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AUStromspeicher Glossar
Fachbegriffe lassen sich leider nicht immer vermeiden. In unserem Stromspeicher Glossar finden Sie daher eine Vielzahl von Begriffen kurz erklärt und alphabetisch sortiert. Von A wie Abregelungsverluste bis Z wie Zyklen.
Um Stromnetze vor Überlastung zu schützen, müssen Photovoltaikanlage abregelbar sein oder dürfen nur 70 % der installierten Anlagenleistung in das öffentliche Netz einspeisen. Soweit diese Leistung weder dem Batteriespeicher noch einem hinzuschaltbaren Verbraucher zur Verfügung gestellt werden kann, muss diese Leistung abgeregelt werden. Die Folge: Verluste durch Abregelung.
AC steht für Alternating Current, auf Deutsch: Wechselstrom. Das Speichersystem wird an den vorhandenen PV-Wechselrichter angeschlossen. Der vom PV-Wechselrichter kommende Wechselstrom muss vom Speichersystem wieder in Gleichstrom umgewandelt werden. Nach der Speicherung erfolgt eine Rückumwandlung in Wechselstrom. AC-gekoppelte Stromspeicher eignen sich besonders zur Nachrüstung von bestehenden PV-Anlagen.
Die Einheit der Stromstärke, umgangssprachlich auch einfach Strom, ist Ampere (A).
In der Stromversorgung bedeutet Autarkie, unabhängig vom öffentlichen Stromnetz zu sein. Je autarker ein Haushalt mit Strom versorgt ist, desto weniger Energie benötigt er von Energielieferanten.
Der Autarkiegrad bezeichnet, wie viel des gesamten Energiebedarfs mithilfe der PV-Anlage abgedeckt werden kann. Ein Autarkiegrad von 100 Prozent bedeutet komplett unabhängig (von Energielieferanten) zu sein. Für private Haushalte ist dieser Grad aufgrund von technischen und meteorologischen Bedingungen kaum zu erreichen. Ein Autarkiegrad von 70 – 80 % ist bei PV-Anlagen mit Batteriespeicher durchaus realistisch.
Batterien sind elektrochemische Energiespeicher. Im Allgemeinen wird als Batterie eine Zelle oder der Zusammenschluss von Zellen bezeichnet, die mit den für die Nutzung notwendigen Einrichtungen wie Anschlüssen, Kennzeichnungen und Schutzeinrichtungen ausgestattet sind.
Die Batterieentladetiefe (DoD = Depth of Discharge) beschreibt den Batterieladezustand. Batterie-Hersteller definieren über die Batterieentladetiefe, wie viel Prozent der Speicherkapazität genutzt werden können. Zum Beispiel kann ein Stromspeicher mit einer Speicherkapazität von 10 kWh und eine Entladetiefe von 80 %, nur 8 kWh in der Batterie speichern. Je geringer die Batterieentladetiefe, desto häufiger wird ein Batteriespeicher be- und entladen.
Das Verhältnis zwischen der gegenwärtigen verfügbaren Speicherkapazität und Nennkapazität beschreibt den Batterieladezustand. Der Ladezustand (SoC) wird in Prozent angegeben. Ist der Akku vollständig geladen, liegt er bei 100 %, bei einer leeren Batterie bei 0 %.
Die wichtigste elektronische Komponente der Stromspeicher ist das Batteriemanagementsystem (BMS). Dieses übernimmt beim Be- und Entladen die Überwachung des berechneten State of Charge (SoC) sowie die Schnittstellenfunktion zwischen Gerät und Batterie. Mithilfe der Sensorik werden Strom, Spannungen, Temperaturen der Einzelzellen und des Gesamtsystems gemessen und teilweise auch geregelt. Somit ist das BMS ein zentraler Bestandteil der Sicherheit.
Im Gegensatz zur Wirkleistung kann die Blindleistung keine Arbeit verrichten und ist der Anteil, der nicht sinnvoll umgewandelt werden kann. Blindleistung wird beispielsweise dazu benötigt die Spannung in Energienetzen zu stabilisieren.
Dreiphasige Stromspeicher verfügen über einen Wechselrichter, der über alle drei Phasen an das Hausnetz angeschlossen ist. Dieser verteilt den Strom immer gleichmäßig auf alle Phasen. So werden Schieflasten der Stromspeisung im Netz vermieden.
Der Trend geht eindeutig zum Einsatz dreiphasiger Wechselrichter. Die Anwendungsregel (VDE-AR-N 4105) zum Betrieb von PV-Anlagen besagt u.a., dass einphasige Wechselrichter nur noch bis zu einer Anlagengröße von 4,6 Kilovoltampere (kVA) pro Phase erlaubt sind. Liegt die Leistung der PV-Anlage über 4,6 kVA, muss ein 3-phasiger Wechselrichter eingesetzt werden.
DC steht für Direct Current und ist die englische Bezeichnung für Gleichstrom. Bei DC-gekoppelten-Systemen wird das Speichersystem direkt an die PV-Module angeschlossen. Eine Umwandlung des Stromes in Gleichstrom zur Speicherung ist nicht nötig. DC-gekoppelte Stromspeicher sind besonders für Neuanlagen geeignet.
Eigenverbrauch bedeutet, dass der erzeugte Solarstrom unmittelbar vom Produzenten selbst genutzt wird und nicht in das Stromnetz eingespeist wird. Der Strom wird von der PV-Anlage direkt zu den angeschlossenen Stromverbrauchern geleitet oder vorübergehend in einem Solarstromspeicher (Akku) zwischengespeichert.
Der Eigenverbrauchsanteil ist der Anteil des erzeugten Solarstroms, der entweder zeitgleich durch Stromverbraucher oder zur Ladung des Stromspeichers genutzt wird. Je höher der Eigenverbrauchsanteil ist, desto weniger Solarstrom wird in das Netz eingespeist.
> Erfahren Sie hier, wie Sie Ihren Eigenverbrauchsanteil erhöhen können
In Deutschland kommen einphasige Stromspeicher nur noch selten zur Anwendung. Bei sehr kleinen PV-Anlagen können zwar noch einphasige Wechselrichter installiert werden, im Hinblick auf spätere Modernisierungsmöglichkeiten wird davon abgeraten.
Der Entladestrom ist der Strom, den eine Batterie über einen bestimmten Zeitraum liefern kann.
Solarstromspeicher mit Ersatzstrom-Funktion schalten bei Ausfall des öffentlichen Netzes die Stromverbraucher eigenständig auf das hausinterne Speichersystem um. Nach der Umschaltung dauert es wenige Sekunden, bis ausgewählte Verbraucher mit Ersatzstrom aus der PV-Anlage oder dem Batteriespeicher versorgt werden. Auch die Photovoltaikanlage kann weiterhin Solarstrom produzieren und die überschüssige Energie im Batteriespeicher speichern. Für eine komplett unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) ist Ersatzstrom nicht geeignet.
Batterien arbeiten mit Gleichstrom. Der Gleichstrom (DC) ist eine Ladungsbewegung, die in einem Stromkreis immer mit der gleichen Spannung in die gleiche Richtung fließt; (Elektronen bewegen sich durch einen elektrischen Leiter vom Minuspol zum Pluspol). Gleichstrom kann aus Wechselstrom erzeugt werden. Hierbei kommen Gleichrichter zum Einsatz.
Stromspeicher mit Hochvoltbatterien haben eine hohe Ausgangsspannung und einen hohen Wirkungsgrad. Der Wechselrichter muss lediglich eine geringe Spannungsdifferenz überbrücken. Durch das hohe Spannungsniveau der Hochvoltbatterie kann diese direkt an einen Zwischenkreis des Wechselrichters angeschlossen werden.
Bei Stromspeichern wird mit der Kapazität das Ladungsspeichervermögen bezeichnet. Die Maßeinheit ist in der Regel Amperestunden (Ah).
Der Ladestrom gibt an, wie schnell die Batterie aufgeladen wird. Je höher die Ladeleistung ist, desto höher ist der Ladestrom, umso niedriger ist die Ladezeit.
Mit Ladezustand wird die aktuelle Kapazität einer Batterie im Verhältnis zu ihrer maximalen Kapazität in Prozent bezeichnet.
Lithium-Ionen-Batterien repräsentieren aktuell die am meisten verbreitete Zellchemie für stationäre Batteriespeichersysteme.
Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen (LiFePO4 oder LFP) gehören ebenfalls zur Gruppe der Lithium-Ionen-Batterien. LiFePO4 Batterien überzeugen durch eine hohe Leistungsfähigkeit und zeichnen sich durch Langlebigkeit und Sicherheit aus. Batteriespeicher auf Lithium-Eisenphosphat-Basis lassen sich einerseits häufiger laden (hohe Zyklenfestigkeit). Andererseits können die Batterie auch höhere Lade- und Entladeleistungen bereitstellen.
LFP Batteriezellen können auf den Einsatz des problematischen Rohstoffs Kobalt verzichten. Einem Speicher mit Lithium-Eisenphosphat wird daher eine unbedenkliche und vor allem ungiftige Eigenschaft vorausgesagt.
Der maximale Leistungspunkt (MPP) ist der Betriebspunkt einer Solarzelle mit der maximalen Leistungsabgabe. Bei Solarzellen ist der optimale Betriebspunkt nicht konstant, er hängt von äußeren Umständen ab, wie der augenblicklichen Bestrahlungsstärke und der Temperatur der Solarzelle.
Die Nennspannung bezeichnet eine Spannung, die an einen Stromverbraucher angelegt werden muss, damit dieser seine volle Leistung entfaltet. Damit eine PV-Anlage ihre volle Leistung erbringen kann, muss die richtige Nennspannung vorliegen.
Die Betriebsweise eines Solarstromspeichers sollte so sein, dass bei begrenzter Speicherkapazität ein maximaler Nutzen sowohl für den Anwender als auch für die Stabilisierung der Stromnetze entsteht. Hier spricht man von Netzdienlichkeit.
Würde das Speichersystem immer dann laden, wenn die PV-Erzeugung den Eigenverbrauch übersteigt, wäre der Batteriespeicher oft schon vormittags, bevor die maximale PV-Leistung erzielt wird, vollgeladen. Zum Zeitpunkt der höchsten Produktion würde dann die erzeugte Leistung in das Stromnetz eingespeist. Das wäre nicht netzdienlich, es käme zu einer Überlastung des Netzes.
Damit dies nicht geschieht, sollte der Ladevorgang so gesteuert werden, dass die Batterie bei hoher Sonneneinstrahlung geladen wird. Wegen der unbekannten Wettereinflüsse ist dieser Zeitpunkt nicht absolut vorhersehbar – weder für das einzelne Speichersystem noch für alle installierten PV-Anlagen. Die Speicheranlagen von RCT Power nutzen ein prognosebasiertes Ladeverfahren, um den idealen Zeitpunkt zu ermitteln und so eine netzdienliche Betriebsweise zu sichern.
Die nominale Speicherkapazität, auch Nennkapazität genannt, entspricht der Energiemenge, die der Batterie unter bestimmten Bedingungen entnommen werden kann.
Eine Null-Einspeise-Anlage ist eine Solaranlage, die den gesamten erzeugten Solarstrom dem Hausnetz zur Verfügung stellt oder speichert. Es erfolgt keine Einspeisung von überschüssigem Solarstrom in das öffentliche Netz.
Die nutzbare Speicherkapazität ist in der Praxis die entscheidende Messgröße, da sie angibt, wie viel Kapazität vom Speicher tatsächlich genutzt werden kann, wenn die maximale Entladetiefe berücksichtigt wird.
Photovoltaik (auch Fotovoltaik) ist eine umweltschonende Art der Stromerzeugung durch Sonnenlicht. Mithilfe von Sonnenlicht und zwei Halbleitern entsteht elektrische Spannung. Photovoltaikanlagen werden beispielsweise auf den Dächern von Einfamilienhäusern installiert.
Beim prognosebasierten Laden optimiert der Wechselrichter die Beladung der Batterie entsprechend den Wetterdaten und der individuellen Erzeugungsprognosen. Nach einem Abgleich der Wetter- und Verbrauchsdaten wird der Stromspeicher so geladen, dass möglichst viel Solarstrom selbst verbraucht wird und dabei die abgeregelte Strommenge so klein wie möglich gehalten wird. Oft ist diese Funktion Voraussetzung für den Erhalt von Förderungen für Batteriespeichersysteme.
> Erfahren Sie hier mehr über das prognosebasierte Ladenverfahren von RCT Power
Die Regelgeschwindigkeit ist die Zeitspanne, die nach Zuschalten eines Verbrauchers vergeht, bis die Leistungsanpassung des Speichersystems beginnt. Dabei wird zwischen Totzeit und Einschwingzeit differenziert. Grundsätzlich sollte sie möglichst niedrig sein, da sie die Effizienz des Stromspeichers beeinflusst.
Die Scheinleistung gibt die an einen Verbraucher zugeführte elektrische Leistung an. Sie wird häufig auch als Anschlussleistung bezeichnet. Die Scheinleistung setzt sich aus der Wirkleistung und der Blindleistung zusammen. Die elektrische Einheit der Scheinleistung ist Voltampere (VA).
Solarstromspeicher sind große Akkumulatoren (Akkus) für Solarstrom. Diese aufladbaren Batterien ermöglichen es uns, elektrische Solarenergie zu speichern und bei Bedarf abzurufen. Dadurch können Erzeugung und Verbrauch zeitlich entkoppelt werden. In Solarstromspeichern kommen heutzutage vermehrt Lithium-Eisenphosphat-Batterien zum Einsatz.
Solarstromspeicher sind für eine effiziente Nutzung von Photovoltaikanlagen wichtig. Denn die Anlagen produzieren den meisten Strom in den Mittagsstunden, während jedoch abends ein erhöhter Strombedarf durch Lichtquellen und Elektrogeräte besteht.
Die verschiedenen Grenzbereiche elektrischer Spannungen werden als Spannungsbereich bezeichnet. Ein Spannungsbereich über 1000 V wird als Hochspannung bezeichnet. Von Niederspannung spricht man, wenn der Spannungsbereich geringer als 1000 V ist.
Die Speicherkapazität ist eine der wichtigsten Kenngrößen für Stromspeicher. Sie sagt aus, wie viel Energie der Solarbatterie unter Nennbedingungen entnommen werden kann.
Die Speicherkapazität wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben. In der Praxis unterscheidet man zwischen Bruttokapazität (Nennkapazität oder nominelle Kapazität) und Nettokapazität (nutzbare Kapazität).
Bei einem Teilzyklus wird eine Batterie nur unvollständig entladen oder geladen. Teilzyklen können bei der Berechnung der Zyklenzahl addiert und zu Vollzyklen zusammengefasst werden.
Verbraucher sind alle Geräte im Haushalt, die elektrische Energie benötigen. Zu den größten Stromverbrauchern im Haushalt zählen u.a. die Warmwasserbereitung, Heizungswärmepumpen, Elektroherde, Klimaanlagen und Ladesäulen für Elektroautos.
Eine PV-Anlage erzeugt nur Strom, wenn die Sonnenstrahlung ungehindert auf die Module treffen kann. In der Praxis befinden sich jedoch häufig Objekte auf dem Dach, wie zum Beispiel Schornsteine, Kamine, Satellitenschüsseln oder Entlüfter, die zu einer Teilverschattung der Solarmodule und somit zu Ertragsverlusten führen. Ein im Wechselrichter integriertes Verschattungsmanagement kann den Ertragsverlust auf ein Minimum reduzieren und den Einsatz von sogenannten Moduloptimierern überflüssig machen.
Von einem Vollzyklus spricht man, wenn eine Batterie vollständig entladen und darauf vollständig geladen wird. Wird die Batterie nur unvollständig entladen, spricht man von einem Teilzyklus.
Die Einheit der elektrischen Spannung ist Volt (V). 1000 Volt entsprechen einem Kilovolt (kV).
Watt oder auch Kilowatt ist die Maßeinheit, mit der die Leistung angegeben wird. Die Leistung beschreibt die Fähigkeit Arbeit in einem definierten Zeitfenster (Stunde, Minuten, Sekunden) zu verrichten. In diesem Fall: Energie umzuwandeln.
Die Abkürzung für Watt lautet W – 1000 Watt entsprechen 1 Kilowatt (kW).
Das Formelzeichen für Leistung ist der Buchstabe P - das Kurzzeichen für den englischen Begriff Power.
Die elektrische Leistung P errechnet sich in der Elektrotechnik aus dem Produkt des fließenden Stromes (Formelzeichen I) mal der anliegenden Spannung (Formelzeichen U). Kurzform: P = U x I
Die Wattstunde ist die Maßeinheit für den physikalischen Begriff der elektrischen Arbeit. Der Begriff der Arbeit ist in diesem Zusammenhang gleich zu setzen mit den Begriffen Energie oder auch Energiemenge. Arbeit/Energie beschreibt die erbrachte Leistung in einem Zeitfenster.
Das Formelzeichen für Arbeit/Energie ist der Buchstabe W – das Kurzzeichen für den englischen Begriff Work.
Ihr Strom- und Wärmebedarf wird als Energie in Kilowattstunden abgerechnet. Ein Energierzeuger oder -verbraucher, der mit einer Leistung von 1000 Watt eine Stunde in Betrieb ist, hat in dieser Zeit 1000 W x 1Std = 1000 Wh = 1kWh Energie erzeugt oder zum Beispiel in Wärme umgewandelt.
Beispielsweise ist Folgendes mit einer Kilowattstunde möglich:
- Mit einem 1000-Watt-Staubsauger eine Stunde lang saugen
- Eine Energiesparlampe mit 12 W etwa 90 Stunden leuchten lassen
- Etwa eine Stunde lang die Haare föhnen (je nach Gerät)
- Ca. 50 Stunden am Laptop arbeiten (je nach Gerät)
Kilowattstunde wird mit kWh abgekürzt. kW steht für Kilowatt, das h steht für hora - das lateinische Wort für Stunde.
Elektrischer Strom, der periodisch seine Richtung und Stärke ändert, wird als Wechselstrom (AC) bezeichnet. Die Stromversorgung im Haushalt läuft über Wechselstrom. Mithilfe von Wechselrichtern kann Wechselstrom aus Gleichstrom erzeugt werden.
Wirkleistung ist der Anteil der Leistung, der tatsächlich in einem Verbraucher in mechanische oder thermische Energie umgesetzt wird.
In der Photovoltaik werden Solarmodule, Wechselrichter oder auch Stromspeicher mit einem Wirkungsgrad bewertet. Der Wirkungsgrad (η) gibt an, wie hoch die Effizienz eines Geräts unter Berücksichtigung von Umwandlungsverlusten ist. Theoretisch sind Wirkungsgrade von 0 Prozent bis 100 Prozent möglich. Praktisch ist ein Wirkungsgrad von 100 Prozent nicht zu erreichen, da jede Form von Energieumwandlung (z.B. Sonnenlicht in elektrischen Strom) mit Verlusten einhergehen.
Wirkungsgrade werden häufig als Mittelwerte oder als gewichtete Mittelwerte kommuniziert. Generell gilt: Je höher der Wirkungsgrad, desto effizienter arbeitet die PV-Anlage und der Stromspeicher.
Bei einem jeweils zusammenhängenden vollständigen Lade- und Entladevorgang wird von einem Zyklus gesprochen. Die Lebensdauer einer Batterie steht in Verbindung mit der Anzahl der Zyklen.