Wie fügt man einem bestehenden netzgebundenen Solarsystem eine Batteriesicherung hinzu?

• AC-Kopplung: Spleißen Sie Ihre AC-Verkabelung, um einen speicherfähigen Wechselrichter und Batterien hinzuzufügen

• DC-Kopplung: Spleißen Sie Ihre DC-Verkabelung, um einen speicherfähigen Wechselrichter und Batterien hinzuzufügen

• Wechselrichteraustausch: Ersetzen Sie den vorhandenen Wechselrichter durch einen speicherbereiten Wechselrichter

Wir haben in letzter Zeit einen Anstieg der Anrufe von Leuten festgestellt, die ihre bestehende netzgebundene Solaranlage mit einer Notstrombatterie erweitern möchten . 

Viele dieser Anrufe kommen aus unserem Heimatstaat Kalifornien, wo PG&E fortlaufende Stromausfälle angekündigt hat, um die Auswirkungen von Waldbränden zu begrenzen. Angesichts der drohenden Gefahr geplanter Stromausfälle drängen Solaranlagenbesitzer darauf, ihre Systeme mit einer Notstrombatterie auszustatten, um bei Netzausfällen das Licht eingeschaltet zu halten.

Leider ist dieser Vorgang nicht so einfach wie das Anschließen einer neuen Batteriebank. On-Grid-Wechselrichter sind für die Umwandlung von Gleichstrom (Gleichstrom) von Solarmodulen konzipiert, sie sind jedoch nicht für die Integration in eine Batteriebank ausgelegt. Normalerweise müssen Sie neue Komponenten hinzufügen, damit Ihr Wechselrichter mit Ihren Batterien funktioniert.

Es ist auch nicht billig. Batterien sind der teuerste Teil einer Solaranlage . Zwischen einer Batteriebank entsprechender Größe und einem batteriebasierten Wechselrichter wie dem Outback Radian rechnet man mit mindestens 10 Riesen, um Batterien zu einem netzgebundenen System durchschnittlicher Größe hinzuzufügen. (Wir wollten dies im Vorfeld klarstellen, da die Leute, die uns anrufen, oft einen Schock bekommen, wenn wir ihnen sagen, dass das Notstrompaket mehr kosten kann als das System selbst!)

Wenn Sie über kürzliche Stromausfälle besorgt sind und die kostengünstigste Lösung suchen, ist ein Gasgenerator möglicherweise die beste Wahl. Es wird im Vorfeld weniger kosten und es kann einfacher sein, es mit Ihrem bestehenden System zu koppeln, da es weniger Einschränkungen bei der Systemgröße gibt. Ein Gasgenerator ist in der Regel groß genug, um den Großteil oder den gesamten Haushalt zu versorgen, während ein Wechselrichter und eine Batteriebank normalerweise nur für den Betrieb der wesentlichen Geräte ausgelegt sind, da große Batteriesysteme schnell teuer werden können.

Gasgeneratoren haben ihre eigenen Nachteile: Sie sind laut, weniger umweltfreundlich, erfordern Wartung und eine Brennstoffquelle. Aber es besteht kein Zweifel, dass sie von vornherein die kostengünstigste Option sind.

Batterien haben höhere Anschaffungskosten, sind aber wartungsfrei und viel vielseitiger. Der Hauptvorteil besteht darin, die von Ihren Modulen erzeugte Energie zu speichern und zu verwalten, damit Sie sie bei einem längeren Stromausfall mit Solarenergie aufladen können. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Batterien besteht darin, dass sie sich fast augenblicklich einschalten und Ihr Zuhause mit Strom versorgen können, normalerweise in weniger als einer Sekunde und ohne Unterbrechung Ihrer Geräte. Ein Gasgenerator benötigt einige Minuten, um den Motor zu starten, aufzuwärmen und mit der Energieversorgung zu beginnen.

Wenn Sie sich für ein Batterie-Backup entscheiden, werden in diesem Artikel die drei Vorgehensweisen beschrieben, mit denen Sie dies erreichen können:

1. AC-Kopplung

2.DC-Kopplung

3. Netzgekoppelter Wechselrichter durch speicherbereiten Wechselrichter ersetzen

Methode Nr. 1: AC-Kopplung

Netzgekoppelte Wechselrichter benötigen zum Betrieb das Stromnetz – sie messen ständig die Netzspannung und -frequenz und schalten sich ab, wenn diese außerhalb des Bereichs liegen. 

In einem AC-gekoppelten System ist der netzgebundene Wechselrichter mit einem netzunabhängigen Wechselrichter und einer Batteriebank gekoppelt . Der netzunabhängige Wechselrichter stellt eine zweite Stromquelle bereit, wodurch der netzgebundene Wechselrichter effektiv dazu gebracht wird, online zu bleiben. Dadurch können Sie Ihre Batterien aufladen und wichtige Geräte während eines Stromausfalls betreiben.

Die beste Option für die AC-Kopplung ist der Outback Radian. Die neueste Firmware unterstützt die frequenzversetzte AC-Kopplung, die mit jedem Wechselrichter funktioniert, der nach den Standards UL 1741 SA zertifiziert ist. 

Diese Funktion bewirkt, dass der netzunabhängige Wechselrichter seine Frequenz verschiebt, um die Leistung des netzgekoppelten Wechselrichters zu steuern. Der Radian begrenzt die von der Solaranlage zugeführte Leistung bei Bedarf, um ein Überladen der Batterien zu verhindern.

Hier sind die grundlegenden Dimensionierungsrichtlinien für die Auswahl eines Wechselrichters:

• Der Radian sollte eine mindestens 25 % höhere Nennleistung als der netzgekoppelte Wechselrichter haben.

• Der GS8048A kann mit netzgekoppelten Wechselrichtern mit einer Leistung von bis zu 6 kW (maximal 5 kW für Fronius-Wechselrichter) gekoppelt werden.

• Der GS4048A kann mit netzgekoppelten Wechselrichtern mit einer Leistung von bis zu 3 kW (maximal 2,5 kW für Fronius-Wechselrichter) gekoppelt werden.

• Erfordert MATE3s-Fernbedienung mit aktualisierter Firmware sowohl für den Wechselrichter als auch für die Fernbedienung

Weitere Informationen zur Verwendung der AC-Kopplung zum Hinzufügen einer Batteriesicherung zu einem vorhandenen netzgebundenen System finden Sie auf der Outback-Website.

Vorteile der AC-Kopplung

Dies ist die einfachste Möglichkeit, Ihr System, insbesondere ein Mikro-Wechselrichtersystem, nachzurüsten. Die Batteriebank wird an den Radian angeschlossen, der zwischen dem netzgebundenen Wechselrichter und Ihren Lastpaneelen installiert ist. Der vorhandene netzgekoppelte Wechselrichter muss nicht entfernt werden.

Nachteile der AC-Kopplung

Strenge Richtlinien für Wechselrichter und Batteriegröße machen die Dimensionierung des Zusatzes zu einer Herausforderung. Wenn der Wechselrichter oder die Batteriebank zu klein dimensioniert sind, ist die Leistung des Systems schlecht oder es funktioniert überhaupt nicht. Wenn der vorhandene netzgekoppelte Wechselrichter außerdem groß ist, kann ein AC-gekoppeltes System sehr teuer werden.

Kompatibel mit:

• Die meisten netzgekoppelten Wechselrichter auf dem Markt (alles, was nach UL 1741 SA gelistet ist)

Methode Nr. 2: Gleichstromkopplung

Bei einem DC-gekoppelten System wird die Solaranlage über einen Laderegler direkt mit der Batteriebank verbunden. 

So funktionieren netzunabhängige Systeme , und dies könnte auch bei einem netzgekoppelten System der Fall sein, wenn sie einen 600-Volt-Strangwechselrichter verwenden. Das funktioniert mit den SMA Sunny Boys, vielen Fronius-Wechselrichtern oder jedem anderen 600-Volt-Strangwechselrichter.

Dieser Morningstar 600-Volt-Laderegler ist für die Nachrüstung netzgekoppelter Systeme mit Batterien konzipiert. Es kann mit jeder unserer vorverkabelten Energiezentralen kombiniert werden, die keinen Laderegler haben.

Der 600-V-Laderegler wird zwischen der vorhandenen PV-Anlage und Ihrem netzgekoppelten Wechselrichter installiert. Es verfügt über einen manuellen Schalter zum Umschalten zwischen netzgekoppeltem und netzunabhängigem Modus. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass sie nicht programmiert werden kann – der Schalter muss physisch betätigt werden, um mit dem Laden der Batterien zu beginnen.

Der batteriebasierte Wechselrichter kann sich weiterhin automatisch einschalten und Ihre wichtigen Geräte mit Strom versorgen, aber die PV-Anlage lädt die Batterien erst auf, wenn der Schalter betätigt wird. Sie müssen also daran denken und vor Ort sein, um die Solarladung einzuschalten. Andernfalls kann es sein, dass Ihre Batterien leer sind und Sie nicht mehr über die Solarenergie aufladen können.

Vorteile der Gleichstromkopplung

Im Vergleich zur AC-Kopplung funktioniert die DC-Kopplung mit einem breiteren Spektrum an netzunabhängigen Wechselrichtern und Batteriebankgrößen. 

Nachteile der Gleichstromkopplung

Der manuelle Transferschalter bedeutet, dass Sie verfügbar sein müssen, um den PV-Ladevorgang zu starten. Wenn Sie es vergessen oder nicht da sind, stellt Ihr System weiterhin Notstrom bereit, aber die Batteriebank wird erst dann über Solarenergie aufgeladen, wenn jemand manuell den Schalter am Controller umlegt.

Kompatibel mit:

• Die meisten String-Wechselrichter für Privathaushalte sind für eine maximale Eingangsspannung von 600 Volt ausgelegt

Ersetzen Sie Ihren netzgekoppelten Wechselrichter durch einen speicherfähigen Wechselrichter

Die letzte Option ist normalerweise die teuerste: Sie können Ihren vorhandenen netzgekoppelten Wechselrichter entfernen und ihn stattdessen durch einen speicherfähigen Wechselrichter ersetzen.

Dieser Ansatz wird die flexibelste Option sein – er funktioniert für alle bestehenden netzgebundenen Systeme. Es gibt eine Handvoll Wechselrichter auf dem Markt, die speziell für die Energiespeicherung in netzgekoppelten Systemen konzipiert sind:

• Der Sol-Ark ist ein leistungsstarker Wechselrichter, der sowohl mit als auch ohne Batterien funktionieren kann

• Der StorEdge kann Standard-SolarEdge-Wechselrichter ersetzen (erhältlich in den Modellen 3,8 kW und 7,6 kW).

• Mikrowechselrichter müssten entfernt und durch jedes speicherfähige System ersetzt werden

Idealerweise möchten Sie Ihren vorhandenen Wechselrichter durch einen ersetzen, der ungefähr die gleiche Größe hat und die gleiche Array-Verkabelung verwenden kann.

In vielen Fällen ist diese Lösung der Anpassung Ihres bestehenden Systems mit AC- oder DC-Kopplung vorzuziehen, da diese Wechselrichter von Grund auf für die Energiespeicherung konzipiert sind. Sie umfassen einige coole Funktionen, wie die Speicherung von Energie und deren Rückverkauf an den Energieversorger während Spitzenzeiten (Time-of-Use, TOU), um die Vorteile Ihrer lokalen Net-Metering-Richtlinie voll auszuschöpfen.

Dieser Ansatz ist bei Mikro-Wechselrichtern schwierig, da es mehr Arbeit erfordert, die alten herauszureißen und jedes Modul durch ein Ersatzmodul nachzurüsten. Der Arbeitsaufwand ist etwas teurer und zeitaufwändiger, daher ist eine AC-gekoppelte Lösung oft eine bessere Alternative für Mikro-Wechselrichtersysteme.

Vorteile des Austauschs Ihres Wechselrichters

• Funktioniert für jedes System

• Speicherfähige Wechselrichter verfügen über zusätzliche Funktionen

Nachteile des Austauschs Ihres Wechselrichters

• Teuerste Option, insbesondere für Mikrowechselrichter

Kompatibel mit:

• Alle Systeme

Zusammenfassung

Die Nachrüstung von Solaranlagen mit neuen Geräten kann aufgrund der unterschiedlichen Ausstattungsmöglichkeiten und unterschiedlichen Methoden zur Einbindung von Energiespeichern schwierig sein. Neue Geräte können die elektrischen Eigenschaften des gesamten Systems verändern, und das könnte zu Fehlern führen, wenn die Komponenten nicht für das ordnungsgemäße Zusammenspiel ausgelegt sind.