Energieeffizienz verschiedener PV-Speichersystemkonzepte

Eine Vielzahl von Faktoren und Systemeigenschaften beeinflusst die Energieeffizienz von Photovoltaik (PV)-Speichersystemen. Unter anderem ist die Art der Einbindung des Batteriespeichers in das System von Bedeutung. Grundsätzlich unterscheiden die Autor:innen zwischen Systemen mit AC-, DC- und PV-Generatorkopplung des Batteriespeichers. Der „Effizienzleitfadens für PV-Speichersysteme“ definiert erstmals Prüfvorschriften zur Charakterisierung dieser drei unterschiedlichen Systemtopologien im Labor. Die beschriebenen Prüfbedingungen und Testprozeduren erlauben einerseits die einheitliche Bestimmung der nutzbaren Speicherkapazität der PV-Speichersysteme. Andererseits lassen sich aus den Labormessungen die nominalen Leistungen sowie die Wirkungsgradkennlinien der einzelnen Energieumwandlungspfade ableiten. Des Weiteren gehen die stationären und dynamischen Regelungsabweichungen aus den Messungen hervor, die die Güte der Systemregelung beschreiben. Hinzu kommen Angaben zur Leistungsaufnahme der Systemkomponenten im Leerlauf- und ggf. im Stand-by-Betrieb. Auf Basis der nach dem Effizienzleitfaden ermittelten Systemeigenschaften lassen sich die Datenblattangaben der PV-Speichersysteme vereinheitlichen.

Neues Bewertungsverfahren ermöglicht Vergleich verschiedener Systeme

Die Vielzahl der relevanten Systemparameter erschwert jedoch den Vergleich der Gesamteffizienz der PV-Speichersysteme. Um Systeme insbesondere zwischen Produkten unterschiedlicher Systemtopologien anhand einer Kennzahl vergleichen zu können, bedarf es daher weiterführender Bewertungsverfahren und einer belastbaren Effizienzkennzahl. Mit dem System Performance Index (SPI) hat die HTW Berlin eine neue Kennzahl entwickelt, die die Systemeffizienz anhand der resultierenden Energieflüsse am Netzanschlusspunkt bewertet.

Ergebnisse des Anwendungstests

Ergänzend zu den Labormessungen nach dem Effizienzleitfaden stellt dieser Beitrag einen sechstägigen Anwendungstest vor, der die Gesamteffizienz der PV-Speichersysteme in Wohngebäuden vergleichbar macht. Hierzu setzen die Forscher:innen die Systeme einheitlichen Belastungsprofilen aus. Aus den während des sechstägigen Anwendungstests erfassten Messgrößen lässt sich anschließend mit dem SPI eine Kennzahl bestimmen. Dieser bewertet die Effizienz der PV-Speichersysteme anhand der Energieflüsse am Netzanschlusspunkt. Hierzu vergleichen die Wissenschaftler:innen die Messergebnisse des realen PV-Speichersystems mit den Simulationsergebnissen eines idealen, verlustfreien Speichers. Der SPI setzt die durch das reale PV-Speichersystem erzielte Kosteneinsparung (Netzbezugskosten abzüglich Netzeinspeiseerlöse) ins Verhältnis zum theoretischen Kosteneinsparungspotenzial des idealen PV-Speichersystems. Dadurch macht der SPI die Effizienz von PV-Speichersystemen mit unterschiedlicher Speicherkapazität und unterschiedlicher Batterieanbindung vergleichbar. Die ersten Ergebnisse zeigen u.a., dass die Gesamteffizienz DC-gekoppelter PV-Speichersysteme nicht zwangsläufig besser als die Effizienz von AC-gekoppelten Systemen sind.