Darum treiben E-Autos den Markt für Stromspeicher an
Der Umstieg auf elektrisches Fahren erhöht den Stromverbrauch im Gebäude natürlich. „Daraus ergibt sich die Anforderung, Speichersysteme leistungsfähiger zu machen, höhere Kapazitäten und flexible Nachrüstung zu ermöglichen“, sagt Andreas Piepenbrink, Chef von E3/DC aus Osnabrück. „Das ist in den unseren Hauskraftwerken bereits geschehen und wird demnächst mit einem neuen Speicherprodukt, dem S20 X Pro, fortgesetzt.“ Perspektivisch will E3/DC mit dem bidirektionalen Laden sogar noch einen entscheidenden Schritt weitergehen: Das Fahrzeug wird dann zur Erweiterung des stationären Speichers, kann aber auch von außerhalb Energie in das Gebäude einbringen und die Lastsituation in den Verteilnetzen positiv beeinflussen, wie Andreas Piepenbrink erläutert.
Bidirektionales Laden kommt
In einer Vorserie wird der Hersteller diese Option bereits in diesem Jahr in DC-Technologie umsetzen und erproben – inklusive der Notstromversorgung aus dem Fahrzeug.
Ab der EES Europe im Mai wird eine weitere Ladestation mit einer sogenannten Phasenumschaltung erhältlich sein. Sie ermöglicht solares Laden schon bei kleinsten Solarleistungen. Der Kunde kann dann mit einem dreiphasigen Ladekabel auch einphasig laden, was die Eigenstromnutzung erheblich erhöht. „Wir bieten zudem ein abgesetztes lokales Energie- und Lastmanagement auf einem Hutschienen-Controller“, erklärt Piepenbrink. „Dadurch können wir auch Altanlagen oder Fremdanlagen intelligent zum Laden solarer Überschüsse mit unserer Ladestation nutzen.“ Als Dienstleistung vermarktet E3/DC für seine Kunden mit Elektroauto künftig auch die THG-Quote (Treibhausgasminderungsquote). Die Firmen Sonnen und Solarwatt haben ihren Kunden ähnliche Angebote gemacht.
Im Markt für private Batteriesysteme lassen sich mehrere Entwicklungen erkennen, die sich teilweise gegenseitig verstärken: „Mit Blick auf die leistungselektronischen Komponenten zeigt sich der Trend hin zu DC-gekoppelten Systemlösungen mit Hybridwechselrichtern“, sagt Johannes Weniger.
Er arbeitet in der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme an der HTW Berlin. Spannend sei, dass immer leistungsfähigere Hybridwechselrichter mit AC-Nennleistungen zwischen zehn und 20 Kilowatt auf den Markt kommen. „Wir erwarten, dass die Dominanz von DC-gekoppelten Systemen in den nächsten Jahren im Marktsegment bis 30 Kilowatt zunehmen wird“, schätzt er ein.
Ein Grund für den wachsenden Einsatz der Hybridwechselrichter sei, dass mehr Batteriespeicher mit Nennspannungen von mehreren Hundert Volt angeboten werden. Die leistungselektronische Einbindung von solchen Hochvoltbatterien in DC-gekoppelten Systemen sei deutlich einfacher als von Niedervoltbatterien, die nur eine Spannung zwischen 40 und 60 Volt haben. Das hätten auch Hersteller erkennt, die noch vor wenigen Jahren ausschließlich auf Niedervoltkonzepte gesetzt haben, analysiert der Forscher.
Weniger Kabel im DC-System
DC-gekoppelte Systeme haben viele Vorteile gegenüber der AC-Kopplung der Batteriespeicher mit separaten Solar- und Batteriewechselrichtern. Ein Vorteil ist laut Weniger: „Der Hybridwechselrichter als alleiniges Bindeglied zwischen der Photovoltaikanlage und dem Batteriespeicher reduziert den Verkabelungsaufwand und die Montagezeiten.“ Hochvoltsysteme seien im Vergleich zu Niedervoltbatterien auch mit Blick auf die Umwandlungseffizienz der Hybridwechselrichter vorteilhaft. „Sie erlauben deutlich geringere Umwandlungsverluste im Wechselrichter: Je kleiner der Unterschied zwischen der Batteriespannung und der internen Zwischenkreisspannung im Wechselrichter, desto höher sind die Wirkungsgrade des Wechselrichters“, erklärt Johannes Weniger.
Auf der EES Europe in München werden Mitte Mai wieder spannende Neuheiten zu sehen sein: „Bei den Hauskraftwerken bewegt sich technologisch und optisch in diesem Jahr einiges“, stellt Andreas Piepenbrink von E3/DC in Aussicht. „Wir stellen in München unter anderem das neue Hauskraftwerk S10 X vor.“
Das System biete alle Vorteile und die Funktionalität des bekannten Hauskraftwerks, werde aber erstmals bodenstehend aufgebaut und bietet dank eines neuen Batteriekonzepts mehr Leistung und Kapazität. Die Leistungselektronik und die Batterien sind beim S10 X nebeneinander angeordnet, das Gerät setzt also die Gestaltunglinie des Hauskraftwerks fort.
Das Gerät bietet eine nutzbare Speicherkapazität von 17,4 bis 20,3 Kilowattstunden. Die Kapazität lässt sich mit einem zweiten Batterieschrank verdoppeln. E3/DC empfiehlt, innerhalb von fünf Jahren den zweiten Schrank nachzurüsten. „Das neue Batteriekonzept ermöglicht neben einer räumlich getrennten Aufstellung eine in diesem Segment herausragende Lade- und Entladeleistung von neun bis zwölf Kilowatt – je nach der gewählten Konfiguration“, verrät Piepenbrink.
Das neue Hauskraftwerk ist besonders gut geeignet, wenn regelmäßig größere Lasten aus dem Batteriespeicher gepuffert werden sollen. Mit echten Lieferengpässen sieht sich Piepenbrink nicht konfrontiert, sodass E3/DC auf wachsende Nachfrage gut vorbereitet ist.
Eine weitere wichtige Neuheit kommt mit dem Hauskraftwerk S10 SE, das E3/DC als Einstiegslösung für kleinere Solarstromanlagen entwickelt hat. Kombiniert wird ein leichter Hybridwechselrichter mit einem separaten Batterieblock. Beides kommt aus einer Hand und ist softwareseitig voll integriert sowie mit einer zehnjährigen Garantie versehen. Das S10 SE bietet nutzbare Kapazitäten von 5,8 bis 10,8 Kilowattstunden, eine Ladeleistung von 4,5 Kilowatt und das Energiemanagement.
Nachfrage wächst weiter
Die Nachfrage nach Speichern wird zunehmen. Der Trend geht zu All-in-one-Systemen, auch die Sektorkopplung schreitet voran. Das bestätigt Sven Bauer, Chef des Akkuherstellers BMZ. Durch die sich dauernd ändernde Verfügbarkeit von Komponenten wie Zellen und Elektronik müssten die Systeme zudem flexibler aufgebaut werden. Künftig müsse der Mischbau von Modulen mit unterschiedlichen Zellen möglich sein.
Gewerbe und Industrie wollen nicht nur Stromkosten sparen, sondern unabhängig sein. „Wir sehen eine stärkere Tendenz zur dezentralen Energieversorgung, noch verstärkt durch die Ukrainekrise“, bestätigt Simon Schandert, CTO bei Tesvolt in Wittenberg. Das Wachstum bei E-Ladesäulen beschleunige sich durch den Zuwachs an E-Autos.
Gleichzeitig habe die Pandemie die Digitalisierung in der Energiebranche weiter vorangetrieben. „In allen Bereichen fühlen wir uns gut aufgestellt“, sagt Schandert. „Zum einen spielen Stromspeicher für eine dezentrale Energieversorgung eine wichtige Rolle. Zum anderen haben wir schon vor der Pandemie die Digitalisierung bei Tesvolt vorangetrieben.“
Beispielsweise zertifiziere Tesvolt seine Handwerkspartner weltweit digital über ein Partnerportal. „Unsere Stromspeicher sind außerdem sehr interessant für die E-Lade-Infrastruktur“, ergänzt er. „Wir treiben auch das induktive Laden von E-Fahrzeugen voran.“ Engpässe gebe es, sie würden durch den Krieg in der Ukraine noch verstärkt. „Wir haben unsere Produkte entsprechend optimiert“, erzählt Schandert. „Bei der neuen Produktlinie haben wir den Chipeinsatz deutlich reduziert.“
Immer wichtiger wird die Skalierbarkeit der Batteriesysteme. Das berichtet HTW-Forscher Johannes Weniger. Viele Hersteller setzten auf das Stapelkonzept. Erfreulicherweise gewinne die Energieeffizienz der Speichersysteme an Bedeutung. „Immer mehr Hersteller entwickeln effizientere Wechselrichter mit Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid“, erläutert der Wissenschaftler. Das zeigt der Vergleich von über 60 Systemkonfigurationen, die das Team der HTW Berlin jedes Jahr unter die Lupe nimmt. Die Resultate der diesjährigen Speichertests stellen wir in unserem Maiheft ausführlich vor.
https://solar.htw-berlin.de
https://www.e3dc.com
https://www.tesvolt.com
