pv magazine award für Solarwatt-Batteriespeicher: Schnell und genau

Preis für gute Ideen: In der Märzrunde haben drei Einreichungen die Juroren überzeugt.

Seit der letzten Runde im November bewarben sich neun Unternehmen. Drei Bewerbungen haben die Juroren Volker Quaschning, Professor für regenerative Energiesysteme an der HTW Berlin, Hans Urban, Berater im Auftrag der Schletter Gruppe, und Winfried Wahl, Senior Manager RRC power solutions, in dieser Runde besonders überzeugt.

Solarwatt – schnell, genau und batterieschonend

Das Batteriespeichersystem „My Reserve“ von Solarwatt regelt schnell und genau, sobald elektrische Verbraucher ein- und ausgeschaltet werden, und schont gleichzeitig den Akku. Es hängt zwar am Ende von der Anwendung und auch von anderen Eigenschaften ab, welches Speichersystem das sinnvollste ist. Doch die genannten Eigenschaften zeigen nach Ansicht der Jury, dass das Gerät durchdacht ist und den pv magazine award „top innovation“ verdient hat.

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Der nächste Einsendeschluss ist am 19. April

Den Pulsen des Bügeleisens schnell folgen

„Unser System regelt solche Ein- und Ausschaltvorgänge in weniger als einer Sekunde“, sagt Olaf Wollersheim, Co-Geschäftsführer des Technologiezentrums Solarwatt Innovation. Als Antwort auf die Frage, worin die Innovation genau liegt, beschreibt er die Herausforderung plastisch. Wenn das Bügeleisen eingeschaltet wird, steigt der Stromverbrauch. Der Stromsensor am Netzanschlusspunkt registriert das, meldet es dem Energiemanager, dieser regelt die Batterieausgangsleistung hoch. „Elektronikentwickler sagen unisono, dass das in der Geschwindigkeit nicht einfach ist und zeigen sehr viel Respekt“, so Wollersheim. Er sagt auch, dass es viele der Eigenschaften des Solarwattsystems auch bei anderen Systemen gibt. „Aber nicht alle zusammen in einem“.

Damit die Regelung so gut funktioniert, haben die Entwickler bewusst am Stromsensor gearbeitet, sagt Wollersheim. Der Stromsensor muss nicht nur schnell sein, sondern auch genau. „Dabei arbeiten viele Stromsensoren bei hohen Leistungen genau“, sagt Wollersheim. „Unser Sensor misst dagegen um den Nullpunkt auf ein Watt genau, da wo es notwendig ist.“ Das ist besser als bei drei der vier Systeme im Programm Speichermonitoring. Deren Regelung liegt oft mehr als 30 Watt daneben. Diese 30 Watt werden entweder „aus Versehen“ zum Laden der Batterie eingespeist, so dass die Solarenergie nicht mehr zum Eigenverbrauch zur Verfügung steht, oder zu wenig bereitgestellt, so dass der Verbraucher in dieser Höhe durch Netzstrom versorgt wird, obwohl gespeicherte Solarenergie zur Verfügung stünde.

Solarwatt entwickelt die meisten Komponenten selbst. Das ist keine Selbstverständlichkeit. Einige Wettbewerber kaufen Komponenten fleißig zu. Das ist nicht zwangsläufig weniger innovativ. Wollersheim ist jedoch der Ansicht, dass sich nur im eigenen Haus „Innovations- und Kostenvorteile“ nutzen ließen. 25 Ingenieure arbeiteten daher am Design von Batteriemodul, an der Regeltechnik und an der Software für das Energie- und Batteriemanagement.

Ebenfalls für die Effizienz des Speichersystems relevant sind Stand-by-Verbrauch und Schwachlastverhalten. Wenn der Speicher leer ist oder im Haushalt gar kein Strom verbraucht wird, schaltet das System in den Standby-Modus. Laut Solarwatt liegt der Stand-by-Verbrauch dann zwischen sechs und zehn Watt, „einschließlich des Stromsensors“, so Wollersheim, was seiner Einschätzung nach bei den Angaben oft vergessen wird. Dieser Wert liegt in der Spitzenklasse der bekannten Werte. Da der Solarwatt-Speicher zum Betrieb anders als die meisten anderen Speichersysteme den Solarwechselrichter benötigt, muss für einen Vergleich fairerweise dessen Verbrauch addiert werden. Es gibt Geräte, da liegt dieser Wert unter einem Watt, sodass das keine Rolle spielt.

Das ist beim Schwachlastverhalten anders. Das Solarwatt-Gerät hat laut Wollersheim einen maximalen Wirkungsgrad von 96 Prozent. Wenn in einem Haushalt nachts nur 150 Watt benötigt werden, liege dieser bei 90 Prozent. Das ist immer noch gut. Allerdings muss man auch hier die Effizienz des Solarwechselrichters berücksichtigen. Diese liegt in einem solchen Fall bei einem Fünf-Kilowatt-Gerät oft auch nur noch zwischen 80 und 90 Prozent. An dieser Stelle ist die Anschlussart des Solarwatt-Systems von Nachteil, da der Solarwechselrichter nicht nach der Last im Haushalt, was für die Effizienz des Speichersystems richtig wäre, sondern nach der Größe der Solaranlage ausgelegt werden muss. „Die Devise muss sein, das System insgesamt sinnvoll zu dimensionieren“, rät Wollersheim. Bei einer großen PV-Anlage wäre es eventuell ratsam einen String abzukoppeln und zusammen mit dem My Reserve an einem kleinen extra-Wechselrichter anzuschließen.

Die besondere Bauart

Der MyReserve-Speicher von Solarwatt unterscheidet sich in seiner Anschlussart grundsätzlich von der der meisten anderen Systeme, da er zwischen die Solarmodule und den Wechselrichter geschaltet wird. Das Speichersystem trägt Sorge dafür, dass es sich gegenüber dem, Wechselrichter wie eine Solaranlage verhält – mit dem kleinen aber feinen Unterschied, dass es eben auch Energie zur Verfügung stellen kann, wenn die Sonne nicht scheint, oder Energie dazu geben kann, wenn sie nur schwach scheint.

Das hat im Vergleich zu den so genannten DC-gekoppelten Speichersystemen, bei denen die Batterie im Zwischenstromkreis des Solarwechselrichters angeschlossen ist, den Vorteil, dass man den Batteriespeicher bei jeder Solaranlage nachrüsten kann. Der Solarwechselrichter kann einfach mitbenutzt werden. Bei DC-gekoppelten Systemen übernimmt das Speichersystem auch die Aufgaben des Solarwechselrichters, so dass man unter Umständen für mehr Funktionen zahlt als nötig. Gegenüber so genannten AC-gekoppelten Systemen, bei denen die Batterie über einen Batteriewechselrichter am Hausnetz angeschlossen ist, verspricht Solarwatt eine höhere Effizienz, da weniger Wandlungsstufen durchlaufen werden müssen.

Etwas komplizierter ist es bei der My Reserve-Bauart, wenn nicht nur die Erhöhung der Eigenversorgung im Fokus stehen soll, sondern noch weitere Funktionen, für die der Speicher auch vom Netz geladen werden muss. Dazu muss der Solarwechselrichter bidirektional, also in beide Richtungen arbeiten können. Diese Funktionalität ist für Solarwechselrichter üblicherweise nicht notwendig. Ähnlich ist die Abhängigkeit vom Solarwechselrichter für die Notstromversorgung. „Sie ist möglich“, sagt Olaf Wollersheim, doch auch dafür ist dann ein Solarwechselrichter nötig, der ein Inselnetz aufbauen kann. Am Solarwechselrichter hängt auch die Lösung dafür, dass man den My Reserve mit dem Solarstrom aus allen Solarmodulsträngen laden kann, obwohl er nur an einem angeschlossen ist. Größere Solaranlagen oder Anlagen, die in verschiedene Himmelsrichtungen ausgerichtet sind, haben in der Regel mehrere Stränge. Dann müsste der Solarwechselrichter Energie von dem einen Stringeingang zum anderen leiten, um immer allen Solarstrom zum einspeichern nutzen zu können. Seit kurzem ist es möglich, zwei My Reserve-Geräte parallel zu einem Cluster zusammen zu schalten, so dass dann jeder Strang ein eigenes Gerät erhält. „Sie kommunizieren miteinander und können zusammenarbeiten“, sagt Wollersheim. Bei großen Solaranlagen in großen Haushalten mit hohem Stromverbrauch könne es grundsätzlich sinnvoll sein, mehr Speicherkapazität zu installieren. Ungünstiger ist das bei großen Solaranlagen, wo der Haushalt keinen hohen Stromverbrauch hat. Diese Anlagen sind aber auch nicht auf hohen Eigenverbrauch ausgelegt. „Auch hier muss man sinnvoll dimensionieren“, sagt Wollersheim.

Netzentlastung und Batterieschonung

Als vierte bemerkenswerte Innovation sehen die Juroren das Management, wie die Batterie be- und entladen wird. Zum einen ist es wichtig, dass Batterien nicht morgens, wenn die Sonne aufgeht, Energie einspeichern, bis sie voll ist. „Wir kennen Systeme, die sind wegen eines solchen Verhaltens eher eine Netzbelastung als eine Netzentlastung“, sagt Volker Quaschning, Professor für regenerative Energiesysteme an der HTW Berlin und Award-Juror dazu. Viel netzdienlicher ist ein Einsatz, bei dem nur ein Teil des Solarstroms in den Speicher fließt und dieser dafür den Mittagspeak puffern kann.

Zum anderen kann man mit der Ladestrategie die Lebensdauer der Batterie beeinflussen. Wenn sie mehrere Stunden an warmen Sommertagen vollgeladen inaktiv ist, altert sie verhältnismäßig stark. Solarwatt lässt sie nur langsam laden und trägt dafür Sorge, dass sie nur kurze Zeit vollgeladen ist, bevor die Sonne untergeht und die Energie wieder abgerufen wird. Das hat nach Solarwatt-Angaben fast keinen Einfluss auf die Höhe des Eigenverbrauchs. Für diese Regelung sind Wetterprognosen nötig. Solarwatt setzt eine besonders einfache und raffinierte Methode ein, die ohne externe Daten auskommt. Auch wenn tagesaktuell natürlich Anpassungen möglich sind, geht das System davon aus, dass das Wetter an einem Tag so ist wie am Tag zuvor. Für den erwarteten Verbrauch gilt das nicht. Da lernt das System typische Verbrauchsmuster für jeden Wochentag. Auch das ist in den Augen der Juroren eine der Eigenschaften, bei der die Entwickler nachgedacht haben. (Michael Fuhs)