EFFIZIENZLEITFADEN - mehr Transparenz im Speichermarkt ! ?

  • Hallo Speicherprofis,


    anbei den Link zum neuen EFFIZENZLEITFADEN für BATTERIESPEICHERSYSTEME und zusätzlicher Dokus.


    Effizienzleitfaden: http://www.bves.de/wp-content/…aden_V1.0.4_April2017.pdf
    Datenblattangaben: http://www.bves.de/wp-content/…ch-Effizienzleitfaden.pdf
    Prüfbericht nach Effizienzleitfaden: http://www.bves.de/wp-content/…ht_Effizienzleitfaden.pdf


    Da ich ja kein Techniker bin, sondern Betriebswirt mit großem Interesse für Erneuerbare Energien und Technik hätte ich dazu einige Verständnisfragen:


    Folgendes System wurde untersucht:
    PV-Wechselrichter Bemmessungsleistung: PPV2AC,nom = 4,6 kW
    Speichersystem: Testsystem 4.5 kWh Systemtopologie: AC-gekoppeltesPV-Batteriesystem, 1-phasig Nennleistung BAT2AC,nom: 2500 W
    Bruttokapazität: 4500 Wh Nettokapazität: 3500 Wh Batterietechnologie: LFP


    Der PV-WR hat eine nominelle Leistung von 4,6 kW, der Batterie-WR eine nominelle Leistung von 2.500 W


    Nun zu meiner Frage:
    Warum habe ich bei beim PV-WR und Batterie-WR bei einer Leistung von 0,25 oder 0,50 der nominellen Leistung bei
    allen 3 Wandlungspfaden PV2AC, AT2BAT und BAT2AC einen höheren Wirkungsgrad als bei maximaler nomineller Leistung ?

    0,25 0,50 1,0
    PV2AC: 96,9 97,6 95,4 Hier kommt das Thema Spannung noch hinzu, bei 400V höheren Wirk.Grad als bei 500V
    AC2BAT: 94,4 94,2 92,3
    BAT2AC: 95,0 96,0 94,7


    Hat dies eventuell bei höherer Leistung und Spannung mit dem Widerstand zu tun ? Daher vielleicht der geringere Wirkungsgrad ? Dies würde ja dann bedeuten, dass man den PV-WR und Batterie-WR nicht mit voller Leistung betreiben sollte ?


    Im Voraus herzlichen Dank für die Aufklärung.


    Gruß



    Karl


    Anbei die Auszüge zu den Fragen aus dem Prüfbericht:

  • Hi,


    Zitat von GOETSCHHOFER

    Dies würde ja dann bedeuten, dass man den PV-WR und Batterie-WR nicht mit voller Leistung betreiben sollte ?


    nein, das bedeutet, dass der Hersteller den Punkt des höchsten Wirkungsgrades in den "Zustand" hineinkonstruiert hat, der am häufigsten vorliegt. Dann macht der beste Wirkungsgrad ja auch den meisten Sinn.


    Wie oft läuft der PV-WR mit voller Leistung? Wie oft läuft der Bat-WR mit voller Leistung?
    Richtig, in den seltensten Fällen. Meistens läuft er mit mittlerer Last und auch nicht mit der höchsten Spannung.

  • Zitat von Ralf Hofmann

    Hi,



    nein, das bedeutet, dass der Hersteller den Punkt des höchsten Wirkungsgrades in den "Zustand" hineinkonstruiert hat, der am häufigsten vorliegt. Dann macht der beste Wirkungsgrad ja auch den meisten Sinn.


    Wie oft läuft der PV-WR mit voller Leistung? Wie oft läuft der Bat-WR mit voller Leistung?
    Richtig, in den seltensten Fällen. Meistens läuft er mit mittlerer Last und auch nicht mit der höchsten Spannung.


    Hallo Ralf Hofmann,


    danke für Deine Info.
    Ganz kann ich dem noch nicht folgen:


    PV2AC:
    Mein PV-WR Piko 5.5. hat folgendes DC/AC-Wirkungsgradbild (15 Min. Mittelwerte) samt Erträge in kWh je Ertragsstufe und Ertagsstunden. 2016: 1.150 kWh/kWp Ertrag, 24 Stck. 240-Schott Poly, Neigung 42 Grad, Null Abw. v. Azimut.
    Den höchsten Wirkungsgrad hat mein Piko bei ca. 80 - 85 % der Nennleistung ca. 4600 Watt und
    die meisten Stunden läuft er bis 500 Watt, hier erzielt er den niedrigsten Wirkungsgrad ca. . 85 - 90 %.
    Die realen Wirkungsgradwerte sind um ca. 1 - 2 % höher, da durch die 15 Min. Mittelwertbildung ein hoher Dämpfungseffekt entsteht.


    Vergleich mit Schaubild aus Webinar-PV-Magazine:
    Abgesehen davon, dass man einen einphasigen AC-Batterie-WR nicht mit einem 3-ph. Hybrid-WR vergleichen kann, zeigen beide Schaubilder, dass bei 0,8 -1,0 der Nennleistung des PV-WR der höchste Wirkungsgrad erzielt wird.


    Aber eines ist am unteren Schaubild schon auch erkennbar, dass bei 595 VDC-Spannung (rote Linie) ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird, als bei 770 VDC-Spannung (graue Linie). Also dürfte nach meiner Vermutung eine zu hohe Spannung schon auch einen Einfluss auf den Wirkungsgrad haben.


    Bezüglich Laden/Entladen zeigt sich für mich aus meiner Speichersimulation auf Basis mtl. 90.000 30-Sek. Werte folgendes Lade- und Entladeprofil in den Leistungsstufen.
    Laden: überwiegend ab 1000 Watt und im Maximalbereich
    Entladen: Fast überwiegend bis 1000 Watt und im Maximalbereich
    Bestätigung durch die Grafik vom KIT-Karlsruher Institut der Verteilung beim Batteerladen- und Entladen.
    Link zu Broschüre: Flyer Intersolar 2017 Vergleich Heimspeicher-deutsch:
    http://www.competence-e.kit.ed…gleichHeimspeicher_dt.pdf


    Ich denke wir sollten hier noch ein bisschen grübeln um hier auf eine logische und plausible Erklärung zu kommen.



    Karl

  • Hi Karl,


    Zitat von GOETSCHHOFER

    Mein PV-WR Piko 5.5.
    24 Stck. 240-Schott Poly,


    alle in einem String oder verteilt auf 2 Strings?
    Das macht bei Deinem WR nämlich einen großen Unterschied im Wirkungsgrad aus.


  • Hallo und guten Morgen,


    bei Wechselrichtern unterscheidet man im Wesentlichen zwei verschiedenen Typen.


    Trafolose Wechselrichter und Trafowechselrichter.


    1. Bei AC gekoppelte WR ist der PV-Wechselrichter in der Regel ein trafoloser WR und arbeitet mit einer hohen Stringspannung DC (in). Hier kann der PV-Generator einfacher aufgebaut werden, da zahlreiche Module in Reihe geschaltet werden können.


    Nachteil: Verschattungsprobleme bei langen Strings, Modulspannung für manche Module zu hoch (Verträglichkeit), Wandlungsverluste von DC (out) in AC.


    Diese WR arbeiten im mittleren Arbeitsbereich am effektivsten. Dies ist bauartbedingt, da sich die verwendeten Bauteile (Transistoren) stark erhitzen. Umso höher die Leistung umso höher die Abwärme und umso höher der Verlust.


    Fazit: Es wird eine Menge Energie "verheizt" und umso höher der Energiefluss umso schlechter die "Effizienz"


    2. Batteriewechselrichter sind in der Regel Trafowechselrichter. Hier wird die Spannung im Zwischenkreis (DC) in Wechselspannung umgewandelt. Diese Transformatoren sind genauso der Problematik "Energieverlust durch Wärmeentwicklung unterworfen". Diese Batteriewechselrichter sind meist robuster und langlebiger als trafolose WR.


    Fazit: Auch hier wird eine Menge Energie verheizt und umso größer die Leistungsabgabe umso schlechter der Wirkungsgrad.


    Zusammenfassend kann man das Gesamtsystem gut mit einen Kraftfahrzeug vergleichen.


    1. Tank = Batterie
    2. Motor = Wechselrichter


    die beiden Komponenten müssen aufeinander abgestimmt sein, je nach Verwendungszweck (Traktor, Kfz etc.). Bei Kraftfahrzeugen steht die Energiequelle Benzin oder Diesel zur Verfügung und hier ist eine möglichst hohe Effektivität der Komponenten wünschenswert, da der Treibstoff relativ teuer ist. Bei PV-Systemen ist der Kraftstoff die "Sonne" und diese steht uns kostenlos zur Verfügung. Lediglich der PV-Generator (Module) muss über die technische Lebenszeit bei einer Gesamtbetrachtung heran gezogen werden. Daher ist die Betrachtung einer Effizienz von Wechselrichtern nur dann relevant, sollte zu wenig Energie zur Verfügung stehen oder sollte die produzierte Energie verkauft werden (Rentabilität).


    DC/DC gekoppelte System verzichten auf den Modulwechselrichter (PV-Wechselrichter) und versorgen die Komponenten über einen DC/DC Wandler mit Energie. Diese Systeme laufen aufgrund der geringeren Wandlungsverluste effektiver als DC/AC Systeme.


    ... stellt euch mal vor, alle KfZ würden mit "Sonnenergie" laufen..... dann hätte die Effizienz einen anderen Stellenwert, denn dann wäre die Energie "umsonst", aber solange der Papa Staat auch hier abkassieren wird, werden die Systeme immer effizienter und .... letztendlich lässt sich Papa Staat dann wieder was neues einfallen um weiter abzukassieren....ist eben ein Teufelskreis :twisted:


    .... daher gilt "wehret den Anfängen!" :D


    Sonnige Grüße :danke:

    Die neue Energiefreiheit kommt an!

  • Zitat von Ralf Hofmann

    Hi Karl,



    alle in einem String oder verteilt auf 2 Strings?
    Das macht bei Deinem WR nämlich einen großen Unterschied im Wirkungsgrad aus.


    Hallo Ralf,


    habe ich natürlich vergessen zu ergänzen:
    2 Strings am Dach, wegen eventueller Fehleranalyse, über Verteilerbox durch einen String in einen Eingang von den 2 vorhandenen am Piko 5.5.


    Anbei die Grafik der Stunden der Stringspannungen 2016: Man sieht hier sehr deutlich, dass der überwiegende Teil der Ertragsstunden zwischen 600 V und 750 V stattfindet.


    Wie ich bereits im Rahmen des DC/AC-Wirkungsgrades erwähnt habe, sind die tatsächlichen Momentanwirkungsgrade um ca. 1 - 2 % höher als die Werte aus der Grafik (15-Min. Mittelwertbildung, Dämpfungseffekt).
    Die DC/AC-Wirkungsgradbilder sind Momentaufnahmen aus der Piko Solar App.


    So konnte ich auch feststellen, dass der Piko ca. 7 - 10 Watt Eigenverbrauch hat.
    1. Schaubild links: DC: 13 W, AC 2 W,


    Sonnige Grüße



    Karl

  • Kann man irgendwo den Gesamtwirkungsgrad finden?
    Nehmen wir mal für jede Umwandlungsstufe optimistische 95% an, dann sind das in der Summe nur noch 80%.
    Dann noch abzüglich den stand by Verbrauch und wir sind schon bei 75% :idea:

    Alle sagten das geht nicht. Dann kam einer, der wusste das nicht, und hats einfach gemacht.


  • Hallo,


    der Eigenverbrauch und der Wechselrichtereingangsverlust (Schaltleistungsverlust) bleibt dir als Gesamtsumme immer erhalten. Daher ist der Wirkungsgrad schlechter bei niedrigen Leistungswerten als bei höherer Leistung. Im Schnitt laufen die PV-Wechselrichter im optimalen Bereich bei 96% Wirkungsgrad, das heisst, dass ca. 160 Watt "verloren" gehen bei einen 4 kWp WR, auch auf deinen Schaubildern zu erkennen.


    Sonnige Grüße :danke:

    Die neue Energiefreiheit kommt an!

  • Hi,


    Zitat von GOETSCHHOFER

    2 Strings am Dach, wegen eventueller Fehleranalyse, über Verteilerbox durch einen String in einen Eingang von den 2 vorhandenen am Piko 5.5.


    Anbei die Grafik der Stunden der Stringspannungen 2016: Man sieht hier sehr deutlich, dass der überwiegende Teil der Ertragsstunden zwischen 600 V und 750 V stattfindet.


    das kann dann nur bedeuten, beide Dachstrings sind in der Verteilbox seriell zu einem String zusammengeführt, also alle 24 Module hintereinander, oder? Sonst könnten keine Spannungen von 600 - 750 Volt zustande kommen.
    Allerdings liegst Du damit ausserhalb des zulässigen Bereiches, was die max. bei Kälte Leerlaufspannung betrifft. :roll:


    Vom Wirkungsgrad her ist das optimal für Deinen WR.
    Das Risiko ist halt, dass er im tiefsten Winter bei Eiseskälte einen Schuss kriegt. Gewährleistung futsch.

  • Zitat von klaus24V

    Kann man irgendwo den Gesamtwirkungsgrad finden?
    Nehmen wir mal für jede Umwandlungsstufe optimistische 95% an, dann sind das in der Summe nur noch 80%.
    Dann noch abzüglich den stand by Verbrauch und wir sind schon bei 75% :idea:


    Hallo klaus24,


    da muss ich Dich leider enttäuschen, der Gesamtwirkungsgrad-DC/AC liegt im IST-2016 bei 95,70 %.
    Ergebnis aus den ca. 19.000 15-Min. Datenwerten. Laut Datenblatt liegt der Gesamtwirkungsgrad bei 95,50 %.


    Bin selbst über die geringe Abweichung überrascht.


    Immer vorausgesetzt, dass die Protokollwerte aus dem Piko Solar Portal korrekt sind.
    Bei 80 % Gesamtwirkungsgrad hätte ich diesen nach einigen Monaten sicherlich mit freundlichen Grüßen reklamiert.



    Karl