04.06.2020 • Photonik

Wie effizient arbeiten Photovoltaik-Speichersysteme?

Verbundprojekt „Testbench“ steigert Qualität von Effizienz-Messungen.

Für Betreiber von Photovoltaik­anlagen lohnt es sich, einen möglichst hohen Anteil des erzeugten Solarstroms selbst zu nutzen. Das gelingt mithilfe von Batterien, die während der Sonnen­stunden erzeugten Strom speichern und für diejenigen Zeiten nutzbar machen, in denen die Photovoltaik­anlage keinen Strom produziert. „Um den wirtschaft­lichen Nutzen für den System­betreiber zu gewähr­leisten, ist eine hohe Effizienz des Photo­voltaik-Speicher­systems entscheidend“, erklärt Projekt­leiter Fabian Nieder­meyer vom Fraunhofer-Institut für Energie­wirtschaft und Energie­system­technik. Die Qualität der Effizienz­messungen an Photo­voltaik-Speicher­systemen zu steigern, damit Planer und Betreiber sie besser mitein­ander vergleichen können, ist Ziel des kürzlich gestarteten Verbund­projekts „Testbench“.

Abb.:  Photovoltaikanlagen verfügen immer häufiger über Batterien, die...
Abb.: Photovoltaikanlagen verfügen immer häufiger über Batterien, die während der Sonnenstunden erzeugten Strom speichern und für eine spätere Nutzung bereithalten. (Bild: Fh.-IEE)

Das Projekt fokussiert besonders auf die Reproduzier­barkeit und Vergleich­barkeit der Mess­ergebnisse an den verschiedenen Prüfständen der Projekt­partner. In der zweiten Projekt­hälfte soll ein Ring­versuch die Wirksam­keit der Verbesse­rungen validieren und die Reproduzier­barkeit der Ergebnisse der beteiligten Partner nachweisen. Da die Projekt­partner federführend im Normarbeits­kreis „Kennwerte von stationären Batterie­speichern“ der Deutschen Kommission Elektro­technik Elektronik Informations­technik mitwirken, lassen sich die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse direkt in den Normungs­prozess einbringen. „Eine nationale Norm oder VDE-Anwendungs­regel wäre ein wichtiger Schritt, um die Markt­position deutscher Hersteller weiter zu festigen“, erklärt Nina Munzke, Leiterin der Gruppe System­speicherung und -analyse am Batterie­technikum des Karlsruher Institut für Technologie.

Aufgrund der großen Menge internationaler Kunden der deutschen Hersteller von PV-Speicher­systemen sollen die Ergebnisse in einem weiteren Schritt in die inter­nationale Normung eingebracht werden. Damit sollen die Wett­bewerbs­chancen von deutschen Herstellern in inter­nationalen Märkten gestärkt werden. Darüber hinaus beinhaltet der Projektplan das Veranstalten von Workshops zum regen Austausch mit den verschiedenen deutschen und inter­nationalen Stakeholdern.

In dem vom Bundeswirtschafts­ministerium geförderten Projekt untersucht das Fraunhofer-Institut für Energie­wirtschaft und Energie­system­technik in Kassel zusammen mit den Projekt­partnern KIT, DKE und TÜV Rheinland, sowie den assozi­ierten Partnern Austrian Institute of Technology, Bundes­verband Solar­wirtschaft und Bundes­verband Energie­speicher, welche Anpassungen und Detaillie­rungen der Mess- und Auswerte­vorschriften im vorliegenden Effizienz­leitfaden erforderlich sind, um die Ergebnis­qualität zu verbessern. Der Effizienz­leitfaden vereinheit­licht die Charakteri­sierung des Wirkungs­grads, des Standby-Verbrauchs und der Regelungs­effizienz von Photo­voltaik-Batterie­systemen. Erarbeitet hat ihn die Fach­gruppe Effizienz­leitfaden des BVES und des BSW gemeinsam mit Mitarbeitern verschiedener Forschungs­institute, Prüf­labora­torien und Hersteller von PV-Speicher­systemen.

Um einen Vergleich verschiedener Systeme anhand von Basis­verfahren zu ermöglichen, ist die Reproduzier­barkeit der Ergebnisse unerlässlich. Vorunter­suchungen haben jedoch gezeigt, dass Messungen an den gleichen Speicher­systemen in verschiedenen Mess­instituten zu teils unter­schied­lichen Ergebnissen führen. Zudem sind in der aktuellen Version des Leitfadens die Rahmen­bedingungen der Messungen noch nicht genau genug festgelegt, wie bisherige Erfahrungen zeigen. Dies betrifft beispiels­weise die Anforderungen an die Genauig­keit von Strom- und Spannungs­sensoren und die bei der Messung zu verwendenden Abtast­raten und Perioden­dauern bei der Mittel­wert­bildung.

Fh.-IEE / RK

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