Batteriepuffer und Dimensionierung: Details zur Auslegung und Text ve…

…rbessert

Solar/index.md

@@ -2964,19 +2964,14 @@ die leider nur schwer zu realisieren ist,
 gibt es keinen Verlust durch Überlauf des Speichers. Durch die Verwendung des
 Speichers lässt sich der jährliche Eigenverbrauch von ca. 610 auf 8100 kWh
 und der Eigenverbrauchsanteil von ca. 66 auf 83% des Nettoertrags steigern.
-Für die Auslegung des Speichers sehr interessant ist Folgendes:
-Eine Erhöhung der nutzbaren Speicherkapazität auf 2 kWh würde mit 891 kWh
-nur eine relativ geringe weitere Steigerung des Eigenverbrauchs bringen,
-und *schon eine effektive Speicherkapazität auf 0,5 kWh brächte*
-einen Eigenverbrauch von 775 kWh, also *einen Eigenverbrauchsanteil von 78%*.\
-Der PV-Bruttoertrag von 1081 kWh bzw. Nettoertrag 935 kWh wird also gut genutzt,
-bei 1 kWh nutzbarer Kapazität ist die Netzeinspeisung nur noch 75 kWh, der Rest
-sind kleine Verluste des Ladereglers und der Speicherbatterie von 15 + 12 kWh.
-Der 1 kWh Speicher ist mit ca. 237 Vollzyklen pro Jahr nur mäßig belastet.
+Der PV-Bruttoertrag von 1062 kWh bzw. Nettoertrag 918 kWh wird also
+gut genutzt; die Netzeinspeisung beträgt nur noch 75 kWh, der Rest sind
+kleine Verluste des Ladereglers und der Speicherbatterie von 14 + 11 kWh.
+Der 1 kWh Speicher ist mit ca. 225 Vollzyklen pro Jahr nur mäßig belastet.
 Bei 30 ct/kWh Strompreis ergibt sich durch die Hinzunahme des Speichers
-eine jährliche Stromkosten-Einsparung von ca. 64€.
+eine jährliche Stromkosten-Einsparung von ca. 60€.
 
-Selbst wenn die dafür nötigen Geräte günstig für z.B. 640€ erworben werden,
+Selbst wenn die dafür nötigen Geräte günstig für z.B. 600€ erworben werden,
 würde die Amortisationszeit für die Aufrüstung mindestens 10 Jahre betragen --
 eher länger. Allerdings kann es sein, dass in dieser Zeitspanne bereits ein
 Teil der nötigen Geräte erneuert werden muss. Vor Allem aber ist für kleine
@@ -2998,6 +2993,8 @@ Max. PV-Nettoleistung       =  796 W am TMY-03-23 um 12h
 
 Verbrauch                   = 3000 kWh über ein Jahr
 PV-Eigenverbrauch           =  610 kWh
+PV-Überschuss               =  309 kWh
+Max. PV-Überschuss          = 4.05 kWh am TMY-03-24
 Netzeinspeisung             =  309 kWh
 PV-Eigenverbrauchsanteil    =   66 % des PV-Nettoertrags (Nutzungsgrad)
 Eigendeckungsanteil         =   20 % des Verbrauchs (Autarkiegrad)
@@ -3272,30 +3269,104 @@ https://www.wegatech.de/ratgeber/photovoltaik/stromspeicher/speicher-kennzahlen/
 eine gute Erklärung der wichtigsten Begriffe in diesem Zusammenhang,
 z.B. der *Entladetiefe* und der *Zyklenanzahl*.
 
+Die meisten Nutzer legen ihren PV-Speicher zu groß aus,
+was unnötigen Materialaufwand und überzogene Kosten verursacht.
+Die effektiv nutzbare Kapazität des Speichers sollte nur so groß sein, dass
+damit der typische PV-Überschuss eines ertragreichen Sonnentages aufgenommen
+und diese Strommenge bis zum nächsten Morgen sinnvoll genutzt werden kann.
+
+Für das [o.g. Balkonkraftwerk-Beispiel](#Batteriepuffer) beträgt der tägliche
+PV-Überschuss maximal etwa 4 kWh und im Jahres-Durchschnitt 0,85 kWh.
+An ca. 130 Tagen beträgt er über 1 kWh, an nur 50 Tagen über 2 kWh,
+und sogar nur an 5 Tagen über 3 kWh.
+Erst ab effektiv ca. 4 kWh Speicherkapazität gibt es ein paar Tage,
+wo der gespeicherte Strom über Mitternacht reicht.\
+Mit effektiv 1 kWh Speicherkapazität liegt bei optimaler Regelung
+die Steigerung des jährlichen Eigenverbrauchs bei 200 kWh.
+Eine Erhöhung der nutzbaren Speicherkapazität auf 2 kWh bringt nur noch
+etwa 60 kWh weitere Steigerung und lohnt damit den Speicher-Aufpreis nicht.
+Hingegen brächte schon eine effektive Speicherkapazität auf 0,5 kWh eine
+Steigerung des Eigenverbrauchs von 140 kWh.
+
+Deutlich interessanter wäre die Speichernutzung bei Verdoppelung der PV-Leistung
+auf 1700 Wp. Dann brächte 1 kWh Speicherkapazität bei optimaler
+Regelung eine Steigerung des jährlichen Eigenverbrauchs von 300 kWh,
+und bei 2 kWh effektiver Kapazität immerhin nochmal 170 kWh mehr.
+
+<!--
+./Solar.pl Lastprofil_17_teils_31.csv 3000 Timeseries_48.215_11.727_SA2_1kWp_crystSi_14_35deg_0deg_2005_2020.csv 1700 -peff 92 -tmy -dc -max_charge 100 -max_discharge 100 -capacity 2000
+Lastprofil-Datei            : Lastprofil_17_teils_31.csv
+Nächtliche Durchschnittslast=  189 W von 0 bis 6 Uhr
+Minimallast (Grundlast)     =   10 W am *-06-15 um 05:22
+Maximallast                 =11028 W am *-12-03 um 14:44
+
+PV-Daten-Datei              : Timeseries_48.215_11.727_SA2_1kWp_crystSi_14_35deg_0deg_2005_2020.csv
+Neigungswinkel, Azimut      = 35°, 0°
+Breitengrad, Längengrad     = 48.215, 11.727
+Simuliertes PV-Jahr         : TMY (2008..2020)
+
+PV-Nennleistung             = 1700 Wp
+Max. PV-Bruttoleistung      = 1841 W am TMY-03-23 um 12h
+PV-Bruttoertrag             = 2124 kWh
+PV-DC-Ertrag                = 1954 kWh, PV-System-Wirkungsgrad 92%
+PV-Nettoertrag              = 1837 kWh bei Wechselrichter-Wirkungsgrad 94%
+Max. PV-Nettoleistung       = 1592 W am TMY-03-23 um 12h
+
+Verbrauch                   = 3000 kWh über ein Jahr
+
+Speicherkapazität           = 2000 Wh mit max. Ladehöhe 100%, max. Entladetiefe 100%, DC-gekoppelt
+Optimale Ladestrategie (nicht gebrauchte Energie), max. Laderate 1 C
+Optimale Entladestrategie (so viel wie gebraucht), max. Entladerate 1 C
+Verlust durch Überlauf      =    0 kWh
+Ladeverlust                 =   33 kWh durch Lade-Wirkungsgrad 94%
+Speicherverlust             =   26 kWh durch Speicher-Wirkungsgrad 95%
+Verlust während Entladung   =    0 kWh durch Entlade-WR-Wirkungsgrad 94%
+PV-Nutzung über Speicher    =  468 kWh
+Netzeinspeisung via Speicher=    0 kWh
+max. Ladehöhe               = 2000 Wh am TMY-01-10 um 13:53
+Zwischenspeicherung         =  525 kWh nach Ladeverlust
+Vollzyklen                  =  262 (der effektiven Kapazität 2000 Wh)
+
+PV-Eigenverbrauch           = 1310 kWh
+PV-Überschuss               =  995 kWh
+Max. PV-Überschuss          = 9.48 kWh am TMY-03-24
+Netzeinspeisung             =  471 kWh
+PV-Eigenverbrauchsanteil    =   67 % des PV-DC-Ertrags (Nutzungsgrad)
+Eigendeckungsanteil         =   44 % des Verbrauchs (Autarkiegrad)
+--->
+
+Eine Stromspeicherung über mehrere Tage hinweg lohnt sich nicht &mdash; außer
+man will oder muss (etwa bei mobiler Nutzung) längere Zeiten ohne Stromanschluss
+überbrücken. Wer mit seiner Speicherbatterie zusätzlich eine
+(Not-)Stromversorgung über eine [Inselanlage](#Inselanlage) realisieren möchte,
+wird die Kapazität je nach Anwendungsszenario entsprechend größer wählen.
+
 Als Faustformel für die Dimensionierung [empfiehlt die Verbraucherzentrale NRW](
 https://www.verbraucherzentrale.nrw/wissen/energie/lohnen-sich-batteriespeicher-fuer-photovoltaikanlagen-24589)
-etwa 1&nbsp;kWh pro 1000&nbsp;kWh Jahresstromverbrauch, also gut 1/3 des Tagesverbrauchs.
-Wer mit der Speicherbatterie zusätzlich eine Notstromversorgung über eine
-[Inselanlage](#Inselanlage) realisieren möchte, wird die Kapazität je nach
-Anwendungsszenario eher größer wählen.
+etwa 1&nbsp;kWh pro 1000&nbsp;kWh Jahresstromverbrauch
+(also gut 1/3 des Verbrauchs pro 24 Stunden),
+aber nicht mehr als 1&nbsp;kWh pro 1&nbsp;kWp PV-Nennleistung.
+
 
 Die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin
-gibt [genauere Empfehlungen und Begründungen](
+gibt [etwas genauere Empfehlungen und Begründungen](
 https://solar.htw-berlin.de/publikationen/auslegung-von-solarstromspeichern/).
 Kurz zusammengefasst:
 Ein Batteriespeicher ist nur sinnvoll, wenn die PV-Leistung mind. 0,5&nbsp;kWp
-je 1000&nbsp;kWh Jahresstromverbrauch beträgt. Als Kapazität empfiehlt sie
-maximal 1,5&nbsp;kWh je 1000&nbsp;kWh Jahresverbrauch und
-maximal 1,5&nbsp;kWh je kWp PV-Nennleistung.
+je 1000&nbsp;kWh Jahresstromverbrauch beträgt.
+Als Obergrenzen für die Kapazität empfiehlt sie
+* 1,5&nbsp;kWh je 1000&nbsp;kWh Jahresverbrauch und
+* 1,5&nbsp;kWh je kWp PV-Nennleistung.
 
 Bei der Batterie-Dimensionierung sind noch folgende Punkte zu berücksichtigen:
-* Die Speicherung des Stroms bringt je nach Art der [Batterie](#Speicher)
-Verluste von etwa 5 bis 20% mit sich  -- bei LiFePO4 etwa 5%.
-* Man kann man nicht die volle Nennkapazität entnehmen,
-ohne dass die Akkuzellen stark leiden (d.h. schnell an Kapazität verlieren).
+* Die Speicherung des Stroms bringt je nach Lade- und Entladetechnik und
+Art der [Batterie](#Speicher) Verluste von etwa 10 bis 25% mit sich. Bei
+AC-Kopplung kommt man selbst mit LiFePO4-Batterien kaum über 80% Wirkungsgrad.
+* Man kann nicht die volle Nennkapazität entnehmen,
+ohne dass die Akkuzellen leiden (d.h. schneller an Kapazität verlieren).
 Bei LiFePO4 sind immerhin 90% Entladetiefe problemlos möglich.
-* Im Interesse einer langen Lebensdauer sollte man die Batterie ja nach Typ
-besser nicht ganz voll laden, sondern eher nur zu z.B. 90%.
+* Im Interesse einer langen Lebensdauer sollte man die Batterie je nach Typ
+besser auch nicht ganz voll laden, sondern eher nur zu etwa 90%.
 
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