Speichersysteme für einen Gewerbebetrieb mit entsprechend größerem Energiebedarf
Speichersysteme zur Netzstützung / Netzstabilisierung beispielsweise in Solarparks

In diesem Beitrag konzentrieren wir uns auf den ersten Punkt, die Speichersysteme und Stromspeicher für normale Haushalte.

Warum einen Batteriespeicher installieren?

Eine Solaranlage mit Solarbatterie ist Ihre eigene, private, nachhaltige Strompreisbremse. Hausbesitzer, die auch eine Photovoltaikanlage auf dem Dach haben oder eine solche planen, werden folgende Situation kennen:

Tagsüber wird ihre PV-Anlage Strom erzeugen. Kann dieser Strom sofort zeitgleich zum Betreiben von Anlagen und Geräten im Haus genutzt werden so spart man den teuren Bezugsstrom seines Energieversorgers. Wird aber dieser Strom nicht gebraucht, so speist man ihn trotz stetig sinkender EEG-Vergütung ins Netz ein. Eine so durch die PV-Anlage erreichte Autarkie wird nur selten über 25 – 30% hinaus kommen. Denn kommt man abends von der Arbeit heim und braucht Strom für Kochen, Licht oder andere elektrische Geräte, bezieht man dann doch wieder den teuren Strom aus dem Netz.

Will man dies nicht, so hilft ein Batteriespeicher. Dieser nimmt den überschüssigen Sonnenstrom am Tage auf und gibt ihn abends und nachts wieder ab, sobald er gebraucht wird. Damit wird der Autarkiegrad deutlich steigen. Nicht selten werden so Autarkiegrade von 80% und mehr erreicht. Mit einem Speicher werden zwar die selbst genutzten kWh aufgrund der höheren Anfangsinvestition rechnerisch etwas teurer. Jedoch können dann oft 60-80% des eigenen Verbrauchs gedeckt werden, so dass die Gesamtrechnung mit der Speicher-Investition auf lange Sicht wieder rentabel ist. Für viele Bürger ist auch eine gewisse Energieunabhängigkeit an sich bereits ein erstrebenswerter Wert.

Technische Grundunterschiede bei Batteriespeichern

Technisch unterscheiden sich Batteriespeicher, die im Verbund mit PV-Anlagen angeboten werden, meistens durch deren Anschlussart.

So gibt es Speichersysteme deren Batterieladung direkt über die DC-Seite der angeschlossenen PV-Anlage, also gleichstromseitig (DC-gekoppelt) mit dem über die Solarmodule erzeugten Gleichstrom erfolgt. Kleiner Kostenvorteil dieser Systeme: es wird dann nur ein Wechselrichter benötigt und zwar derjenige, welcher die in den Batterien gespeicherte DC-Energie bei Entladung wieder in den für den Haushalt üblichen Wechselstrom wandelt. DC-gekoppelt bedeutet also: die Batterie ist vor dem Wechselrichter eingebunden.

Eine weitere Anschlussart sind AC-gekoppelte Systeme. Kleiner Nachteil bei dieser Variante sind die etwas höheren Anschaffungskosten da sowohl zur Ladung und zur Entladung des Batteriesystems jeweils ein Wechselrichter vonnöten ist. Der erhebliche Vorteil solcher Systeme ist allerdings: es können auch bereits bestehende PV-Systeme mit sogenannten AC-gekoppelten Batteriespeichern nachgerüstet werden. AC-gekoppelt bedeutet also: die Batterie ist nach dem Wechselrichter eingebunden. Als weiterer Vorteil ist eine sogenannte „Notstromfähigkeit“ mit AC-gekoppelten Systemen realisierbar.

Auf die Förderfähigkeit hat die Anschlussart keinen Einfluss.

Dimensionierung des Energiespeichersystems

Eine Investitionsentscheidung für ein PV-System und ein Energiespeichersystem sollte nicht ohne eine vernünftige Vorab-Planung erfolgen. Die Dimensionierung des Batteriespeichers sollte möglichst nahe am Bedarf sein.

Die optimale Auslegung einer Batterie bestimmt maßgeblich deren Wirtschaftlichkeit. Nur mit der richtigen Speichergröße der Batterie wird das optimale Verhältnis zwischen Investition und Ertrag erreicht und wird dadurch im Folgenden die Amortisationszeit minimieren.

Wird das Batterie-Speichersystem zu klein bemessen, so ist der Betreiber frustriert weil seine Erwartungshaltung nicht getroffen wird. Ist es deutlich zu groß bemessen, investiert er in Anlagentechnik, die er vielleicht gar nicht benötigt. Um beides zu vermeiden sollte also ein erfahrener Energieberater oder ein Fachbetrieb in die Planung mit einbezogen werden.

Nicht in jedem Fall gibt alleine die Stromrechnung detaillierten Aufschluss darüber, wie der Energieverbrauch und die Lastspitzen entstehen.

Ist man also als Laie hinsichtlich seines eigenen Energiebedarfs unsicher, so sollte der Fachplaner beispielsweise für einen gewissen repräsentativen Zeitraum ein Energiemessgerät an der Hauptverteilung anschließen. Solche Energiemessgeräte zeichnen nicht nur den Energieverbrauch über einen zeitlichen Verlauf auf, sondern geben auch Aufschluss darüber wann, durch welche Energieverbraucher und wie lange Lastspitzen im Haus entstehen. Daraus haben Sie einen doppelten Nutzen: man erkennt gegebenenfalls „Energiefresser“ und kann diese eliminieren, zum Beispiel indem man ein Alt-Gerät mit hohem Energieverbrauch gegen ein Neugerät mit sehr niedrigem Energieverbrauch ersetzt (Thema A+++ bei Haushaltsgeräten). Dies kommt deutlich günstiger als ein Energiespeichersystem auf den Verbrauch von Altgeräten hin zu groß auszulegen. Ein weiterer wirkungsvoller Schritt und eine sinnvolle Maßnahme zu Ihrem privaten Energiemanagement!

Bei der Nachrüstung von Batteriespeichern an bereits vorhandene PV-Anlagen ist neben den beschriebenen Einflussfaktoren auch der für das vorhandene PV-System geltende EEG-Tarif zu berücksichtigen. Ist der EEG-Einspeisetarif pro kWh der vorhandenen Alt-PV-Anlage deutlich höher als der Preis einer kWh an Bezugsstrom so wird die Wirtschaftlichkeit eines Energiespeichersystems negativ und man sollte in so einem Fall unter Rendite-Gesichtspunkten die Investition noch einmal überdenken.

Finanzierung von PV-Energiespeichersystemen

Die Preise für Speichersysteme sind in den zurückliegenden Monaten stark gesunken, alleine im letzten Jahr um durchschnittlich 26 Prozent. Für viele Interessenten ist die Finanzierung über einen Kredit der KfW interessant, beispielsweise über das Programm 275 Erneuerbare Energien – Speicher. Weitere Informationen dazu erhalten Sie direkt über die KfW:

KfW
Palmengartenstraße 5-9
60325 Frankfurt am Main
Tel: 069 74 31-0
Fax: 069 74 31-29 44
info@kfw.de

Einzelne Bundesländer legen zudem eigene Förderprogramme auf. Mit der Förderung in Bayern ist beispielsweise der Anreiz noch größer, jetzt in einen Solarspeicher zu investieren. Die restliche Summe können Sie übrigens dann über einen zinsgünstigen Kredit und einen Tilgungszuschuss der KfW finanzieren, denn die beiden Förderprogramme sind miteinander kombinierbar.

Weitere Informationen über Förderungen finden sich auch hier.