Niedervolt-Batteriespeicher: Prinzip und Einsatz in Photovoltaik-Anlagen

Als stationärer Batteriespeicher werden heute Niedervolt-Batterien mit einer kleinen Ladekapazität für unterschiedliche Anwendungen konzipiert. Um die Speicherleistung zu erhöhen, werden mehrere Batterien miteinander zu einer großen Batteriebank zusammengeschlossen. Niedervolt-Batterien können dabei sowohl als in Serie geschaltete Stränge als auch für in Serie bzw. parallel geschaltete Batteriebänke verwendet werden.

Wichtige Hinweise:

• Ein in Serie geschalteter Strang bzw. eine in Serie/parallel geschalteten Batteriebank durch einzelne Batterien kann unterschiedliche Spannungen und Ah-Nennwerten erzeugen.
• Letztendlich kann es bei jeder Batterie zu Abweichungen der Klemmspannungen kommen. Das führt zu einem Ungleichgewicht der Batterien.
• Es wird noch verschlimmert, indem die Nachfrage an den Batterien scheinbar ständig steigt, um Geräte mit hohem Strombedarf zu versorgen. Schlussendlich kann es vorkommen, dass ein Strang oder eine Batteriebank vorzeitig versagt.
• Um dies auszugleichen, werden spezielle Spannungsregler eingesetzt.

Speziell für den Einsatz innerhalb kleiner Solaranlagensysteme werden heute am Markt verschiedene Niedervolt-Lösungen angeboten. So bietet die Deutsche ACCUMOTIVE GmbH & Co. KG (Mercedes-Benz) einen Niedervolt-Energiespeicher auf Lithium-Ionen-Basis mit bis zu 20 kWh Speicherleistung an.

Zusammen mit einem Sunny Island Batterie-Wechselrichter, Sunny Home Manager und SMA Energy Meter von SMA Solar kann er auf unterschiedliche Witterungsbedingungen während der Sommer- und Wintermonate reagieren. So wird ein prognosebasiertes Laden ermöglicht, bei dem die Batterieladung durch die integrierte Prognose gezielt auf die einstrahlungsstarke Zeit verschoben werden kann.

Der primäre Unterschied zwischen Hochspannung (HV) und Niederspannung (LV) liegt in der Höhe der elektrischen Spannung.

Im Kontext der Gleichspannung wird eine Spannung ab 60V bereits als Hochspannung klassifiziert. Typischerweise weisen HV-Batterien jedoch Spannungen von über 100V auf, wobei dies bei Batteriespeichern für Photovoltaikanlagen sogar bis in den Bereich von mehreren Hundert Volt reichen kann. Im Gegensatz dazu liegen die Spannungen von Niedervoltspeichern, die üblicherweise in Photovoltaiksystemen zum Einsatz kommen, bei etwa 48V.

Trotz dieser signifikanten Spannungsunterschiede können Batterien beider Spannungsbereiche ähnliche Kapazitäten aufweisen. Eine geringere Spannung bedeutet jedoch, dass zur Erzielung derselben Leistung ein höherer Stromfluss erforderlich ist.

Zur Veranschaulichung:

Betrachten wir den Vergleich zwischen einer 48V- und einer 400V-Batterie bei einer Ladeleistung von 4kW.

Für diese Ladeleistung ergibt sich folgender Stromfluss für die beiden Batterietypen:

• Bei der 48V-Batterie fließen 83A.
• Bei der 400V-Batterie fließen 10A.