Heimspeichersysteme: Wie Heimspeicher funktionieren und wie man ein System auswählt

Ein Heimspeichersystem mit Batteriespeicher (BESS) speichert Strom zur späteren Verwendung. Es kann überschüssigen Solarstrom auffangen, den Stromverbrauch über den Tag verteilen und, in Kombination mit geeigneten Notstromaggregaten, ausgewählte Verbraucher im Haushalt während eines Stromausfalls versorgen.

Für Hausbesitzer stellt sich die praktische Frage, wie viel ihres Strombedarfs ein System decken kann – und unter welchen Betriebsbedingungen. Für Installateure und Netzbetreiber liegt die Priorität darin, Batteriekapazität, Wechselrichterleistung, Kommunikations- und Installationsanforderungen auf diesen Bedarf abzustimmen.

Was ist ein Gebäudeenergiespeichersystem für Wohngebäude?

Ein Batteriespeichersystem für Wohnhäuser kombiniert wiederaufladbare Batterien mit der notwendigen Ausrüstung zur Verwaltung, Umwandlung und sicheren Bereitstellung der gespeicherten Energie. Die Batterie ist nur ein Teil der Anlage; Wechselrichter, Schutzvorrichtungen, Steuerung und elektrische Anschlüsse bestimmen den Betrieb im Haus.

Hausanlagen werden üblicherweise hinter dem Stromzähler installiert. Sie versorgen den Haushalt direkt, während lokale Vorschriften und die genehmigte Systemkonfiguration über etwaige Einspeisungen in den Strommarkt oder die Teilnahme an Förderprogrammen der Energieversorger entscheiden.

Ein Heimspeicher kann mehrere Ziele unterstützen:

• Speichert tagsüber erzeugten Solarstrom für den Verbrauch am Abend.
• Die Versorgung essentieller Stromkreise bei Stromausfällen sicherstellen.
• Verlagerung des Strombezugs aus dem Netz auf zeitabhängige Tarife.
• Unterstützung eines netzunabhängigen Hauses als Teil eines ausgeklügelten Stromversorgungssystems.

Diese Ziele erfordern unterschiedliche Konfigurationen. Ein System, das hauptsächlich für den abendlichen Solarstromverbrauch ausgelegt ist, benötigt möglicherweise eine andere Reservestrategie als ein System, das für eine längere Notstromversorgung installiert ist.

Wie funktioniert ein Heimbatteriespeichersystem?

In einem an eine Solaranlage angeschlossenen Haus deckt die PV-Anlage zunächst den Haushaltsbedarf gemäß der konfigurierten Regelungsstrategie. Übersteigt die Erzeugung den Verbrauch, kann der Überschuss die Batterie laden. Diese entlädt sich anschließend über einen Wechselrichter und versorgt kompatible Verbraucher mit Wechselstrom.

Wo das Laden über das Stromnetz zulässig ist, kann das System auch in Zeiten niedrigerer Strompreise laden. Ob dies die Kosten senkt, hängt von Tarifunterschieden, Umwandlungsverlusten, Batterieverschleiß und Betriebseinstellungen ab.

Ein typischer Tagesablauf sieht folgendermaßen aus:

Morgens: Die Solarstromerzeugung beginnt, den Haushaltsstrom zu decken.

Mittags: Überschüssige Stromerzeugung lädt die Batterie, vorbehaltlich der verfügbaren Kapazität und der Ladegrenzen.

Abends: Gespeicherte Energie deckt einen Teil des Haushaltsbedarfs.

Über Nacht: Der Controller hält eine Backup-Reserve aufrecht oder folgt dem konfigurierten Tarifplan.

Dieselbe Batterie kann sich daher in zwei Haushalten unterschiedlich verhalten. Die Betriebsprioritäten sind ebenso wichtig wie die installierte Kapazität.

Welche Komponenten benötigt ein BESS-System für Wohngebäude?

Manche Funktionen sind in einem Produkt integriert. Andere erfordern separate Geräte. Ein Angebot sollte genau aufzeigen, was im Lieferumfang enthalten ist, was separat installiert werden muss und welche Funktionen das fertige System unterstützt.

Wie viel Batteriekapazität benötigt ein Haushalt?

Beginnen Sie mit den Verbrauchern, die die Batterie versorgen muss, und deren benötigter Betriebszeit. Der tägliche Haushaltsverbrauch liefert einen Anhaltspunkt, entspricht aber nicht automatisch der erforderlichen Batteriegröße.

Zur Notfallplanung sollten Sie die wichtigsten Geräte auflisten und deren Gesamtenergieverbrauch für den geplanten Ausfallzeitraum schätzen. Berücksichtigen Sie bei der Berechnung des Eigenverbrauchs aus Solarenergie die überschüssige Tageserzeugung und den Bedarf am Abend.

Eine beispielhafte Backup-Berechnung lautet:

Erforderliche nutzbare Energie = durchschnittliche unterstützte Last × Backup-Dauer

Bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 0,8 kW über 8 Stunden benötigen die wichtigsten Stromkreise etwa 6,4 kWh gelieferte Energie. Das gewählte System muss zusätzlich Umwandlungsverluste, Betriebsreserve und wechselnde Lastbedingungen berücksichtigen. Dieses Beispiel dient der Planung und stellt keine Laufzeitgarantie dar.

Warum kW und kWh gemeinsam geprüft werden müssen

Kilowatt (kW) beschreiben die Leistung, die ein System in einem bestimmten Moment abgeben kann. Kilowattstunden (kWh) beschreiben gespeicherte Energie.

Eine Batterie kann zwar genügend Energie für mehrere Stunden des Grundverbrauchs speichern, ist aber möglicherweise nicht in der Lage, eine große Pumpe zu starten oder mehrere leistungsstarke Geräte gleichzeitig zu versorgen. Sowohl die Entladegrenze der Batterie als auch die Nennleistung des Wechselrichters müssen die vorgesehenen Lasten abdecken.

Das Rahmenkonzept des NREL für Heimspeicher behandelt Leistungskapazität und Energiekapazität als separate Systemmerkmale. Dies ist auch eine sinnvolle Methode, um Angebote zu vergleichen: Man sollte beides bewerten, anstatt nur den Preis pro kWh zu vergleichen.

Funktioniert ein Batteriespeichersystem für Wohnhäuser auch bei einem Stromausfall?

Ein Batteriespeichersystem für Wohnhäuser kann nur dann als Notstromversorgung dienen, wenn die gesamte Installation diese Funktion unterstützt. Die Batteriekapazität allein gewährleistet keine Notstromversorgung.

Das US-Energieministerium erklärt, dass Solar-Plus-Speicher-Systeme geeignete, fortschrittliche Wechselrichter benötigen, um bei Stromausfällen ohne Netzunterstützung zu funktionieren, sofern sie dafür ausgelegt sind.

Bitte vor dem Kauf bestätigen:

• Welche Stromkreise werden mit Notstrom versorgt?
• Die kontinuierliche Leistung und die unterstützten Anlauflasten.
• Die Übertragungszeit und die Eignung für empfindliche Geräte.
• Ob Solarenergie die Batterie während eines Stromausfalls wieder aufladen kann.
• Die Mindestreserve- und Wiederanlaufanforderungen.
• Etwaige Einschränkungen bei dreiphasigen oder hausweiten Notstromaggregaten.

Für manche Haushalte ist die Absicherung von Kühlung, Beleuchtung, Kommunikationssystemen und ausgewählten Steckdosen praktischer als die Versorgung aller Geräte. Eine vollständige Notstromversorgung des Hauses erfordert die Beurteilung des gleichzeitigen Strombedarfs und ein entsprechendes Lastmanagement.

Wie funktionieren BMS und EMS zusammen?

Das Batteriemanagementsystem (BMS) schützt und verwaltet die Batterie innerhalb ihrer Betriebsgrenzen. Es überwacht Parameter wie Zellspannung, Stromstärke und Temperatur und übermittelt zulässige Lade- und Entladegrenzen an kompatible Geräte.

Das Energiemanagementsystem (EMS) bzw. der Energieregler bestimmt, wann gespeicherte Energie genutzt werden soll. Je nach Installation berücksichtigt er die Solarstromproduktion, den Haushaltsstrombedarf, die Strompreise und die Reservekapazität des Hausbesitzers.

Beispielsweise kann das Entladen der Batterie während einer teuren Abendstunde zwar den Strombezug aus dem Netz reduzieren, aber gleichzeitig steht weniger Energie für einen späteren Stromausfall zur Verfügung. Mithilfe von Reserveeinstellungen kann der Besitzer diese Prioritäten ausbalancieren.

Die Steuerungsfunktionen variieren je nach Produkt. Eine App, die den Akkustand anzeigt, beinhaltet nicht zwangsläufig Tarifoptimierung, Prognosen oder die Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk.

Worauf sollten Käufer vor der Auswahl einer Heimbatterie achten?

Eine hilfreiche Spezifikationsübersicht deckt die gesamte Installation ab.

Wechselrichterkompatibilität : Bitte prüfen Sie das genaue Wechselrichtermodell, den Batteriespannungsbereich, das Kommunikationsprotokoll, die Firmware-Anforderungen und die zugelassene Betriebskonfiguration.

Nutzbare Energie : Unterscheiden Sie die Nennleistung von der innerhalb der zulässigen Betriebsgrenzen verfügbaren Energie. Fragen Sie nach, wie sich die Reserveeinstellungen auf den täglichen Gebrauch auswirken.

Installationsbedingungen : Montageanforderungen, Gerätegewicht, Wartungszugang, Gehäuseschutzklasse sowie Lade- und Entladetemperaturgrenzen prüfen.

Erweiterung : Prüfen Sie die zugelassenen Modulkombinationen, die maximal unterstützte Kapazität und etwaige Einschränkungen beim späteren Hinzufügen von Batterien.

Gewährleistung: Überprüfen Sie die Zusagen zur Aufrechterhaltung der Kapazität, die Betriebsbedingungen, gegebenenfalls die Durchsatzgrenzen und den Serviceprozess.

Konformität : Fordern Sie die Dokumentation an, die für das jeweilige Modell und den Zielmarkt relevant ist. Eine unternehmensweite Zertifikatsliste stellt keine Zulassung für jede Batterie-Wechselrichter-Kombination dar.

GSL ENERGY Wohnimmobilien Batteriespeicherlösungen

GSL ENERGY fertigt LiFePO4-Batteriespeichersysteme für private, gewerbliche und industrielle Anwendungen. Das Portfolio für Heimspeicher umfasst wandmontierte, stapelbare, rackmontierte und integrierte Konfigurationen und bietet OEM- und ODM-Unterstützung für Projektpartner.

Bei einem Batteriespeichersystemprojekt für Privathaushalte sollte die Produktauswahl mit dem Lastprofil des Haushalts, der Solarkonfiguration, dem Wechselrichtermodell, den Installationsbedingungen und den Anforderungen an die Notstromversorgung beginnen. Diese Angaben helfen, eine geeignete Batteriearchitektur zu definieren und die Integrationsanforderungen vor der Beschaffung zu ermitteln.

Installateure, Händler und Hausbesitzer können für eine erste Prüfung folgende Informationen vorbereiten: Installationsland, täglicher Stromverbrauch, Details zur bestehenden Photovoltaikanlage und zum Wechselrichter, Grundlastbedarf und gewünschte Notstromdauer. Eine klare Projektbeschreibung erleichtert die Bewertung des Angebots.