Forschungsprojekt TestBench Wie effizient arbeiten Photovoltaik-Speichersysteme?

Immer mehr Photovoltaikanlagen verfügen über Batterien, die während der Sonnenstunden erzeugten Strom speichern und für eine spätere Nutzung bereithalten.

Photovoltaik-Speichersysteme sollen die Eigennutzung eines möglichst hohen Anteils Solarstroms ermöglichen. Je effizienter das Speichersystem, desto größer der wirtschaftliche Vorteil. Das Projekt »Testbench« misst die Effizienz, damit Planer und Betreiber Batteriesysteme besser vergleichen können.

Photovoltaik wandelt Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um und trägt damit zu einer nachhaltigen Stromversorgung bei. Für Betreiber von Photovoltaikanlagen lohnt es sich, einen möglichst hohen Anteil des erzeugten Solarstroms selbst zu nutzen. Das gelingt mithilfe von Batterien, die während der Sonnenstunden erzeugten Strom speichern und für diejenigen Zeiten nutzbar machen, in denen die Photovoltaikanlage keinen Strom produziert.

Der Markt für Photovoltaik-Speichersysteme wächst stetig: Bereits 2018 ging in Deutschland das 100 000ste PV-Speichersystem in Betrieb. Vor allem Privathaushalte nutzen solche Systeme, um ihren Eigenverbrauch an Solarstrom zu erhöhen und größere Unabhängigkeit vom Netz zu erlangen. Für den wirtschaftlichen Nutzen ist eine hohe Effizienz des Photovoltaik-Speichersystems entscheidend. Das Ziel des kürzlich gestarteten Projekts »Testbench« ist bes daher, die Qualität der Effizienzmessungen an Photovoltaik-Speichersystemen zu steigern, damit Planer und Betreiber sie besser miteinander vergleichen können.

Das vom BMWi geförderte Verbundprojekt wird vom Fraunhofer IEE, KIT, VDE|DKE und TÜV Rheinland sowie den assoziierten Partnern AIT, BSW und BVES gemeinsam bearbeitet.

Projektziel und -methode

Testbench läuft vom 1. Januar 2020 bis zum 31. Dezember 2021. Das Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. In dem Projekt wird untersucht, welche Anpassungen und Detaillierungen der Mess- und Auswertevorschriften im vorliegenden Effizienzleitfaden erforderlich sind, um die Ergebnisqualität zu verbessern. Der Effizienzleitfaden vereinheitlicht die Charakterisierung des Wirkungsgrads, des Standby-Verbrauchs und der Regelungseffizienz von Photovoltaik-Batteriesystemen.

Um einen Vergleich verschiedener Systeme anhand von Basisverfahren zu ermöglichen, ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse unerlässlich. Voruntersuchungen haben jedoch gezeigt, dass Messungen an den gleichen Speichersystemen in verschiedenen Messinstituten zu teils unterschiedlichen Ergebnissen führen. Zudem sind in der aktuellen Version des Leitfadens die Rahmenbedingungen der Messungen noch nicht genau genug festgelegt, wie bisherige Erfahrungen zeigen. Dies betrifft beispielsweise die Anforderungen an die Genauigkeit von Strom- und Spannungssensoren und die bei der Messung zu verwendenden Abtastraten und Periodendauern bei der Mittelwertbildung.

Testbench soll Normung vorantreiben

Das Projekt »Testbench« (Testverfahren zur Bestimmung der Effizienz von PV-Speichersystemen) fokussiert besonders auf die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Messergebnisse an verschiedenen Prüfständen. In der zweiten Projekthälfte soll ein Ringversuch die Wirksamkeit der Verbesserungen validieren und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse der beteiligten Partner nachweisen. Da die Projektpartner federführend im Normarbeitskreis »Kennwerte von stationären Batteriespeichern« (AK 371.0.9.) der DKE mitwirken, lassen sich die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse direkt in den Normungsprozess einbringen. »Eine nationale Norm oder VDE-Anwendungsregel wäre ein wichtiger Schritt, um die Marktposition deutscher Hersteller weiter zu festigen«, erklärt Nina Munzke, Leiterin der Gruppe Systemspeicherung und -analyse am Batterietechnikum des KIT Karlsruhe. Aufgrund der großen Menge internationaler Kunden der deutschen Hersteller von PV-Speichersystemen, sollen die Ergebnisse in einem weiteren Schritt in die internationale Normung eingebracht werden. Das Projekt soll damit indirekt auch die Wettbewerbschancen von deutschen Herstellern in internationalen Märkten stärken.