Das Drei-Tage-Assessment für den Heimspeicher

Doch wie effizient sind auf dem Markt erhältliche Batteriespeichersysteme? Auch wenn die Hersteller nutzbare Kapazität, Ladeleistung und maximale Wirkungsgrade ihrer Batteriesysteme angeben – bis anhin existiert kein standardisiertes Testverfahren, das einen realitätsnahen Betrieb abbildet. Die Fachhochschule OST hat ein solches Testverfahren entwickelt, das in nur drei Tagen relevante Jahreskennzahlen des Batteriespeichersystems – das aus Batterie, Wechselrichtern und Energiemanagementsystem besteht – liefert. Dabei wird der Speicher an so genannte Emulatoren angeschlossen, die reale Ströme aufnehmen und abgeben. Mit diesem «Hardware-in-the-Loop-Konzept» können im Labor reale Betriebsbedingungen nachgebildet werden. Das Testverfahren simuliert einen Sommertag, einen Tag in der Übergangszeit und einen Wintertag. Dank aufwendiger Simulationen und Wiederholungen mit veränderten Einflussgrössen sowie sorgfältig gewählter Messbedingungen ist es den Forschenden gelungen, diesen Drei-Tages-Test auf das gesamte Jahr hochzurechnen.

Ein Heimspeicher wird in der Regel so gesteuert, dass ein möglichst hoher Eigenverbrauch resultiert. Die Steuerung kann aber auch so ausgelegt sein, dass sie auf variable Stromtarife reagiert oder die Einspeiseleistung reguliert, um das Netz zu entlasten. Für alle drei Steuerungsfunktionen haben die Forschenden ein eigenes Testprofil mit typischen Verbrauchsdaten von Ein- und Mehrfamilienhäusern mit einer wärmegeführten Wärmepumpe entwickelt.

Im Testzyklus werden unterschiedliche Parameter erhoben: Die Gesamtenergieeffizienz zeigt, welcher Anteil des gesamten PV-Ertrags direkt oder über die Batterie genutzt oder ins Netz eingespeist wird. Zudem wird ausgewiesen, wo Energieverluste entstehen oder wie stark die Batterieladung taktet. Das Forschungsteam testete vier Batteriespeichersysteme: Gesamtenergieeffizienz lag zwischen 88 und 92 Prozent. Batteriespeicher schmälerten also die nutzbare Solarstrommenge um knapp 10 Prozent. Die Untersuchungen zeigten, dass sich die Batteriespeicher in erster Linie bei den Umwandlungs- und Standby-Verlusten unterscheiden, wofür die Wechselrichter und die Steuerung verantwortlich sind. Nicht zu unterschätzen sind Verluste, die durch Abregelung entstehen. Diese treten auf, wenn die Leistungselektronik aufgrund der Dimensionierung nicht die gesamte produzierte Energie wandeln kann oder weil der Netzbetreiber eine Leistungsbegrenzung bei der Einspeisung fordert.