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System Performance Index ermöglicht Effizienzvergleich von Batteriesystemen

Berlin.  Wissenschaftler der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin haben eine Kennzahl entwickelt, die erstmals die Energieeffizienz von Photovoltaik-Batteriesystemen vergleichbar macht. Wie effizient und wirkungsvoll die einzelnen Stromspeicher arbeiten, ist auf Basis von klassischen Systemwirkungsgradangaben nicht zu ermitteln.

Effizienzanalyse für ein beispielhaftes PV-Batteriesystem mit Hilfe des System Performance Index. Quelle: solarstromforschung.de/HTW Berlin

 

Der System Performance Index (SPI) – eine simulationsbasierte Vergleichsgröße – bewertet den ökonomischen Systemnutzen und macht die Energieeffizienz von Photovoltaiksystemen mit unterschiedlicher Batterieanbindung (Systemtopologie) und unterschiedlicher Batteriegröße vergleichbar. „Er ist die ideale Vergleichsgröße, weil er neben den Regelungs-, Dimensionierungs- und Umwandlungsverlusten auch die Einflüsse des Energiemanagements und des Bereitschaftsbetriebs berücksichtigt“, erklärt Tjarko Tjaden, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme von der HTW Berlin. Die Forscher berechnen hierzu die Leistungsflüsse des jeweiligen Systems. Dabei nutzen sie als Eingangsparameter die Labormesswerte, die auf Basis des „Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme“ ermittelten werden. Der Leitfaden war vom Bundesverband Solarwirtschaft zusammen mit dem  Bundesverband Energiespeicher und weiteren Partnern entwickelt und im März 2017 veröffentlicht worden1). Im Anschluss werden in der Simulation die Betriebsergebnisse des realen Systems mit denen eines identischen, aber verlustfreien Systems über den Zeitraum von einem Jahr verglichen. Der SPI setzt die realisierte Kosteneinsparung ins Verhältnis zum theoretischen Einsparungspotenzial des verlustfreien Systems. Daraus lässt sich ableiten, wie sehr die Energieverluste und die Speicherregelung die Ausgaben für den Netzbezug erhöhen und die Einnahmen aus der Netzeinspeisung verringern. Auf diese Weise kann die Energieeffizienz von Photovoltaik-Speichersystemen verglichen werden, egal ob sie auf der Wechselstromseite (AC-gekoppelt), auf der Gleichstromseite (DC-gekoppelt) oder direkt an die Photovoltaikanlage gekoppelt sind.
Die Wissenschaftler konnten zudem zeigen, dass die Abhängigkeit des SPI von der Speicherkapazität gegenüber allen anderen Bewertungsgrößen vergleichsweise gering ist. Daher kann die Kennzahl auch zum Effizienz-Vergleich von PV-Batteriesystemen mit unterschiedlicher Speicherkapazität herangezogen werden, was bislang nicht möglich war. Johannes Weniger, ebenfalls Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme, weist noch auf einen weiteren Vorteil hin: „Der SPI kann zur Systemoptimierung eingesetzt werden. Isoliert voneinander lassen sich die Auswirkungen einzelner Verlustparameter untersuchen. Dadurch können Hersteller Rückschlüsse über die Relevanz der unterschiedlichen Verlustmechanismen ziehen und die wichtigsten Stellschrauben zur Verbesserung der Systemeffizienz identifizieren.“
Die Forscher gehen davon aus, dass die Industrie den System Performance Index (SPI) nicht nur in der Systementwicklung, sondern auch in der Produktauswahl und Anlagenplanung einsetzen wird.

https://pvspeicher.htw-berlin.de/spi/


1) Der Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme kann heruntergeladen werden unter:
http://pvspeicher.htw-berlin.de/effizienzleitfaden/

 

 

 

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