Erklärungen zum Thema Wirkungsgrad und damit verbundene Effizienz eines chemischen Batteriesystems auf Basis von Litium-Ionen (zum Beispiel Lithium-Eisen-Phosphat LFP)
Differenz zwischen geladener und entladener Energie:
Die Effizienz von Heimspeichersystemen ist ein vieldiskutiertes Thema (Studie: https://solar.htw-berlin.de/studien/stromspeicher-inspektion-2023/). Heimspeichersysteme können beispielsweise zur Optimierung des Eigenverbrauchs betrieben werden, um teuren Netzbezug zu vermeiden und möglichst viel des von der Photovoltaikanlage produzierten Stroms selbst zu verbrauchen. Das bedeutet in der Praxis, dass möglichst alle Verbräuche, auch Kleinstverbräuche, innerhalb der Anlage aus dem Batteriespeicher gedeckt werden, selbst wenn das Batteriesystem in einem niedrigen, weniger effizienten Leistungsbereich betrieben wird. Zunächst wollen wir die Effizienz im System aufschlüsseln und beschreiben:
Grundlagen und Kennzahlen
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Die Ladeeffizienz (=Photovoltaik zur Batterie) stellt die Effizienz der Energieübertragung zwischen PV und Batteriespeicher dar (d.h. das Verhältnis zwischen der abrufbaren Energie einer geladenen Batterie und der zuvor zugeführten Energie). Er gibt also Aufschluss über die Ladungsverluste des Batteriespeichers. Die Ladeeffizienz liegt üblicherweise zwischen 85% - 96%
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Die Entladeeffizienz (=von der Batterie ins Heimnetz) stellt die Effizienz beim Entladen des Batteriespeichers dar (d.h. das Verhältnis zwischen der tatsächlich abgerufenen bzw. entladenen Energie und der im Batteriespeicher abrufbaren bzw. gespeicherten Energie). Die Entladeeffizienz liegt üblicherweise zwischen 85% - 96% und ist von vielen Faktoren abhängig (z.B. Wechselrichtereffizienz, anfallende Last, Eigenverbrauch des Speichers, etc.)
Die Abhängigkeit der Effizienz von der Leistung: Als Faustformel gilt: je höher die Leistung, desto höher die Effizienz. Im Umkehrschluss fällt die Effizienz bei niedrigen Leistungen stark ab. Siehe unten Graph des Wirkungsgrades
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Bildbeschreibung: Schematische Abhängigkeit der Effizienz von Lade- und Entladevorgängen von der Leistung des Heimspeichersystems in Prozent der möglichen Maximalleistung. Bei 80% ist beispielsweise fast die maximale Effizienz des Systems erreicht, bei 10% fällt die Effizienz bereits auf etwa 90% ab.
4. Für einen gewählten Zeitraum kann man die aus der Batterie bezogene Energie mit der in die Batterie geladene Energie wie folgt vergleichen und erhält so den
Roundtrip-Wirkungsgrad = (Entladene Energie / Geladene Energie) ∗ 100%.
Der Roundtrip-Wirkungsgrad gibt an, wie viel der ursprünglich in die Batterie geladenen Energie tatsächlich wieder zurückgewonnen werden kann. Dieser Wert berücksichtigt die Verluste während des Lade- und Entladevorgangs sowie eventuelle Selbstentladungsverluste. Achtung: Diese Formel gilt nur, wenn im gewählten Zeitraum der Anfangs- dem Endladezustand entspricht oder, in Näherung, die Restladung (Differenz aus Anfangs- und Endladezustand) im Speicher im Vergleich zur Entladenen/Geladenen Energie im Zeitraum vernachlässigbar klein ist.
Effizienz der neoom Systeme
Wir haben beim KJUUBLE LIGHT NEA (= Solax WR) und auch beim KJUUBE LIGHT USV (= Goodwe WR) eine externe Messung der Effizienz des Gesamtsystems durchführen lassen und diese zeigt, dass unsere Systeme im üblichen Effizienzfeld der marktüblichen Speichersystemen liegen. Hinweis: dies bezieht sich immer auf spezifische, vergleichbare Belastungsbereiche.
Weiteres Beispiel zur Veranschaulichung:
Ein Schlechtwetter-Tag, an dem niemand zu Hause ist. Meine PV-Anlage erzeugt 1 kWh mit geringer Leistung über den Tag hinweg. Ich kann also nur 0.9 kWh in den Speicher laden, da die Lade-Effizienz bei diesen niedrigen Leistungen vielleicht nur etwa 90% ist. Nach Sonnenuntergang wird nun Energie verbraucht, wiederum mit einer geringen Leistung und damit wiederum mit einer geringen Entlade-Effizienz von 90%. Ich kann also 0.81 kWh aus meinem Speicher wirklich verbrauchen. Unterm Strich ist an diesem Tag also ~19% der Energie “verloren” gegangen. Andererseits konnte ich meinen Verbrauch selbst decken und habe so nichts an den Energieversorger zu zahlen. Wäre der Speicher auf maximale Effizienz optimiert, hätte er an diesem Tag nicht gearbeitet. Es wären Kosten für die bezogene Energiemenge entstanden, die der Ertrag aus der Einspeisung nicht hätte decken können.
(Studie: https://solar.htw-berlin.de/studien/stromspeicher-inspektion-2023/)