AC-Speicher nachrüsten oder DC-Speicher?

Wie funktioniert ein AC-Speicher? Welche Unterschiede gibt es bei seiner Verwendung im Vergleich zum DC-Speicher? Wir klären die Fragen zum optimierten Eigenverbrauch einer Photovoltaikanlage. Das sind die wichtigsten Merkmale und Anwendungen von AC-Speichern und DC-Speichern.

Das Wichtigste in Kürze:

• Die Integration von AC-Stromspeichern in eine Solaranlage erfolgt durch einen Speicher-Wechselrichter.
• Aufgrund ihrer vollständigen Unabhängigkeit von der übrigen Solaranlage sind AC-Speicher äußerst flexibel einsetzbar.
• Eine Erweiterung zu einer bestehenden Anlage ist unkompliziert möglich, und die Speicherkapazität kann problemlos erhöht werden.
• Im Vergleich zu DC-Systemen weisen sie etwas niedrigere Wirkungsgrade auf, da der Strom mehr Umwandlungsschritte durchläuft.
• Es ist gängig, AC-Stromspeicher in eine vorhandene Solaranlage zu integrieren, und einige Stromspeicher können sowohl auf der DC- als auch auf der AC-Seite installiert werden. 
• Beim Kauf eines AC-Speichers sind und anderem Batterietyp, Kapazität und die Hersteller-Konditionen wichtig

Wie kann man den PV-Strom vom Dach am besten selbst nutzen? Diese Frage führt meistens zu der Überlegung, einen Stromspeicher nachzurüsten. Denn dieser kann die Photovoltaik-Energie „zwischenlagern“, bis sie im Haushalt benötigt wird.

Bei näherer Betrachtung stellt man fest, dass es zwei mögliche Speichersysteme gibt: AC-Speicher und DC-Speicher. Dieser Artikel erklärt die wichtigsten Unterschiede und hilft bei der Sprache: Welchen Speicher soll ich bei meiner PV-Anlage nachrüsten.

AC ist die englische Abkürzung für „Alternating Current“ und bedeutet Wechselstrom. Ein AC-Batteriespeicher spielt eine entscheidende Rolle bei der effizienten Nutzung von PV-Energie in Haushalten. Diese Speicher werden direkt an das Stromnetz angeschlossen, das Wechselstrom führt. Da in PV-Akkus aber nur Gleichstrom gespeichert werden kann, besitzt der AC-Speicher einen eigenen Wechselrichter – den sogenannten Batteriewechselrichter.

Eine PV-Anlage mit AC-Speicher besitzt somit zwei Wechselrichter:

• Zwischen der PV-Anlage und dem Haushaltsnetz transformiert der Wechselrichter den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom.
• Um diesen Wechselstrom zu speichern, wandelt der Batterie-Wechselrichter den Wechselstrom zurück in Gleichstrom, um ihn im Batteriespeicher zu speichern.
• Wird der PV-Strom später ausgespeichert, wird dieser wieder von Gleich- in Wechselstrom transformiert, um ihn im Haushalt zu verwenden.

Auf diese Weise ermöglicht das AC-Batteriesystem die optimale Nutzung von selbst erzeugter Photovorteilenergie, indem er überschüssigen Strom speichert und bei Bedarf wieder ins Hausnetz einspeist.

DC ist die englische Abkürzung für „Direct Current“ und bedeutet Gleichstrom. DC-Speicher stellen eine direkte Verbindung zur PV-Anlage her, wo Gleichstrom erzeugt wird.

Die Funktion eines DC-Speichers:

• Ähnlich wie beim AC-Speicher wird im DC-Speicher Gleichstrom gespeichert, mit dem Unterschied, dass er zuvor nicht in Wechselstrom umgewandelt wird.
• Dies bedeutet, dass der von der PV-Anlage erzeugte Gleichstrom direkt vom Batteriespeicher aufgenommen werden kann.
• Wenn dieser gespeicherte Strom im Haushalt benötigt wird, erfolgt die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom im zentralen Wechselrichter.

Während man beim AC-Speicher also zwei separate Wechselrichter für die Speicherung von Solarstrom benötigt, ist beim DC-Speicher nur ein einziger Wechselrichter erforderlich.

In einer PV-Anlage mit DC-Speicher sind die Funktionen von PV- und Batterie-Wechselrichter in einem Gerät vereint, das als Hybrid-Wechselrichter bekannt ist.

Dieser integrierte Ansatz vereinfacht die Installation. Er trägt auch dazu bei, den erzeugten Gleichstrom effizient in Wechselstrom umzuwandeln, was wiederum Umwandlungsverluste reduzieren hilft. Der Hybrid-Wechselrichter spielt somit eine zentrale Rolle bei der Optimierung der Energieflüsse in Systemen mit DC-Speicher.

• AC-gekoppelte Speicher eignen sich perfekt zur Aufrüstung bestehender Anlagen, während DC-gekoppelte Speicher/Hybridspeicher optimal in Verbindung mit neuen PV-Anlagen eingesetzt werden können.
• AC-gekoppelte Speicher verfügen über einen integrierten Batteriewechselrichter, während DC-gekoppelte Speicher einen Hybridwechselrichter erfordern.

Im Allgemeinen sind Batteriewechselrichter günstiger in der Anschaffung als Hybridwechselrichter. Es gibt aber weitere Aspekte eines AC-Speichers und DC-Speichers:

• Die AC-gekoppelten Speicher zeichnen sich besonders durch ihre Flexibilität aus, da sie mit vielen Solarsystemen und Wechselrichtertypen kompatibel sind.
• Auf der anderen Seite ermöglichen DC-gekoppelte Speicher eine schnelle, platzsparende Installation.
• Bei AC-gekoppelten Speichern treten Wandlungsverluste auf, da der DC-Strom in AC-Strom für den Haushalt umgewandelt wird und später wieder in DC-Strom für den Speicher.
• Im Gegensatz dazu weisen DC-gekoppelte Speicher geringe Wandlungsverluste auf, da der DC-Strom direkt im Speicher gespeichert wird.

Es ist gerade die nahezu verlustfreie Speicherung von Solarenergie, die einen großen Pluspunkt von DC-Speichern darstellt. Die meisten PV-Anlagen sind allerdings bereits an einen PV-Wechselrichter angeschlossen und können einfacher durch einen AC-Speicher und zusätzlichen Wechselrichter nachgerüstet werden.

Die Auswahl des passenden Speichersystems ist entscheidend und hängt von individuellen Faktoren wie dem Verbrauchsprofil und den geplanten Anwendungen ab.

Aktuelle AC-Speichermodelle sind in verschiedenen Kapazitäten erhältlich und können bei Bedarf erweitert werden. Für die Ladung der Batterie ist ein kompatibler Batteriewechselrichter oder Laderegler erforderlich.

Um eine wirtschaftliche Speicherlösung für Ihren Energiebedarf zu planen, ist es ratsam, eine Speichergröße von 0,1 – 0,15 Prozent des Jahresstromverbrauchs einzukalkulieren. Bei einem Jahresstromverbrauch von 4000 kWh entspricht dies beispielsweise einer Speicherkapazität von 4 bis 6 kWh.

Soll die Unabhängigkeit vom Netzbetrieb besonders hoch sein, kann der Speicher entsprechend dimensioniert werden. Es ist jedoch zu beachten, dass Autarkiegrade über 80 % im Privathaushalt (wirtschaftlich) schwer umzusetzen sind, da die benötigte Speicherkapazität beträchtlich steigt.

Für Photovoltaik-Speicher werden hauptsächlich zwei Arten von Batterien verwendet: Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) und Blei-Akkus. LiFePO4-Akkus bieten eine längere Lebensdauer, höhere Entladetiefe und höhere Sicherheit im Vergleich zu Blei-Akkus, die jedoch kostengünstiger sind. Die Entscheidung hängt von den individuellen Anforderungen und Budgetüberlegungen ab.

Ein wesentliches Merkmal vieler Stromspeicher ist die Notstromfunktion, die die gespeicherte Energie auch bei Ausfall des öffentlichen Netzes nutzbar macht. Dies erfordert einen Hybrid-Wechselrichter, der das Hausnetz mit PV-Anlage und Stromspeicher bei Netzausfall vom öffentlichen Netz trennt. Die Ersatzstromversorgung kann auf eine Phase ausgelegt sein oder, je nach Anlagenplanung, auch eine 3-phasige Notstromfunktion umsetzen.

Für netzgekoppelte Anlagen ist in der Regel ein 1-phasiges Speichersystem ausreichend, aufgrund der in Deutschland verwendeten phasensaldierenden Zähler. Bei einer echten Notstromversorgung wird jedoch ein 3-phasiges Speichersystem benötigt. Aufgrund der planerischen Intensität empfiehlt sich eine fachkundige Beratung, um die optimale Lösung zu finden.

Wenn Sie Interesse an einem AC-Speicher haben, könnte die Modelle von BYD mit einem SMA Batteriewechselrichter eine attraktive Lösung für einen durchschnittlichen 4-Personen-Haushalt sein. Darüber hinaus gibt es ähnliche Alternativen von Herstellern wie E3/DC und AC-Speicher von Varta.

Welchen Speicher sollten Sie nun wählen, um eine bestehende PV-Anlage mit den Vorteilen der Stromspeicherung nachzurüsten? Im Folgenden die drei beliebten Speicher-Hersteller BYD, Varta und E3/DC vor.

BYD ist ein weltweit agierendes Unternehmen mit einem Fokus auf Technologie und Innovation. Ein bedeutendes Standbein des Unternehmens bildet der Bereich der BYD-PV-Stromspeicher. Diese zeichnen sich durch verschiedene Stärken aus, darunter eine großzügige Garantie von 10 Jahren bei täglichem Zyklusbetrieb, eine hohe zulässige Lade- und Entladerate (C-Rate), wettbewerbsfähige Preise und die Verwendung sicherer Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LFP).

Des Weiteren sind diese Energiespeicher mit einer Vielzahl namhafter Wechselrichter-Marken wie SMA, Fronius, Victron, Selectronic, Studer und Schneider kompatibel.

Die VARTA AG ist ein international tätiges Unternehmen in der Batterietechnologie. In Bezug auf Energiespeicherlösungen zeichnen sich die Heimspeicher von VARTA durch ihre hohe Leistungsfähigkeit und Effizienz aus.

Ein Beispiel dafür ist der VARTA Pulse, der einen Batteriewirkungsgrad von 97,8 Prozent aufweist und im Standby-Modus lediglich 2 Watt Energie verbraucht.

Die E3/DC hat ihre Wurzeln in der Automobilbranche und hat ihre Entwicklungsabteilung für Lade-, Entlade- und Fahrtechnik eigenständig gemacht, um sich als Experte für Wechselrichter und Speichertechnik zu etablieren. Die Firmenphilosophie wird durch die 3 „E“ im Namen repräsentiert, die für einsparend, erneuerbar und effektiv stehen, während das „DC“ für Gleichstrom steht. Die Produktpalette umfasst verschiedene Varianten in Größe und Leistungsfähigkeit sowie eine Wallbox für die E-Mobilität mit Solarstrom.

Besitzer der S10-Serie haben die Möglichkeit, sich für ein virtuelles Kraftwerk zu registrieren und am Regelenergiemarkt teilzunehmen, um zusätzliche Einnahmen zu erzielen. Die Stromspeicher von E3/DC zeichnen sich durch ein ausgeklügeltes Energiemanagement aus, das die Abläufe im Hausstromnetz optimiert und unnötige Kosten verhindert.