Arti­kel­se­rie: Ener­gie­wen­de ja – aber wie? 59: Dezen­tra­li­sie­rung durch Eigen­ver­sor­gung – Anlagenkonzepte

Goliath Poldermolen. Foto: Uberprutser, CC-BY-SA-3.0-nl

Goli­ath Pol­der­mo­len. Foto: Uberprut­ser, CC-BY-SA‑3.0‑nl

Wie im letz­ten Kapi­tel fest­ge­stellt, erfor­dert die Kosten­si­tua­ti­on bei klei­nen PV-Anla­gen auf Haus­dä­chern, bezüg­lich Wirt­schaft­lich­keits- und Ren­di­te­über­le­gun­gen, ein Umschwen­ken von „mög­lichst viel ins Netz ein­spei­sen“ auf „mög­lichst viel selbst ver­brau­chen“. Dies erfor­dert: in die Anla­ge einen eige­nen Ener­gie­spei­cher (Bat­te­rie­spei­cher, Akku) zu inte­grie­ren, um einen zeit­li­chen Aus­gleich zwi­schen Ener­gie-Über­an­ge­bot der Son­ne und Ener­gie­be­darf zu ande­ren Zei­ten her­zu­stel­len. Hier­für wer­den zwei grund­sätz­lich unter­schied­li­che Kon­zep­te ange­bo­ten: eine AC-Kopp­lung oder eine DC-Kopp­lung. Was ist das?

Eine klas­si­sche PV-Anla­ge besteht im Prin­zip nur aus 2 Komponenten:

  1. Die Solar­mo­du­le auf dem Dach, wel­che die Son­nen­strah­lung (Licht­ener­gie) in elek­tri­sche Ener­gie in Form von Gleich­strom umsetzen.
  2. Der Wech­sel­rich­ter, der den Gleich­strom in Wech­sel­strom oder Dreh­strom umwan­delt, mit dem die elek­tri­schen Gerä­te im Haus betrie­ben wer­den kön­nen, oder der ins Netz ein­ge­speist wird.

Bei einer AC-Kopp­lung (aus dem eng­li­schen: alter­na­ting cur­rent = Wech­sel­strom) wird der Akku an der Wech­sel­strom­sei­te des Wech­sel­rich­ters (Netz­sei­te) über ent­spre­chen­de Zusatz­ge­rä­te ange­schlos­sen, wel­che die Wech­sel­span­nung des Net­zes auf das Gleich­span­nungs­ni­veau der Bat­te­rie umwan­deln um die Bat­te­rie zu laden, und beim ent­la­den der Bat­te­rie wie­der in Wech­sel­span­nung transformieren.

Bei einer DC-Kopp­lung (aus dem eng­li­schen: direct cur­rent = Gleich­strom) wird der Akku an das Gleich­span­nungs­ni­veau direkt hin­ter den Solar­mo­du­len ange­schlos­sen. Die dop­pel­te Umwand­lung des Stro­mes für den Bat­te­rie­be­trieb ent­fällt. Ledig­lich der Wech­sel­rich­ter (bei Alt­an­la­gen) muss aus­ge­tauscht werden.

Des­halb ist bei der Wahl zwi­schen den bei­den Syste­men zunächst ent­schei­dend, ob es sich um eine Alt­an­la­ge han­delt, die ledig­lich durch einen Ener­gie­spei­cher ergänzt wer­den soll, oder um eine Neu­an­la­ge. Zusätz­li­ches Ent­schei­dungs­kri­te­ri­um ist, wel­che wei­te­ren Eigen­schaf­ten, mög­li­che Moder­ni­sie­run­gen und Ergän­zun­gen bis hin zu einem Not­be­trieb rea­li­siert wer­den sol­len, oder für spä­ter geplant sind (Details in einem spä­te­ren Kapitel).

Jede Ener­gie­um­wand­lung, auch rein elek­tri­sche wie Gleich­strom in Wech­sel­strom und umge­kehrt, hat Ver­lu­ste die sich im Wir­kungs­grad nie­der­schla­gen. Dies sind zwar immer nur weni­ge %, bei meh­re­ren Umwand­lun­gen sum­miert sich das aber. Da bei der AC-Kopp­lung mehr Umwand­lun­gen nötig sind als bei der DC-Kopp­lung, hat die DC-Kopp­lung den bes­se­ren Gesamtwirkungsgrad.

Die AC-Kopp­lung ist das ein­fa­che­re Kon­zept, wenn es aus­schließ­lich dar­um geht eine bestehen­de Anla­ge durch einen Akku zu erwei­tern. In dem Fall kann der bis­he­ri­ge Wech­sel­rich­ter wei­ter ver­wen­det wer­den. Evtl. wei­te­re Ergän­zun­gen oder Moder­ni­sie­run­gen sind aber ein­ge­grenzt. Ist so etwas ange­dacht, auch wenn es viel­leicht erst für einen spä­te­ren Aus­bau vor­ge­se­hen ist, dann soll­te man gleich den grö­ße­ren Schritt machen und auf eine DC-Kopp­lung umstei­gen, die aber den Aus­tausch des Wech­sel­rich­ters erfordert.

Die DC-Kopp­lung ist das uni­ver­sel­le­re Kon­zept. In einer Wei­ter­ent­wick­lung wer­den die PV-Modu­le und der Akku gemein­sam wie ein Gene­ra­tor, und zusam­men mit einem spe­zi­el­len Wech­sel­rich­ter, wie ein klei­nes Kraft­werk betrach­tet (in eini­gen Ver­öf­fent­li­chun­gen auch als „Hybrid-Strom­spei­cher“ oder „Gene­ra­tor gekop­pel­tes Spei­cher­sy­stem“ bezeich­net). Mit einem spe­zi­el­len Konverter/​Wechselrichter ist auch eine Auf­la­dung des Spei­chers aus dem Netz mög­lich. Dies ist u.U. für einen evtl. Not­be­trieb inter­es­sant (Details in einem spä­te­ren Kapitel).

Die tech­ni­sche Wei­ter­ent­wick­lung wird sich des­halb auf die DC-Kopp­lung kon­zen­trie­ren. Des­halb, und wegen des bes­se­ren Gesamt­wir­kungs­gra­des, ist bei Neu­an­la­gen die DC-Kopp­lung zu bevorzugen.

Die näch­ste Fra­ge ist die Wahl des Spei­chers. Auch hier gibt es Alter­na­ti­ven, das The­ma des näch­sten Kapitels.

Die­ter Lenzkes
Bürger-für-Bürger-Energie
www​.bfb​-ener​gie​.de

Hin­ter­grund zu die­ser Serie

Alle Arti­kel der Serie