Sollte Ihr Solar- und Speichersystem AC- oder DC-gekoppelt sein?

Eine der ersten – und wichtigsten – Entscheidungen bei der Ergänzung eines Solarprojekts um eine Batterie ist, wie diese Batterie an das PV-System angebunden wird.

Dies wird als Kopplungsarchitektur bezeichnet und beeinflusst alles – von den Installationskosten über die Energieeffizienz bis hin zur künftigen Erweiterung und der Kapitalrendite (ROI).

Die eigentliche Frage ist ganz einfach:

Ergänzen Sie ein bestehendes Solarsystem um eine Batterie oder planen Sie ein neues Solar- und Speicherprojekt?

In den meisten Fällen weist Ihnen die Antwort auf diese Frage den Weg zur richtigen Architektur.

DC- oder AC-gekoppelte Batterie: den Unterschied verstehen

Der Unterschied ist eigentlich recht einfach:

In einem DC-gekoppelten System wird die Batterie auf der Gleichstromseite (DC) neben dem Solarfeld angeschlossen. Solarenergie kann direkt von den Modulen in die Batterie fließen, bevor sie für das Gebäude oder das Netz in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird.

In einem AC-gekoppelten System verfügen Solarfeld und Batterie jeweils über einen eigenen Wechselrichter. Solarstrom wird zunächst in Wechselstrom (AC) umgewandelt und, falls die Batterie geladen werden muss, vor der Speicherung wieder in Gleichstrom (DC) zurückgewandelt.

Auch wenn die Batteriezellen in beiden Systemen identisch sein können, folgt die Energie einem unterschiedlichen Weg. Dieser Unterschied wirkt sich auf die Effizienz, die Auswahl der Ausrüstung und die Installationsstrategie aus.

Wenn Sie bereits eine Solaranlage haben, ist die AC-Kopplung meist sinnvoller

Stellen Sie sich eine Fabrik vor, die vor fünf Jahren eine 1-MW-Dach-PV-Anlage installiert hat.

Das Unternehmen möchte nun die Lastspitzengebühren senken und den Eigenverbrauch mithilfe eines Batteriespeichers erhöhen.

Sollte sie voll funktionsfähige Solarwechselrichter ersetzen?

In der Regel lautet die Antwort: nein.

Ein AC-gekoppeltes System ermöglicht es, die bestehende PV-Anlage unverändert zu lassen und lediglich einen speziellen Batteriewechselrichter oder ein Leistungswandlersystem (PCS) hinzuzufügen. So bleibt der Installationsaufwand minimal, und es muss keine Ausrüstung ersetzt werden, die noch viele Jahre Nutzungsdauer hat.

Dieser Ansatz bietet mehrere Vorteile:

• Geringere Retrofit-Kosten
• Schnellere Installation
• Minimale Beeinträchtigung des Betriebs
• Einfache Integration in die bestehende Ausrüstung
• Mehr Flexibilität, um die Batteriekapazität später zu erweitern

Es gibt jedoch einen Kompromiss.

Da der Strom zusätzliche Umwandlungsstufen durchläuft, weisen AC-gekoppelte Systeme in der Regel höhere Umwandlungsverluste auf als DC-gekoppelte Systeme. Je nach Ausrüstung und Betriebsbedingungen können diese Verluste etwa 10–15 % betragen, verglichen mit rund 3–6 % bei einer DC-gekoppelten Auslegung.

Bei Retrofit-Projekten werden diese zusätzlichen Verluste jedoch häufig durch die Einsparungen durch die Wiederverwendung der bestehenden Infrastruktur ausgeglichen.

Anders ausgedrückt: Die AC-Kopplung ist oft der kostengünstigste Kompromiss. Sie erreicht zwar nicht immer die höchste theoretische Effizienz, bietet aber meist den schnellsten und wirtschaftlichsten Weg, ein bestehendes Solarsystem um Speicher zu erweitern.

Planen Sie ein neues Solar- + Speicherprojekt? Denken Sie über eine DC-Kopplung nach

Betrachten wir nun einen Projektentwickler, der eine neue Gewerbeanlage plant, bei der Solar- und Batteriespeicher von Anfang an vorgesehen sind.

Da das System noch nicht gebaut wurde, können Ingenieure alle Komponenten gemeinsam optimieren.

Genau hier hat die DC-Kopplung einen klaren Vorteil.

Da die Solarenergie die Batterie lädt, bevor sie in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird, entfällt eine zusätzliche Umwandlungsstufe. Dies verbessert die Gesamteffizienz und ermöglicht es, mehr der vor Ort erzeugten Solarenergie zu speichern und später zu nutzen.

Bei neuen Projekten können DC-gekoppelte Systeme zudem den Bedarf an Leistungswandlungsgeräten verringern, indem ein gemeinsamer Hybridwechselrichter oder ein PCS genutzt wird. Das führt häufig zu einem übersichtlicheren Systemdesign und geringeren Restsystemkosten (BOS).

Im Utility-Scale-Bereich bietet die DC-Kopplung einen weiteren wichtigen Vorteil: die Überdimensionierung des PV-Feldes.

Entwickler können mehr PV-Leistung installieren, als der Wechselrichter an AC-Nennleistung liefert, und überschüssige Solarenergie in die Batterie umleiten, anstatt sie durch Wechselrichter-Clipping zu verlieren. Über die Lebensdauer eines Projekts hinweg kann die Nutzung dieser sonst verlorenen Energie die Projektwirtschaftlichkeit deutlich verbessern.

Auch wenn DC-gekoppelte Systeme in der Planungsphase eine höhere Anfangsinvestition erfordern können, liefern sie bei neuen Solar-plus-Speicher-Anlagen oft die beste Langzeitleistung.

Welche Architektur bietet den besseren ROI?

Die beste Kapitalrendite hängt vom jeweiligen Projekt ab.

Wenn ein Unternehmen bereits über ein funktionierendes Solarsystem verfügt, ergibt der Austausch von Wechselrichtern nur für ein paar zusätzliche Effizienzpunkte finanziell selten Sinn. In diesem Fall bietet die AC-Kopplung meist den besten ROI, da sie die Aufrüstungskosten minimiert.

Wird das Projekt hingegen von Grund auf neu geplant, kann eine Investition in eine DC-gekoppelte Architektur die Effizienz verbessern, die Installation vereinfachen und die Energieproduktion über die gesamte Lebensdauer des Systems optimieren.

Die niedrigsten Anfangskosten führen nicht immer zum höchsten langfristigen Wert – und die höchste Effizienz rechtfertigt nicht immer den Austausch bestehender Ausrüstung.

In vielen Diskussionen steht allein die Umwandlungseffizienz im Mittelpunkt. Auch wenn diese wichtig ist, sollte sie nicht das entscheidende Kriterium sein.

Ein Unterschied von ein oder zwei Prozentpunkten bei der Energieumwandlung überwiegt selten die Kosten für die Neugestaltung einer bestehenden Anlage oder den Austausch funktionierender Ausrüstung.

Stattdessen sollten Projektinhaber das Gesamtbild betrachten:

• Installationskosten
• Bestehende Infrastruktur
• Betriebliche Ziele
• Zukünftige Erweiterungspläne
• Wartungsstrategie
• Erwartete Batteriezyklen

In vielen Fällen bietet die Architektur, die die Installation vereinfacht, auch den größten langfristigen Wert.

Vergleich von AC- und DC-gekoppelten Systemen

Die Tabelle verdeutlicht einen wichtigen Punkt: Die Wahl der richtigen Architektur hängt vom Projekt ab, nicht von einer einzelnen technischen Spezifikation.

Welche Anwendungen passen am besten?

AC-gekoppelte Systeme

Die AC-Kopplung ist häufig die bevorzugte Wahl für:

• Gewerbliche und industrielle Retrofit-Projekte
• Bestehende Dach-PV-Anlagen
• Schulen und Universitäten
• Krankenhäuser
• Produktionsstätten
• Unternehmen, die planen, ihre Batteriekapazität im Laufe der Zeit zu erweitern

Da die Batterie unabhängig vom Solarwechselrichter arbeitet, sind Erweiterungen in der Regel einfacher, wenn der Energiebedarf steigt.

DC-gekoppelte Systeme

Die DC-Kopplung wird üblicherweise gewählt für:

• Neue Gewerbeprojekte
• Utility-Scale-Solarparks
• Greenfield-Projekte
• Standorte, die von Anfang an mit Batteriespeicher geplant wurden
• Projekte mit Fokus auf maximalen solaren Eigenverbrauch

Wenn PV-Anlage und Batterie gemeinsam geplant werden, kann die DC-Kopplung eine schlanke und effiziente Lösung schaffen.

Über das aktuelle Projekt hinausdenken

Viele Unternehmen beginnen mit einem bescheidenen System und erweitern es, wenn der Strombedarf steigt oder sich die Stromtarife ändern.

Deshalb verdient Flexibilität ebenso viel Aufmerksamkeit wie Effizienz.

Ein Hersteller, der heute 500 kWh Speicherkapazität installiert, könnte beispielsweise beschließen, die Kapazität in drei Jahren nach Hinzufügen einer zweiten Produktionslinie zu verdoppeln. Eine Architektur, die eine unkomplizierte Erweiterung ermöglicht, kann künftigen Engineering-Aufwand und Installationskosten reduzieren.

Wer über die erste Phase hinausdenkt, trifft häufig bessere langfristige Entscheidungen.

Hier können Sie die EGE GAIA BESS-Serie entdecken. Eco Green Energy bietet eine breite Palette an Batteriespeichersystemen sowie Engineering-, Inbetriebnahme-, Auslegungs- und Supportleistungen für erfolgreiche Solar- und Speicherprojekte.

Die beste Wahl ist die, die zu Ihren Zielen passt

Letztlich ist die Batterie nur ein Teil des Systems. Die sie umgebende Architektur bestimmt, wie effizient das gesamte Projekt heute arbeitet und wie leicht es sich künftigen Energiebedürfnissen anpassen kann.

Die Wahl der richtigen Kopplung bedeutet vor allem, das Design zu wählen, das für die jeweilige Anwendung die beste Leistung, Flexibilität und den besten Mehrwert bietet.

Wenn Sie weitere Artikel dieser Art lesen möchten, besuchen Sie gerne unsere EGE Academy-Seite für informative Inhalte.

Abonnieren Sie gerne unseren LinkedIn-Newsletter für weitere Einblicke, Branchennews und Updates von Eco Green Energy, oder kontaktieren Sie uns per E-Mail: info@eco-greenenergy.com