Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Solarstromanlagen mit Batterie jetzt verfügbar

Wie funktioniert ein netzgekoppeltes unterbrechungsfreies Solarsystem?

Die Energiequelle moderner Solaranlagen ist nicht mehr ausschließlich die Sonneneinstrahlung: Das Netz und die Batterie können gemeinsam eine Rolle bei der Energieversorgung spielen. Ein unterbrechungsfreies System mit Akku und Netzanschluss bedeutet, dass das System auch über das Netz betrieben werden kann und bei einem Stromausfall automatisch in den Akkubetrieb wechselt, sodass eine unterbrechungsfreie Energieversorgung gewährleistet ist. Der Akku sollte grundsätzlich aus der Solarstromerzeugung aufgeladen werden. Wenn der Akku jedoch leer ist und nicht genügend Sonnenschein vorhanden ist, kann das System bei Bedarf auch Energie aus dem Netz beziehen. Wenn beispielsweise ein Stromausfall auftritt, während der Akku noch Energie enthält, funktioniert das System weiterhin ungestört.

Einige Wechselrichter verfügen bereits über einen integrierten Umschaltmechanismus, der innerhalb von 0,01 bis 0,02 Sekunden auf Batteriebetrieb umschaltet, wenn das Netz ausfällt. So erhalten die Verbraucher auch bei Energieknappheit oder Stromausfall eine unterbrechungsfreie Stromversorgung. Die Netzanbindung bietet außerdem die Möglichkeit, überschüssige Energie in das Netz zurückzuspeisen (HMKE – Haushaltskleinkraftwerk), während die Batterie als Reserve dient.

Wie wählt man eine unterbrechungsfreie Stromquelle für hybride, inselbetriebene Systeme?

Bei der Auswahl der Stromquelle sind mehrere kritische Faktoren zu berücksichtigen:

• Leistungsbedarf: Ermitteln Sie den Spitzenbedarf der Verbraucher (Gesamtwattzahl) und die Anlauflasten (z. B. Motoren, Klimaanlagen).
  
  
• Stromumwandlungsgeschwindigkeit: Je schneller der Wechselrichter umschalten kann, desto geringer sind die Störungen bei den Verbrauchern.
  
  
• Wirkungsgrad und Verluste: Ein Modell mit geringeren Verlusten ist auf lange Sicht wirtschaftlicher.
  
  
• Kompatibilität mit dem Wechselrichter: Der Wechselrichter muss den Batterie-Reservebetrieb (sog. Hybrid- oder Off-Grid-Modus) unterstützen.
  
  
• Schutz und Sicherheit: Es sind geeignete Schutzvorrichtungen (Überstrom, Über-/Unterspannung, Temperatur) erforderlich.
  
  
• Zyklusfestigkeit: Wie lange hält die Batterie – z. B. hält die Lithium-Technologie in der Regel mehrere Zyklen aus.

Welche Genehmigungen des Stromversorgers sind für ein solches System in Ungarn erforderlich?

Bei solchen Hybrid-/Netzkopplungssystemen muss, wenn das System auch in das Netz zurückspeist (HMKE), eine Genehmigung beim Stromversorger beantragt werden.

Beispiele:

• Antrag auf Installation einer kleinen Kraftwerksanlage in Haushaltsgröße, der beim Stromversorger einzureichen ist.
  
  
• Der Wechselrichtertyp, der Anschlussstrom und die Sicherungsgröße müssen genehmigt werden (z. B. „Wechselrichtergenehmigung” von E.ON).
  
  
• Einreichung der Planungsunterlagen und technischen Beschreibung (z. B. für die Genehmigung des Verteilungsnetzes).
  
  
• Wenn keine Rückspeisung erfolgt (Inselsystem), ist die Genehmigungspflicht geringer, aber die elektrische Installation muss von einem Fachmann durchgeführt werden.

Warum ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für Unternehmen und Haushalte wichtig?

Stromausfälle können sowohl in Haushalten (Kühlschrank, Gefrierschrank, Heizung, Beleuchtung) als auch in Unternehmen (Server, Maschinen, Datenverlust) zu ernsthaften Problemen führen. Der Zweckeiner unterbrechungsfreien Stromversorgung (UPS – Uninterruptible Power Supply) besteht darin, während eines Stromausfalls die Rolle des Stromnetzes zu übernehmen und die Stromversorgung sicherzustellen.

Was ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung?

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) im klassischen Sinne ist ein Gerät, das die Netzspannung überwacht und bei einem Ausfall sofort in den Batteriebetrieb wechselt, sodass die Stromversorgung nicht unterbrochen wird.

Moderne Solaranlagen funktionieren jedoch anders: Hybrid-Wechselrichter bieten einen separaten Anschlusspunkt für unterbrechungsfreie Verbraucher, sodass diese Geräte auch dann störungsfrei funktionieren, wenn gerade keine Spannung im Netz liegt. Das System erkennt den Stromausfall automatisch, aber der unterbrechungsfreie Stromkreis bleibt aktiv, solange ausreichend Energie aus der Solaranlage oder der Batterie verfügbar ist.

Warum wird für die unterbrechungsfreie Stromversorgung eine Batterie benötigt?

Die Batterie liefert die Energie, mit der die unterbrechungsfreie Stromversorgung (oder der Hybrid-Wechselrichter) die Verbraucher bei einem Stromausfall versorgt. Ohne Batterie gibt es keine Reserveenergie – somit entfällt die Möglichkeit eines unterbrechungsfreien Betriebs.

Technisch gesehen bestimmt zwar die Kapazität der Batterie, wie lange das System bei einem Stromausfall funktionieren kann, aber wenn die Batterie auch durch Sonnenkollektoren aufgeladen wird, kann die Betriebszeit theoretisch unbegrenzt sein – vorausgesetzt, die Sonneneinstrahlung reicht zum Aufladen aus.

Welche Arten von Akkus können in Inselanlagen verwendet werden?

Die am häufigsten verwendeten Typen:

• Blei-Säure (geschlossen/geliert, AGM) – geringere Kosten, aber kürzere Lebensdauer und geringere Zyklenzahl
  
  
• Lithium-Ionen (LiFePO₄, Li‑NMC usw.) – höherer Preis, aber viel höhere Zyklenzahl, besserer Wirkungsgrad
  
  
• Andere Technologien (z. B. Nickel-basiert, Redox-Flow) – seltener verwendet, typischerweise experimentelle Lösungen
  

Bei der Auswahl sind die Zyklenfestigkeit, die Entladetiefe, die Temperaturempfindlichkeit und der Wartungsaufwand zu berücksichtigen.

Dimensionierungsaspekte bei dreiphasigen Verbrauchern

Bei einem dreiphasigen System müssen die Kapazität der Batterie und des Wechselrichters so dimensioniert werden, dass jede Phase mit Energie versorgt wird. Das bedeutet, dass das System in der Lage sein muss, die Last pro Phase angemessen zu verteilen. Bei der dreiphasigen Dimensionierung werden folgende Faktoren berücksichtigt: Phasenausgleich, Energieverbrauch einzelner Verbraucher, Reservekapazität.

Berechnung der Batteriekapazität für verschiedene Nutzerprofile

Die Bestimmung der Batteriekapazität ist einer der wichtigsten Schritte bei der Planung eines Insel- oder Hybridsystems. Bei der Dimensionierung sollten Sie die folgenden Schritte befolgen:

1. Bestimmen Sie den täglichen Energieverbrauch in Kilowattstunden (kWh):
Dazu können Sie zwischen zwei Ansätzen wählen. Eine Methode besteht darin, den täglichen Stromverbrauch aller Verbraucher (z. B. Kühlschrank, Beleuchtung, Computer, Pumpe usw.) zu addieren. Die andere, einfachere Lösung besteht darin, morgens und abends den Stromzähler abzulesen – die Differenz zwischen den beiden Werten ergibt den Tagesverbrauch in Kilowattstunden.

2. Bestimmen Sie, wie viele Stunden Reserve Sie benötigen:
Dies ist die Zeitspanne, während der das System in der Lage sein muss, autonom zu funktionieren (z. B. 2–6 Stunden oder sogar mehrere Tage, wenn keine Solarenergie zur Verfügung steht).

3. Berechnen Sie die erforderliche Kapazität in kWh:

Kapazität (kWh) = (täglicher Verbrauch in kWh / 24 × Reservezeit in Stunden) * nutzbare Kapazität

Beispiel:

• Täglicher Verbrauch: 10 kWh
  
• Reservezeit: 1 Tag
  
• Verfügbare Kapazität: 80 % (d. h. 0,8)
• Kapazität (kWh) = 10/24*8* 0,8 =2,67
• Ah = (Kapazität kWh × 1000) / Systemspannung (V)
  
• Wenn das System beispielsweise 48 V hat, dann gilt:
  
• Ah = (2,67 × 1000) / 48 = ca. 55,625 Ah

Es ist wichtig zu beachten, dass zur Ermittlung des genauen Bedarfs die Art der Nutzung berücksichtigt werden muss: z. B. Heizung, Kühlung, Pumpen, Beleuchtung, häusliche oder industrielle Nutzung sowie deren zeitliche Verteilung (Nacht- und Tageslast). Je nach Profil kann die erforderliche Batteriegröße erheblich variieren.

SOLARKIT-Tipps für den Aufbau des Systems

Wie wird die unterbrechungsfreie Stromversorgung angeschlossen?

Der Eingang der unterbrechungsfreien Stromversorgung (UPS/Wechselrichter) wird an das Stromnetz angeschlossen, die Batterien werden an die Gleichstromseite angeschlossen und die Verbraucher werden über den Ausgang des Wechselrichters mit Strom versorgt. Bei einem Stromausfall schaltet die UPS sofort auf Batteriebetrieb um.

Wie erfolgt das Laden der unterbrechungsfreien Stromversorgung bzw. der Batterien?

Wenn der Kunde es wünscht, lädt das System die Batterie aus dem überschüssigen Sonnenstrom oder direkt aus dem Netz, sobald das Netz verfügbar ist. Der Wechselrichterregler steuert den Ladevorgang und überwacht dabei Spannung und Strom.

Auswahl des Wechselrichters für Hybridsysteme: Worauf muss ein Fachmann achten?

Es ist wichtig, dass der Wechselrichter den Batteriebetrieb unterstützt, schnell umschalten kann, einen hohen Wirkungsgrad hat und auf der Liste der vom Netzbetreiber zugelassenen Wechselrichter steht.

Welche Herausforderungen können bei der Installation auftreten? Verkabelung, Schutz und Sicherheitsvorschriften

Lange Kabel können Verluste verursachen, der Querschnitt der Stromkabel muss gut dimensioniert sein. Beim Schutz muss auf Überspannungsschutz, Kurzschlussschutz und Überladungs-/Tiefentladungsschutz geachtet werden. Die Installation darf nur von einem qualifizierten Elektriker durchgeführt werden.

Wie steigert das hybride Dreiphasensystem die Wettbewerbsfähigkeit der Fachleute auf dem Markt?

Dreiphasige Systeme bedeuten höhere Umsätze und Expansionsmöglichkeiten, da sie auch für industrielle Verbraucher geeignet sind und sich Fachleute durch differenzierte Dienstleistungen (unterbrechungsfreie Stromversorgung, Reserve) von ihren Mitbewerbern abheben können.

FAQ – Häufig gestellte Fragen

1. Wie oft muss ein unterbrechungsfreies Batteriesystem gewartet werden?

Es wird empfohlen, mindestens einmal jährlich den Zustand der Batterie, die Anschlüsse und die Funktion des Systems zu überprüfen, insbesondere bei hoher Beanspruchung.

2. Kann eine alte, bereits vorhandene Batterie für ein unterbrechungsfreies System verwendet werden?

Dies ist nur dann empfehlenswert, wenn der Batterietyp mit dem System kompatibel und noch in gutem Zustand ist – aus Gründen der Zuverlässigkeit ist es jedoch besser, ein neues Gerät zu wählen.

3. Was passiert, wenn die Batterie leer ist und kein Netzstrom verfügbar ist?

In diesem Fall kann das System keine Energie liefern – nach dem Entladen der Batterie wird die Stromversorgung unterbrochen, bis das Netz wiederhergestellt ist oder eine alternative Lademöglichkeit vorhanden ist.

4. Mit welcher Lebensdauer kann ich bei einem Lithium-Akku rechnen?

Im Durchschnitt 8–12 Jahre, je nach Typ und Nutzung sind sogar 6000–8000 Ladezyklen möglich – das übertrifft die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien bei weitem.

5. Wie lange dauert es, bis sich die Investition in ein unterbrechungsfreies Hybridsystem amortisiert?

Bei Privathaushalten kann sich die Investition in 6 bis 10 Jahren amortisieren, bei Unternehmen sogar in 3 bis 5 Jahren, insbesondere wenn es regelmäßig zu Stromausfällen kommt oder der Verbrauch hoch ist.