Foto: Wikimedia/Steffen Prößdorf

Batteriespeicher: die Frage nach der Effizienz

14. März 2016 | Topnews, Fachwissen und Technik, Märkte und Trends

Batteriespeicher nahmen dieses Jahr auf dem Symposium Photovoltaische Solarenergie in Bad Staffelstein einen großen Raum ein. Einige Trends sind sehr deutlich, etwa der zu den effizienteren Lithiumsystemen. Eine der großen Fragen ist, wie sich die Effizienz der Systeme miteinander vergleichen lässt.

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Einige Trends stellen sich für Dirk Uwe Sauer sehr klar dar. In den letzten zwei Jahren hat ein sehr schneller Umschwung von Bleibatteriesystemen zu Lithium-Ionen-Batteriesystemen stattgefunden. Das ist ein Ergebnis der Daten, die der Professor mit seiner Arbeitsgruppe an der RWTH Aachen im Zuge des Monitoringprogramms für KFW-geförderte Systeme erhebt. In Q4 2015 hatten 90 Prozent der geförderten Systeme Lithiumbatterien.

Ein Grund für den Umschwung könnte sein, dass der mittlere Preis der Lithiumsysteme in diesem Zeitraum deutlich stärker und um rund 40 Prozent gesunken sei. „Wir gehen davon aus, dass das so weitergeht, bis 1.000 Euro pro Kilowattstunde erreicht sind“, sagte er auf dem PV-Symposium in Bad Staffelstein, das am Freitag zu Ende ging. Da die KFW-Förderung ebenfalls sukzessive sinkt, sei der Preistrend jedoch kein Markthemmnis. Es gebe keinen Anreiz wie sonst bei sinkenden Preisen, den Kauf in die Zukunft zu verschieben.

Die nach der neuen Speicherförderung verschärfte Kappung der solaren mittäglichen Einspeisungsspitze sieht er auch nicht als Hemmnis. Wenn man auf 50 Prozent abregelt, müsse man über das Jahr gerechnet mit nur 12 bis 13 Prozent Ertragsverlusten rechnen. Wenn man einen intelligenten Speicher einsetze, der zum Beispiel Wetterprognosen nutzt, um die Aufladungsphasen an einem Tag zu planen, lägen die Verluste nur bei drei bis vier Prozent.

Eine Frage treibt Dirk Uwe Sauer jedoch um. „Was ist die richtige Art und Weise, einen Wirkungsgrad der Batteriespeichersysteme zu definieren?“, fragt er. Um einer Antwort näher zu kommen, will er die Daten von Speichersystemen im Feld, die die RWTH Aachen bei im Rahmen des Monitoringprogramms Speicher erhebt, der Öffentlichkeit zur Verfügung stellen.

 


Wollen Sie mehr zu Wirkungsgraden von Batteriespeichern erfahren?

"Versteckte Fallen bei Batteriespeichern" - Diese diskutieren wir in dem Webinar am 18. März von 15 bis 16 Uhr unter anderem mit Andreas Piepenbrink vom Initiativpartner E3/DC und mit Kai-Phillip Kairies, der an der RWTH Aachen das Monitoringprogramm Speicher betreut (Foto: Fotolia/Trueffelpix). Mehr Informationen und Link zur Anmeldung

Ideen für Effizienzlabel

Es gab in der Vergangenheit schon mehrere Initiativen, die dieses Problem angegangen sind. Mit dem Arbeitskreis „Hybrid Benchmark“ hat Fabian Niedermeyer am IWES in Kassel zusammen mit SMA, Bosch Power Tec und Baywa r.e. bereits vor mehr als einem Jahr ein mögliches Label vorgestellt. Speicher werden dazu mit sechs exemplarischen Tagesprofilen vermessen und diverse ihrer Teilwirkungsgrade werden bestimmt. Dann werden die Speicher in den Kategorien Effizienz, Energiemanagement und Autarkie mit jeweils drei Noten von A bis C klassifiziert (siehe pv magazine November 2014 Seite 84 und pv magazine September 2013 Seite 105).

Um das Projekt, dem aufwendige Untersuchungen vorausgegangen sind, ist es ruhig geworden, da Bosch Power Tec als Partner weggebrochen ist und Hersteller sich anscheinend schwer tun, sich diesem Test zu stellen, den sie selbst bezahlen müssen.

In letzter Zeit hat die Solarspeichergruppe an der HTW-Berlin begonnen, eine Arbeitsgruppe aus Industrie und Forschung zu dem Thema Effizienzmessung zu koordinieren.

Neue Standardisierungsvorhaben

In Staffelstein überraschte nun Christian Messner vom Austrian Institute of Technology (AIT) in Wien mit der Botschaft, dass sie zusammen mit dem Fraunhofer ISE bereits zur Intersolar einen möglichen Standard „VDE-BESS-Quality Tested“ präsentieren wollen, der sich zur Zertifizierung und dem Vergleich der Systeme eignen würde.

Noch ist es nicht so weit und Messner präsentierte Teilergebnisse, die zeigen, dass es vermutlich große Unterschiede zwischen den Systemen im Markt gibt. Ein Teilergebnis ist, dass effiziente Systeme keine große Abhängigkeit der Effizienz der Leistungselektronik von der Batteriespannung haben dürfen. Diese schwankt nämlich je nach Ladezustand. Er hat bei seinen Systemen im Labor auch sehr unterschiedliche Standby-Verbräuche gesehen. Sie lagen zwischen 20 und 70 Watt. Das ist durchaus relevant. 50 Watt Differenz können 400 Kilowattstunden höheren Stromverbrauch im Jahr ausmachen (siehe hier). Weniger effiziente Systeme würden also bei einem typischen Haushaltstromverbrauch diesen erst einmal um zehn Prozent erhöhen, bevor in irgendeiner Weise der Eigenverbrauch optimiert wird.

Ein anderer Parameter, der auf den ersten Blick nicht auffällt, ist das Einschwingverhalten. Das tritt auf, wenn ein Verbraucher zugeschaltet wird, der aus dem Speicher versorgt werden soll. Wie groß es ist, hängt von dem Sensor ab, der für das Energiemanagementsystem die Messwerte aufnimmt, erklärt Messner. Bei Verwendung eines D0-Smart-Meters hat er Eimnschwingzeiten von bis zu 90 Sekunden gemessen. In dieser Zeit kann ein Speicher den Eigenverbrauch nur teilweise decken. Das ist ein Grund dafür, dass Systemwirkungsgrade sehr unterschiedlich sind und in Messners Labor zwischen 60 und 90 Prozent liegen.

In die gleiche Kerbe schlägt Hauke Loges von der TU Braunschweig. Er hat drei Speichersysteme im Labor mit sechs synthetischen Lastprofiltagen gemessen. System 1 mit der Datenblattangabe zu Wirkungsgraden von 97 Prozent bei Ladung und Entladung und 98 Prozent bei der Batterie hatte am Ende nur einen Systemwirkungsgrad von 72 Prozent. System 2 mit der Datenblattangabe, dass der Batteriewirkungsgrad größer 90 Prozent und der des Wechselrichter bei 96 Prozent liege, hatte einen Systemwirkungsgrad von nur 68 Prozent. Ein drittes System ohne Datenblattangaben zur Effizienz hatte sogar nur einen Systemwirkungsgrad von 61,5 Prozent.

Loges betonte auch die Rolle des Standby-Verbrauchs. Der schlechte Systemwirkungsgrad von System 3 lag an einem Standby-verbrauch von 100 Watt. Es handelte sich dabei um ein USV-System, was den hohen Standby-verbrauch teilweise erklärt. Nach Aussage der Forscher werde das in den Marketingmaterialien für den Kunden jedoch nicht ersichtlich. Loges schlug daher vor, ein Energieeffizienzlabel für Speicher einzuführen, das in seiner Präsentation ähnlich wie bei Kühlschränken aussah. (Michael Fuhs)

Für die Batteriespeicherübersicht hat pv magazine die Hersteller auch zum Standbyverbrauch, Teillastwirkungsgrad und Systemwirkungsgrad befragt.

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