Leistungsregelung nach dem Summenstromprinzip
Wenn bei einem 3-phasigen Netzanschluss ein SMA Energy System Home mit einem 1-phasigen Hybrid -oder Batterie-Wechselrichter installiert wird, greift zusätzlich die Leistungsregelung nach dem Summenstromprinzip. Auch bei symmetrischer Einspeisung des 3-phasigen Sunny Tripower Smart Energy muss das Summenstromprinzip angewendet werden, da durch 1-phasige Stromverbraucher eine unsymmetrische Leistungsverteilung auf den Außenleitern entsteht.
Voraussetzung: saldierte Zählerwerte
Bei einem 3-phasigen Netzanschluss und einer Photovoltaikanlage mit 1-phasigem Wechselrichter, werden physikalisch nur diejenigen Verbraucher mit selbsterzeugtem Solarstrom versorgt, die auf dem selben Außenleiter angeschlossen sind. Der überschüssige Strom, den diese Verbraucher nicht benötigen, wird ins Netz eingespeist. Zur gleichen Zeit kann es vorkommen, dass auf einer der anderen beiden Außenleiter Strom benötigt wird, der dann aus dem Netz zugekauft werden muss. Um die Komplexität bei der Abrechnung zu minimieren, setzt man statt auf eine phasengenaue, auf eine bilanzielle Betrachtung der Energieflüsse. Sogenannte saldierende Zähler verrechnen den auf einem Außenleiter eingespeisten Strom mit den beiden übrigen Außenleitern. Dabei werden aus dem Netz entnommene Phasenleistungen mit negativem Vorzeichen und in das Netz eingespeiste Phasenleistungen mit positivem Vorzeichen versehen und dann zu einer Gesamtleistung aufaddiert. Somit wird sichergestellt, dass sich elektronische Zähler genauso verhalten wie herkömmliche Ferraris-Zähler. Auf diese Weise können alle Verbraucher im Haus mit selbsterzeugtem Solarstrom versorgt werden und nur die Differenz zwischen aktueller Erzeugung und aktuellem Verbrauch wird ins Netz eingespeist bzw. zugekauft. Ein saldierter Zählerwert ermöglicht jedoch keine Aussage über die Leistungsflüsse und Richtungen der einzelnen Phasen.
Der Sunny Home Manager 2.0 und das SMA Energy Meter liefern saldierte Messwerte. Die Installation muss nachgelagert zum abrechnungsrelevanten Zähler im selben Leistungspfad erfolgen.
In einem SMA Energy System Home übernimmt der Batterie- oder Hybrid-Wechselrichter die elektrische Zwischenspeicherung über alle 3 Phasen des Netzanschlusses. Zur Leistungsregelung nach dem Summenstromprinzip nutzt das Speichersystem die saldierten Werte des SMA Energy Meters oder des Sunny Home Managers 2.0 für Netzeinspeisung und Netzbezug. Je nach lokalen Anforderungen des Netzbetreibers ist das Messintervall des SMA Energy Meters oder des Sunny Home Managers 2.0 von 1000 ms auf 200 ms einzustellen.
Die Umsetzung des Summenstromprinzips wird im Folgenden am SMA Energy System Home mit 3 beispielhaften Situationen erläutert.
Situation 1:
Der Batterie-Wechselrichter lädt die Batterie.
Es ist Morgen. Bei Sonnenaufgang beginnt die PV-Anlage einzuspeisen und erreicht nach einiger Zeit eine elektrische Leistung von 4 kW. Die elektrischen Verbraucher sind noch ausgeschaltet.
Zuerst speist die PV-Anlage die gesamte PV-Leistung über Phase 1 ins öffentliche Stromnetz ein. Der Batterie-Wechselrichter erkennt die Netzeinspeisung, schaltet sich sofort ein und nutzt die PV-Leistung von 4 kW zum Laden der Batterie.
Somit wird keine saldierte Leistung mehr ins öffentliche Netz eingespeist.
Situation 2:
Die elektrischen Verbraucher nutzen die gesamte PV-Leistung.
Es ist Mittag. Die Batterie ist vollgeladen. Die PV-Anlage stellt 4 kW zur Verfügung. Der Verbraucher auf Phase 1 nutzt unmittelbar die elektrische Leistung der PV-Anlage, die demzufolge mit 2 kW in das öffentliche Stromnetz einspeist. Die elektrischen Verbraucher auf Phase 2 und 3 beziehen ihre Leistung von je 1 kW aus dem öffentlichen Stromnetz.
Daraus ergibt sich die folgende Gesamtleistung am Zweirichtungszähler für Netzeinspeisung und Netzbezug:
Bei saldierender Betrachtung finden also keine Netzeinspeisung und kein Netzbezug statt. Der Batterie-Wechselrichter braucht nicht einzugreifen und lässt den Ladezustand der Batterie unverändert.
Situation 2a:
Die einphasige PV-Erzeugung nutzt der SMA eCharger zur schnelleren Ladung des Elektrofahrzeugs (Boost-Funktion).
Es ist Nachmittag. Die Batterie ist vollgeladen. Die PV-Anlage stellt 4 kW zur Verfügung. Die elektrischen Verbraucher auf den Phasen L1, L2 und L3 beziehen je 1 kW elektrische Leistung. Die Ladestation (SMA eCharger) hat einen zusätzlichen elektrischen Leistungsbedarf von 6 kW auf Phase L1. Dank der Boost-Funktion des SMA eChargers kann der Leistungsbedarf der Ladestation durch die unmittelbare Nutzung der elektrischen Leistung der PV-Anlage zumindest teilweise gedeckt werden, bei gleichzeitiger Einhaltung der normativ geforderten maximalen Schieflastgrenze am Netzanschlusspunkt. Daraus ergibt sich die folgende Gesamtleistung am Zweirichtungszähler für Netzeinspeisung und Netzbezug:
Das öffentliche Stromnetz ist zunächst alleinige Quelle der elektrischen Verbraucher und liefert 5 kW. Der Batterie-Wechselrichter erkennt den Netzbezug und nutzt daraufhin die zwischengespeicherte Energie zur Versorgung der elektrischen Verbraucher. Daraus ergibt sich die folgende Gesamtleistung am Zweirichtungszähler für Netzeinspeisung und Netzbezug:
Die vom Batterie-Wechselrichter in der Batterie zwischengespeicherte Energie reicht nicht aus, um die elektrischen Verbraucher vollständig zu versorgen. Es findet ein geringer Netzbezug von 1 kW statt.
Situation 3:
Der Batterie-Wechselrichter versorgt die elektrischen Verbraucher mit zwischengespeicherter Energie.
Es ist Abend. Die PV-Anlage speist nicht ein. Die elektrischen Verbraucher sind eingeschaltet und beziehen eine elektrische Leistung von 2 kW auf Phase 1, von 1 kW auf Phase 2 und von 1 kW auf Phase 3.
Daraus ergibt sich die folgende Gesamtleistung am Zweirichtungszähler für Netzeinspeisung und Netzbezug:
Das öffentliche Stromnetz ist zunächst alleinige Quelle der elektrischen Verbraucher und liefert 4 kW. Der Batterie-Wechselrichter erkennt den Netzbezug und nutzt daraufhin die zwischengespeicherte Energie zur Versorgung der elektrischen Verbraucher.
Daraus ergibt sich die folgende Gesamtleistung am Zweirichtungszähler für Netzeinspeisung und Netzbezug:
Die vom Batterie-Wechselrichter in der Batterie zwischengespeicherte Energie reicht aus, um die elektrischen Verbraucher zu versorgen. Es findet kein Netzbezug mehr statt.