Mit einem Energiespeicher für die heimische PV-Anlage kann der Eigenverbrauch maximiert und der Zukauf von teurem Netzstrom reduziert werden. Dadurch lässt sich insbesondere der Energiekrise 2022 mit einer deutlichen Steigerung der Strompreise entgegenwirken. Beim Kauf eines Energiespeichers müssen jedoch verschiedene Aspekte in Betracht gezogen werden, die einen Einfluss auf die Leistung und Effizienz des Gerätes haben. Der Artikel soll die Unterschiede zwischen AC- und DC-Systemen bei Stromspeichern aufzeigen. Welches System das Geeignetere ist, muss der Käufer anhand seiner individuellen Bedürfnisse und Anforderungen entscheiden. Jedes hat seine Vor- und Nachteile, weshalb diese hier näher beschrieben werden.
Der Unterschied zwischen einem AC- und einem DC-System besteht darin, wie der Speicher mit der Energiequelle, z. B. einer Photovoltaikanlage, gekoppelt ist. Da PV-Anlagen lediglich Gleichstrom (DC) produzieren, wird zwischen der PV-Anlage und dem Haus ein Wechselrichter installiert, der den Gleichstrom in Wechselstrom (AC) umwandelt. Mithilfe eines Hybridwechselrichters bei DC-Speichern können ein AC-Speicher auf der AC-Seite der PV-Anlage und ein DC-Speicher auf der DC-Seite verbunden werden. Der DC-gekoppelte Energiespeicher teilt sich mit der PV-Anlage somit denselben Wechselrichter. Ein zusätzlicher Wechselrichter für die Batterie ist nicht mehr notwendig. Auf den ersten Blick scheint bei solchen Systemen der Systemwirkungsgrad höher zu sein, da weniger Wandlungsstufen als bei einem AC-System nötig sind. Die Wandlungsstufen stellen die Anzahl der Umwandlungen des Gleichstroms in den Wechselstrom dar. Pauschal kann jedoch keine Aussage darüber getroffen werden, da neben der Anzahl der Wandlungsstufen auch andere Faktoren einen Einfluss auf den Wirkungsgrad nehmen. So ist gerade bei einer geringeren Grundlast von 100 bis 200 Watt, wie es z. B. nachts der Fall ist, der Wirkungsgrad geringer. Dies liegt daran, dass der PV-Wechselrichter in der Lage sein muss, die maximale Leistung der Photovoltaikanlage abzudecken, die in der Regel größer ist als die des Energiespeichers. So wird bei einer Anlage von 8 kW ein Wechselrichter von 5-8 kW verbaut, was bei geringeren Grundlasten zu einem höheren Energieverlust bei der Umwandlung führt. Zudem wird die gesamte Leistung der Anlage durch den PV-Wechselrichter limitiert, da dieser die PV-Anlage und den Energiespeicher bedienen muss. Hier kann der VARTA.wall zum Einsatz kommen.
Schematischer Aufbau eines DC-Systems mit Hybridwechselrichter
Ein AC-gekoppelter Energiespeicher hat seinen eigenen Wechselrichter. Der Stromspeicher wird also unabhängig von der PV-Anlage betrieben. Bei dieser Konstellation sind zwei Wandlungsstufen mehr notwendig. Bei einem gut aufeinander abgestimmten System von Photovoltaikanlage, Energiespeicher und Hausverbrauchern hat das jedoch keinen gravierenden Einfluss auf den Systemwirkungsgrad. So hat der Energiespeicher VARTA pulse neo mit einer maximalen Leistung von 2,5 kW bei geringen Grundlasten einen deutlich besseren Wirkungsgrad als ein DC-System mit einem 8 kW Wechselrichter. Dank der Nutzung von zwei Wechselrichtern kann zudem die Leistung von beiden genutzt werden, so dass in unserem Beispiel eine maximale Leistung von 10,5 kW möglich wird. Insgesamt lässt sich der Batteriewechselrichter bei einem AC-System also besser auf die spezifischen Bedürfnisse abstimmen.
Auch die Flexibilität spricht für ein AC-System. Da der Energiespeicher unabhängig vom PV-Wechselrichter installiert wird, muss nicht auf die Kompatibilität mit der Anlage geachtet werden. So ist die Verwendung jeder beliebigen Photovoltaikanlage möglich. Auch ein gestiegener Energiebedarf, z. B. weil ein E-Auto angeschafft wurde, stellt kein Problem dar, da ein weiterer AC-gekoppelter Energiespeicher schnell und einfach installiert werden kann. So ist der Hausbesitzer in der Lage, auch den erhöhten Energiebedarf mit Solarstrom abzudecken.* Ein weiterer Vorteil ist die höhere Ausfallsicherheit. Im Fall einer Störung fallen nicht beide Anlagen gleichzeitig aus, was auch die Fehlersuche erleichtert.
Schematischer Aufbau eines AC-Systems
Bei den Energiespeichern VARTA pulse neo und VARTA element backup handelt es sich um AC-Systeme. Da wir ein Komplettsystem anbieten, das sowohl den Batteriewechselrichter als auch den DC/DC-Wandler bereits enthält, ist unser System optimal aufeinander abgestimmt. So unterscheidet sich der Systemwirkungsgrad nicht wesentlich von DC-Systemen. Im Gegenzug dazu gewinnen unsere Kunden an Flexibilität und Ausfallsicherheit.
Auf einen Wechselrichter können übrigens keine der beiden Systeme verzichten. Dies liegt daran, dass von der Photovoltaikanlage immer Gleichstrom bereitgestellt wird, wohingegen die meisten Haushaltsgeräte mit Wechselstrom betrieben werden. Die Umwandlung in Gleichstrom für den Energiespeicher erfolgt, da Energie nur in dieser Form gespeichert werden kann. Durch ein optimal aufeinander abgestimmtes Gesamtsystem gibt es hier jedoch kaum Verluste beim Wirkungsgrad.
AC-System | DC-System |
Höhere Flexibilität, da unabhängig von der PV-Leistung und Installationsart | Weniger Wandlungsstufen notwendig |
Für Neuinstallationen und Nachrüstung geeignet | Kein zusätzlicher Batteriewechselrichter nötig |
Höhere Ausfallsicherheit |
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Leichtere Wartung |
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Nutzung der Leistung von PV- und Batteriewechselrichter |
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Höherer Wirkungsgrad bei geringer Lade- bzw. Entladeleistung |
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Die Vorteile des jeweiligen Systems. Die Nachteile des einen Systems ergeben sich aus den Vorteilen des anderen Systems.
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