Abweichung Eigenverbrauch DC / AC Speichersysteme

[Christian Dorst]

Hallo allerseits,

mir ist heute beim Auslegen einer PV-Anlage mit RCT Geräten aufgefallen, dass die Berechnung des Eigenverbrauchs nicht ganz schlüssig ist. Da ich ausschließlich DC-gekoppelte Systeme anbiete, hatte ich die Unterschiede so noch nicht gesehen. Hier die Eckdaten der verwendeten Simulation:

Verbrauchsprofil 2 Personen mit 2 Kindern 2000 kWh im Jahr

2,6 kWp an RCT Power Storage DC 4.0

wird nun eine Power Battery 3.8 DC gekoppelt kommt man auf folgende Werte:

PV-Generatorenergie (AC-Netz) mit Batterie 2257 kWh | EV 1062 kWh = 47%

wird die Power Battery 3.8 AC gekoppelt erhält man:

PV-Generatorenergie (AC-Netz) 2402 kWh | direkter EV 521 kWh | EV mit Batterie netto 860 kWh | Batterieladung 992 kWh = 63%

Als erstes machen mich die Verluste stutzig, da ja das DC-gekoppelte System besser aussehen müsste:

AC: 992 - 860 = 132 kWh

DC: 2402 - 2257 = 145 kWh

Allerdings noch interessanter finde ich den absoluten EV:

AC: 521 + 860 = 1381 kWh

DC: siehe oben 1062 kWh

Wie kann das schlechter angebundene System einen höheren Eigenverbrauch generieren? Netto 30% mehr!

Da ich hier in Thüringen zur Ermittlung der Förderfähigkeit einen EV von 60% rechnerisch erreichen muss, habe ich damit ein mittelgroßes Problem, zumal beim AC-System die Verluste in die EV-Quote mit eingehen (was klar ist), im DC-System aber nicht, wodurch meine Quote weiter sinkt.

Ich habe das jetzt bei den RCT Geräten beobachtet, denke aber es betrifft alle DC gekoppelten Systeme. Ich freue mich auf konstruktive Antworten.

Beste Grüße

Christian Dorst

[developer_mh]

Hallo Christian,

das ist eine sehr interessante Frage, wie ich finde! Es gibt immer noch viele Unsicherheiten beim Thema DC- und AC-Kopplung von Speichern, viele Missverständnisse, und auch (leider) ein paar Fallstricke in PV*SOL, über die man stolpern kann, wenn man die Kopplungsarten vergleicht.

Vielleicht fange ich mit dem Fallstrick Nr. 1 an: Die zeitliche Auflösung in PV*SOL. Solche Vergleiche sollten grundsätzlich in minütlicher Auflösung gemacht werden, da nur dann sichergestellt ist, dass alle Effekte so realistisch wie möglich behandelt werden. Es ist in deinem speziellen Fall vor allen Dingen so, dass das genutzte Lastprofil ("2 Personen mit 2 Kindern") in 1min-Auflösung vorliegt, was bei DC-Kopplung dazu führt, dass auch PV-Wechselrichter und Batterien in 1min-Auflösung gerechnet werden, bei AC-Kopplung jedoch nicht.

2. Problem: Die minimale Einspeise-Leistung des Wechselrichters im Zusammenspiel mit einem relativ niedrigen Verbrauch. Der gewählte PV-Wechselrichter hat eine minimale Einspeise-Leistung von 25 W. Das gewählte Lastprofil hat vor allem nachts sehr häufig Leistungswerte von um die 15 W. Das bedeutet, dass das DC-gekoppelte Batteriesystem hier nicht zur Deckung des Verbrauchs beitragen kann, da es nicht über die "Schranke" des WEchselrichters kommt. AC-seitig angeschlossen besteht dieses Problem nicht. Das ist im Übrigen ein tatsächliches Problem in der Praxis, das oft nicht beachtet wird.

3. Problem: Die Wirkungsgradkennlinie des PV-Wechselrichters im Zusammenspiel mit einem relativ niedrigen Verbrauch. Der verwendete PV-wechselrichter hat eine Nennleistung von 4 kW. Die Wirkungsgrad-Kennlinie bezieht sich damit auf eben diese 4 kW, wenn die Auslastung berechnet wird. Wenn nun der relativ geringe Verbrauch, mit einer Leistung von z.B. 80 W aus dem Batteriesystem gedeckt wird, liegt man auf der Wechselrichter-Kennlinie bei 80/4000 = 2% Auslastung. Also etwa hier:

Beim vorliegenden Verbrauchsprofil, skaliert auf 200 kWh im Jahr, sind 26 % aller Leistungen geringer als 400 W, und damit unterhalb der 10% Auslastung aus Sicht des PV-Wechselrichters.

Fazit:

Es ist bei DC-Systemen noch viel wichtiger als bei AC-gekoppelten, dass man die Anschlussleistungen der Geräte und des Verbrauchs gut aufeinander abstimmt.

Quote

Wie kann das schlechter angebundene System einen höheren Eigenverbrauch generieren?

Ich hoffe, dass die Frage damit halbwegs beantwortet ist. Es kommt immer auf den Einzelfall und die verwendeten Geräte an. In keinem Fall kann man aber sagen, dass AC-Geräte schlechter angebunden seien. Häufig ist sogar das Gegenteil der Fall, da man AC-gekoppelt die Probleme 2 und 3 nicht hat.

Beste Grüße,

Martin

[Christian Dorst]

Hallo Martin,

danke für Deine ausführliche Antwort. Ich möchte meine Gedanken und Anregungen dazu ausführen:

1. AC- und DC-gekoppelte Systeme sollten in der Simulation mit den gleichen Bedingungen berechnet werden. Also bei beiden Systemen minütliche Simulation beim Vorliegen dieser Werte in den Verbrauchsprofilen. Andernfalls sehe ich hier eine klare Bevorzugung von AC-gekoppelten Systemen, da sie unter den von Dir angebenen Bedingungen besser abschneiden müssen.

2. Anpassung der Wirkungsgrad-Kennlinien der PV- und Speicherwechselrichter.

Die ersteren laufen momentan beim Startpunkt 0% / 0% los, und die erste Stützstelle der Kennlinie liegt bei 5% Auslastung. Dadurch sind alle Werte unter 5% Auslastung, welche ja in der Praxis - wie Du beschreibst - recht oft vorkommen, unterirdisch schlecht. Entspricht dies der Realität?

Bei den Speicherwechselrichtern ist der Startpunkt bei 0% Auslastung bereits bei einem annehmbaren Wirkungsgrad (hier 88,4% sowohl für den AC- als auch den DC-gekoppelten WR hinterlegt). Entspricht dies der Realität? Ich denke auch der Speicherwechselrichter hat bei weniger 1% Auslastung einen kleineren Wirkungsgrad als 88,4%.

Schau ich mir den SPI von der HTW-Berlin für die RCT Geräte oder auch die DC-gekoppelten Kostal + BYD Kombination an, denke ich, dass der sehr geringe Wirkungsgrad unter 5% Auslastung so recht weit von der Realität entfernt ist. Vlt. wäre ein Wert bei 1% Auslastung praxisrelevanter. Habt Ihr dazu mehr Werte? Wo kommen die Werte überhaupt her, vom Hersteller?

Sonnige Grüße aus Erfurt

Christian

[Ralf]

Mir ist aufgefallen, daß bei Auslegung einer Anlage mit Fronius SymoGen24 und BYD-Speicher der Speicher als AC-gekoppelt dargestellt wird. Lt. Datenblatt von Speicher und Wechselrichter handelt es sich um eine DC-Kopplung.

 

Damit wird die Vergleichbarkeit mit Alternativen wie Sungrow schwerer.

Um einen vergleichbaren Sungrow-WR tatsächlich vergleichbar zu berechnen, habe ich eine Kopie angelegt in der Absicht, die Kopplung von DC auf AC zu ändern. Ich habe leider den entsprechenden Parameter nicht gefunden, wer kann hier weiterhelfen?

 

[developer_mh]

Hallo Ralf,

die Art der Kopplung kann hier eingestellt werden:

Der Symo GEN24 hat verschiedene Betriebsmodi: https://manuals.fronius.com/html/4204260315/de.html#0_t_0000002977

Ob die PV intern im WR im DC-Zwischenkreis angeschlossen ist oder auf einem AC-Bus, lässt sich daraus leider nicht ableiten. Da die Hersteller aber diese Produkte selbst bei uns in der Datenbank anlegen, würde ich davon ausgehen, dass es so in Ordnung ist. Im Zweifel lohnt sich vielleicht eine Nachfrage bei Fronius?

Vielen Dank und beste Grüße,

Martin

[Ralf]

Danke,

das hatte mir dann ein Kollege gezeigt - nicht beim Wechselrichter, sondern bei der Batterie ist das einstellbar.

Ich vermute, es handelt sich beim Gen24 um eine DC-Zwischenkreiskopplung, dafür spricht die tatsächlich erreichbare Effektivität der Gerätekombinationen (siehe das gute Abschneiden bei den HTW-Speichertests)

Die Hinterlegung als AC-Kopplung hier hat wahrscheinlich genau den Grund, um den es in diesem Faden seit zwei Jahren geht: DC-gekoppelte Systeme werden von der Software PVSol schlechter gerechnet gegenüber AC-gekoppelten Systemen, obwohl sie technisch wegen geringerer Umformverluste besser dastehen müßten.

[BanZai]

On 1/18/2022 at 3:00 PM, Ralf said:

Danke,

das hatte mir dann ein Kollege gezeigt - nicht beim Wechselrichter, sondern bei der Batterie ist das einstellbar.

Ich vermute, es handelt sich beim Gen24 um eine DC-Zwischenkreiskopplung, dafür spricht die tatsächlich erreichbare Effektivität der Gerätekombinationen (siehe das gute Abschneiden bei den HTW-Speichertests)

Die Hinterlegung als AC-Kopplung hier hat wahrscheinlich genau den Grund, um den es in diesem Faden seit zwei Jahren geht: DC-gekoppelte Systeme werden von der Software PVSol schlechter gerechnet gegenüber AC-gekoppelten Systemen, obwohl sie technisch wegen geringerer Umformverluste besser dastehen müßten.

Ich bin mir unsicher, denn ich habe aktuell ein ähnliches Phänomen.

Berechnung A: B-Box Premium HVS 5.1 (5.12 kWh) +Fronius Symo GEN24 10.0 Plus (Manuell erstellt) mit AC Kopplung
PV-Generatorleistung 15,30 kWp
Spez. Jahresertrag 942,11 kWh/kWp
Anlagennutzungsgrad (PR) 90,30 %
Ertragsminderung durch Abschattung 0,7 %
PV-Generatorenergie (AC-Netz) 14.459 kWh/Jahr
Direkter Eigenverbrauch 2.464 kWh/Jahr
Batterieladung 1.192 kWh/Jahr
Ladung des E-Fahrzeugs 2.234 kWh/Jahr
Abregelung am Einspeisepunkt 0 kWh/Jahr
Netzeinspeisung 8.569 kWh/Jahr
Eigenverbrauchsanteil 40,6 %
Vermiedene CO₂-Emissionen 6.694 kg/Jahr

Berechnung B: B-Box Premium HVS 5.1 (5.12 kWh) +Fronius Symo GEN24 10.0 Plus (Manuell erstellt) mit DC Zwischenkreis-Kopplung

PV-Generatorleistung 15,30 kWp
Spez. Jahresertrag 939,47 kWh/kWp
Anlagennutzungsgrad (PR) 90,04 %
Ertragsminderung durch Abschattung 0,7 %
PV-Generatorenergie (AC-Netz) mit Batterie 14.220 kWh/Jahr
Direkter Eigenverbrauch 3.428 kWh/Jahr
Ladung des E-Fahrzeugs 2.177 kWh/Jahr
Abregelung am Einspeisepunkt 0 kWh/Jahr
Netzeinspeisung 8.615 kWh/Jahr
Eigenverbrauchsanteil 39,3 %

 

Die einzige Anpassung an beiden Modellen war die Änderung der Kopplungsart im Batteriespeicher-Menü (Minütliche Simulation).
Alle anderen Parameter sind unverändert... kann ich mir nicht erklären   

[developer_fw]

Hallo BanZai,

entschuldige die späte Rückmeldung.

Gibt es zu den beiden Projekten die .pvprj-Dateien? Gerne hier im Forum per privater Nachricht zusenden, damit wir einen Blick hinein werfen können.

Danke im Voraus und viele Grüße,
Frederik

[Tim_Tom]

Hallo, 
Ich schaue mir grade dasselbe Thema an, beim Vergleich zwischen einem Fronius Symo Gen24 plus mit einem Huawei Sun2000. 
Dabei ist mir aufgefallen, dass das Fronius-System im Prinzip nur über die Batterie über 1000kWh mehr Verbrauchsdeckung erzielt, im Vergleich mit dem Huawei. Das erscheint mir nicht realistisch.

Ich habe dann zwei Dateien erstellt und bei Fronius von AC auf DC umgestellt. Dabei wird derselbe Unterschied deutlich.
Macht man dieselbe Änderung bei Huawei, dann ändert sich das Ergebnis dagegen fast gar nicht.

Leider bekomme ich die persönlichen Daten nicht aus der pvprj gelöscht, daher als PN.

Was mir an den AC-Systemen viel besser gefällt ist die Darstellung der Ergebnisse unter Ergebnisse->Simulation. Bei DC sieht man fast gar nix und bei AC wird der Batterieanteil richtig gut dargestellt.

In beiden Fällen sind die errechneten PV->BAT->AC Wirkungsgrade meiner Meinung nach außerdem viel zu hoch. Ich sehe in der Praxis ganz unterschiedliche Systeme und da ergibt sich in der Regel eher das Bild, dass das Verhältnis von geladener zu entladener Energie eher zwischen 50% und 80% liegt. Das liegt natürlich an der extremen Teilllast der Wechselrichter bei 100W Entladeleistung in der Nacht. Kann es evtl. sein, dass bei der AC Kopplung bei Fronius der Standby-Verbrauch in der Nacht fehlt?