Stromspeicher nachrüsten: Voraussetzungen, Ablauf und Technik

Viele Photovoltaikanlagen in Deutschland wurden ohne Batteriespeicher geplant. Der überschüssige Strom wurde ins Netz eingespeist, weil sich das zum Zeitpunkt der Installation gerechnet hat. Mit gesunkenen Einspeisevergütungen und gestiegenen Strompreisen stellt sich diese Rechnung heute anders dar: Strom, der im eigenen Haushalt verbraucht wird, ist in der Regel wertvoller als Strom, der ins Netz fließt. Das ist der Grund, warum die Nachrüstung eines Speichers für bestehende Anlagen zu einem der häufigsten Themen in der Beratung geworden ist.

Dieser Beitrag beschreibt, unter welchen Voraussetzungen sich eine bestehende Anlage erweitern lässt, worin sich AC- und DC-gekoppelte Nachrüstung technisch unterscheiden, wie der Ablauf einer Nachrüstung aussieht und welche Angaben Sie vor dem Gespräch mit dem Fachbetrieb zusammentragen sollten.

Was bedeutet Nachrüsten technisch?

Die Photovoltaikmodule erzeugen Gleichstrom. Der Wechselrichter wandelt diesen in Wechselstrom um, damit er im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann. Ein Batteriespeicher arbeitet ebenfalls mit Gleichstrom. Beim Nachrüsten geht es daher immer um dieselbe Frage: An welcher Stelle des Systems wird die Batterie angebunden, und welches Gerät steuert das Laden und Entladen?

Daraus ergeben sich zwei Wege. Beim DC-gekoppelten System übernimmt ein Hybrid-Wechselrichter beide Aufgaben. Batterie und Photovoltaikmodule sind an diesem Gerät angeschlossen. Beim AC-gekoppelten System bleibt der vorhandene Wechselrichter unverändert und die Batterie wird über einen eigenen Batteriewechselrichter an das Wechselstromnetz des Hauses angeschlossen. Für Bestandsanlagen ist der zweite Weg üblich, weil der vorhandene Wechselrichter weitergenutzt werden kann.

Die Art der Anbindung hat Folgen für den Wirkungsgrad. Bei DC-Kopplung wird der Solarstrom einmal umgewandelt, bevor er in die Batterie geht. Bei AC-Kopplung wird er zunächst in Wechselstrom umgewandelt, für die Speicherung wieder in Gleichstrom und beim Entladen erneut in Wechselstrom. Jede Umwandlung kostet Energie. Daher sind Lösungen auf Basis von Hybrid-Wechselrichtern meistens effizienter. In der Praxis ist der Unterschied kleiner, als diese Beschreibung vermuten lässt, und er wiegt selten schwerer als die Kosten eines Wechselrichtertauschs.

Die beiden Wege im Überblick

AC-Kopplung: Der Regelfall bei Bestandsanlagen

Der vorhandene Wechselrichter bleibt an Ort und Stelle. Ergänzt wird ein Batteriewechselrichter, der die Batterie mit dem Hausnetz verbindet, sowie ein Energiezähler, der misst, wie viel Strom gerade erzeugt und verbraucht wird. Aus dieser Messung leitet das System ab, wann geladen und wann entladen wird. Der Eingriff in die bestehende Anlage bleibt gering, was die Installationszeit verkürzt und die Abstimmung mit dem ursprünglichen Anlagenbauer vereinfacht.

Fox ESS führt für diesen Fall die Serien H1, AC1 und AC3-Smart. Die H1-Serie umfasst Hybrid-Wechselrichter. Die AC1-Serie ist für einphasige Anwendungen ausgelegt, während die AC3-Smart-Serie dreiphasige Anwendungen abdeckt. Die technischen Werte der jeweiligen Leistungsklasse stehen im Datenblatt.

DC-Kopplung: Sinnvoll, wenn der Wechselrichter ohnehin ersetzt wird

Steht der vorhandene Wechselrichter kurz vor dem Ende seiner Lebensdauer oder ist die Anlage ohnehin für eine Erweiterung vorgesehen, kann der Austausch gegen einen Hybrid-Wechselrichter der sinnvollere Weg sein. Ein Gerät übernimmt dann beide Aufgaben, die zusätzliche Umwandlungsstufe entfällt und das System bleibt übersichtlicher.

Für Wohngebäude mit dreiphasigem Anschluss deckt die H3-Smart-Serie den Bereich von 5 bis 15 kW ab. Sie bietet einen dreiphasigen Notstromausgang, die Schutzart IP65 für die Außenmontage und einen maximalen Wirkungsgrad von 97,9 Prozent. Für größere Anlagen und kleinere Gewerbeobjekte reicht die H3-PRO-Serie von 15 bis 30 kW und bietet außerdem zwei Batterieeingänge.

Wie groß sollte der Speicher sein?

Die Speichergröße richtet sich vor allem nach dem Verbrauch, der abends und nachts anfällt, nicht nach der Größe der PV-Anlage. Ein Haushalt, der tagsüber wenig und abends viel verbraucht, profitiert von einem größeren Speicher mehr als ein Haushalt mit Homeoffice und hohem Tagesverbrauch. Als Ausgangspunkt dient der Jahresverbrauch aus der letzten Stromrechnung, aufgeteilt auf Tages- und Abendstunden. Noch besser sind verfügbare Werte eines Smart Meters, sofern dieser installiert ist.

Praktisch wichtiger als die Nennkapazität ist die Frage, wie viel davon tatsächlich nutzbar ist und ob sich das System später erweitern lässt. Die Speicherserien EK6 und EK12 von Fox ESS arbeiten mit LFP-Zellen, bieten eine Entladetiefe von 90 Prozent und lassen sich mit bis zu vier Modulen parallel betreiben. Das entspricht 5,76 kWh je Modul und bis zu 23,04 kWh im Verbund bei der EK6 beziehungsweise 11,52 kWh je Modul und bis zu 46,08 kWh bei der EK12. Wer klein anfangen und später erweitern möchte, sollte diese Modularität von Beginn an einplanen.

Ablauf einer Nachrüstung

Am Anfang steht die Bestandsaufnahme: Alter und Typ des vorhandenen Wechselrichters, Größe und Ausrichtung der Anlage, Zählerschrank, verfügbarer Platz für die Batterie und die Frage, ob eine Notstromfunktion gewünscht ist. Daraus ergibt sich, ob AC- oder DC-Kopplung der passende Weg ist.

Es folgen die Auslegung durch den Fachbetrieb, die Anmeldung beim Netzbetreiber und die Eintragung im Marktstammdatenregister. Die eigentliche Installation dauert bei einer AC-gekoppelten Nachrüstung in der Regel einen Tag. Danach wird das System in Betrieb genommen, die Messung geprüft und die Anlage in das Monitoring eingebunden, damit Erzeugung, Verbrauch und Ladezustand nachvollziehbar bleiben.

Checkliste vor dem Beratungsgespräch

Bringen Sie folgende Angaben mit, dann lässt sich die Auslegung ohne zweiten Termin abschließen:

Jahresstromverbrauch in kWh laut letzter Abrechnung
Leistung der PV-Anlage in kWp
Fabrikat und Baujahr des vorhandenen Wechselrichters
Anzahl der Phasen des Hausanschlusses
Geplanter Aufstellort der Batterie mit Angaben zu Temperatur und Platz
Information, ob eine Wallbox oder eine Wärmepumpe vorhanden oder geplant ist

Klären Sie außerdem früh, ob bei Netzausfall einzelne Verbraucher weiterversorgt werden sollen. Diese Anforderung beeinflusst die Gerätewahl und die Elektroinstallation und lässt sich nachträglich nur mit Mehraufwand ergänzen.

Fazit

Eine bestehende Photovoltaikanlage lässt sich in den meisten Fällen problemlos um einen Speicher erweitern. Für Bestandsanlagen ist die AC-Kopplung der übliche Weg, weil der vorhandene Wechselrichter bestehen bleibt. Steht ohnehin ein Gerätetausch an, ist die DC-Kopplung über einen Hybrid-Wechselrichter die technisch klarere Lösung. Die Auslegung sollte sich am Abend- und Nachtverbrauch orientieren und die Erweiterbarkeit von Anfang an berücksichtigen.

Häufige Fragen

Kann jede PV-Anlage mit einem Speicher nachgerüstet werden?

In den allermeisten Fällen ja. Bei einer AC-gekoppelten Nachrüstung bleibt der vorhandene Wechselrichter unverändert, sodass Alter und Fabrikat des Geräts kein Ausschlusskriterium sind. Geprüft werden müssen der Platz im Zählerschrank, der Aufstellort und die Anzahl der Phasen.

Muss der alte Wechselrichter ersetzt werden?

Bei AC-Kopplung nicht. Ersetzt wird er nur, wenn bewusst auf ein DC-gekoppeltes System umgestellt wird oder das Gerät ohnehin am Ende seiner Lebensdauer ist.

Was ist der Unterschied zwischen AC- und DC-Kopplung?

Bei DC-Kopplung sind die Batterie und die Photovoltaikmodule gemeinsam über einen Hybrid-Wechselrichter an den Gleichstromkreis angeschlossen. Bei AC-Kopplung wird die Batterie mit einem eigenen Batteriewechselrichter an das Wechselstromnetz des Hauses angeschlossen. DC-Kopplung vermeidet eine zusätzliche Umwandlungsstufe, während AC-Kopplung die Integration in bestehende Anlagen vereinfacht.

Wie groß sollte der Speicher sein?

Maßgeblich ist der Verbrauch in den Abend- und Nachtstunden, nicht die Größe der PV-Anlage. Der Jahresverbrauch aus der Stromrechnung ist der Ausgangspunkt; die genaue Auslegung übernimmt der Fachbetrieb.

Kann ich später weitere Batteriemodule ergänzen?

Bei modular aufgebauten Serien ja. Die Speicherserien EK6 und EK12 lassen sich mit bis zu vier Modulen parallel betreiben. Ob Ihr System erweiterbar ist, steht im jeweiligen Datenblatt.