Unterschiede, Vor- und Nachteile
AC oder DC: Welches ist das passende Stromspeicher-System für meine PV-Anlage?
Die Begriffe AC und DC begegnen einem spätestens bei der Wahl des Stromspeicher-Systems. Für die Integration eines Stromspeichers in eine PV-Anlage gibt es nämlich zwei Möglichkeiten: Die Kopplung der Batterie auf der Wechselstromseite (AC) oder auf der Gleichstromseite (DC). Wie unterscheiden sich die beiden Alternativen und was sind jeweils ihre Vor- und Nachteile?
AC-Kopplung, DC-Kopplung – worum geht es da genau?
Je höher die Strompreise sind, um so attraktiver ist es, möglichst viel Strom vom eigenen Dach selbst zu verbrauchen. Deshalb werden immer mehr PV-Anlagen zusammen mit einem Batteriespeicher installiert oder nachgerüstet. Hierfür werden unterschiedliche Batterietypen angeboten. Außerdem gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten, die Batterie in das Gesamtsystem zu integrieren. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Art und Positionierung des Wechselrichters: entweder auf der Wechselstromseite (Alternating Current, kurz AC) oder auf der Gleichstromseite (Direct Current, kurz DC).
Der Wechselrichter hat dabei immer die Aufgabe, den Gleichstrom – vom Dach und aus der Batterie – in Wechselstrom umzuwandeln. Denn PV-Module und Batteriezellen produzieren Gleichstrom, während ein Haushaltsstromnetz immer Wechselstrom benötigt. Der Unterschied zwischen einem AC- und einem DC-System besteht vor allem darin, an welcher Stelle der Strom jeweils umgewandelt wird.
AC-System: Anschluss der Batterie auf der Wechselstromseite
In einem AC-System wird der Solarstrom vom Dach sofort im Wechselrichter der PV-Anlage in Wechselstrom umgewandelt. Bevor überschüssiger Strom in den Batteriespeicher fließen kann, muss er deshalb wieder zu Gleichstrom transformiert werden. Hierfür passiert er vor der Einspeisung einen zweiten Wechselrichter. Dieser separate Batterie-Wechselrichter wandelt den Strom auch später, bei der Abgabe an das Hausnetz, erneut zu Wechselstrom um. Das heißt, der Batteriestrom wird insgesamt dreimal umgewandelt, bevor er im Haushalt genutzt werden kann. Da bei jeder Umwandlung ein Stromverlust von ca. 2% entsteht, ist ein AC-System weniger effizient als ein DC-System. Der Vorteil eines AC-Systems ist dagegen, dass es sehr einfach nachgerüstet werden kann; unabhängig von den Komponenten der bestehenden Anlage.
DC-System: Batteriekopplung auf der Gleichstromseite
Anders als in einem AC-System, wird die Batterie in einem DC-System direkt von den Solarmodulen angesteuert. Der Gleichstrom vom Dach nimmt also keinen Umweg über zwei Wechselrichter und wird nur einmal statt dreimal umgewandelt. Dadurch ist der Stromverlust um ca. 4% geringer. Erst wenn die gespeicherte Energie an das Haushaltsnetz abgegeben wird, fließt der Strom durch einen Wechselrichter, den sich die Batterie und die PV-Module teilen. Damit dies möglich ist, benötigt das System einen sogenannten Hybrid-Wechselrichter. Ein separater Batterie-Wechselrichter entfällt, was bei der Neuinstallation einer kompletten Solar- plus-Batterie-Anlage ein Vorteil ist. Die Nachrüstung eines DC-Systems ist dagegen schwierig, denn ältere Anlagen verfügen meistens nicht über einen hybridfähigen Wechselrichter. Der dann notwendige Austausch würde einen Eingriff in das bestehende System bedeuten – was die Installation oft aufwändiger und teurer macht. DC-Lösungen werden deshalb bevorzugt für neue Anlagen gewählt.
Wie vertragen sich die Systeme mit einer Wallbox oder einer Wärmepumpe?
Ladestationen für E-Autos und Wallboxen sind sogenannte „intelligente Verbraucher“. Das heißt, sie kommunizieren direkt mit dem Wechselrichter der PV-Anlage und erhalten nur dann PV-Strom, wenn ausreichend davon „übrig“ ist. Sie werden also nach dem gleichen Prinzip angesteuert wie der Batteriespeicher.
Da der Batteriespeicher in einem AC-System aber nicht direkt an den Wechselrichter der PV-Anlage angebunden ist, wird es problematisch. Denn bei der Verteilung des überschüssigen Stroms zwischen den verschiedenen Geräten kann es leicht zu „Missverständnissen“ kommen. Anders dagegen in einem DC-System: Alle Komponenten kommunizieren miteinander über den gemeinsamen Hybrid-Wechselrichter. Dadurch funktioniert die Verteilung überschüssigen Stroms zwischen der Batterie, der Wallbox und weiteren intelligenten Verbraucher i.d.R. ohne Probleme.
Fazit
In einem AC-System hat die Batterie einen eigenen Wechselrichter, und der Batteriestrom wird insgesamt dreimal umgewandelt. Ein DC-System hat dagegen nur einen Wechselrichter, und der Batteriestrom wird nur einmal transformiert. Dadurch ist eine DC-Lösung um ca. 4% effizienter und auch besser geeignet für die Integration intelligenter Verbraucher (z.B. Wallbox oder Wärmepumpe). Andererseits ist die Nachrüstung eines AC-Systems einfacher und kostengünstiger. AC oder DC – welche Option unterm Strich vorteilhafter ist, hängt von individuellen Faktoren ab.
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