Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Berliner Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW Berlin) haben ein neues Testverfahrens entwickelt, um prognosebasierter Ladestrategien von PV-Speichern zu vergleichen. Fenecon, Kostal, Sonnen, RCT Power und zwei anonym teilnehmende Unternehmen stellten sich dem Test für das Energiemanagement von PV-Speichern. Das Fazit der Messkampagne: An den meisten sonnigen Tagen können die getesteten Geräte die Batterieladung effektiv in die Mittags- und Nachmittagsstunden verschieben. Dies ist sowohl mit Blick auf das neue „Solarspitzen-Gesetz“ als auch für eine möglichst lange Batterielebensdauer entscheidend.

Nach dem Solar-Spitzengesetz müssen neu errichtete Photovoltaik-Anlagen ihre Einspeiseleistung in das Stromnetz in den Mittagsstunden pauschal limitieren, sofern sich diese nicht durch den Netzbetreiber drosseln lassen. „Ohne ein intelligentes Energiemanagement gehen durch die neue Einspeisegrenze jedoch bis zu 8 Prozent des jährlichen Solarstromertrags verloren. Mit einem Batteriespeicher und einem prognosebasierten Energiemanagement lassen sich die Abregelungsverluste auf unter 2 Prozent reduzieren“, sagt Johannes Weniger, Initiator der Stromspeicher-Inspektion von der HTW Berlin. Das Energiemanagement optimiert auf Basis von Prognosen der Solarstromerzeugung und des Stromverbrauchs die Batterieladung im Tagesverlauf. Das Ziel der Ladestrategie: Den Batteriespeicher dann laden, wenn mehr Solarstrom produziert wird, als eingespeist werden darf.

Test für Energiemanagement von PV-Speichern bewertet Qualität der PV-Spitzenkappung

Zahlreiche Hersteller werben damit, dass sie ihre Solarstromspeicher prognosebasiert laden können. Bisher fehlte ein unabhängiger Vergleich, der die Qualität der verschiedenen Energiemanagementstrategien bewertet. Dem Batterietechnikum des KIT und der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin ist es nun erstmals gelungen, mit einem neu entwickelten Testverfahren die Güte des prognosebasierten Energiemanagements von Photovoltaik-Batteriesystemen zu vergleichen.

Der Clou der Messkampagne: Um die Qualität der Prognosealgorithmen überhaupt bewerten zu können, hat man die PV-Speichersysteme mit und ohne intelligentes Energiemanagement betrieben. Hierzu haben die Forscher:innen die sechs Systeme unter identischen und realen Testbedingungen parallel auf den Prüfständen des KIT vermessen. „Die Herausforderung des Energiemanagement-Tests war es, auch Stromspeicher vermessen und bewerten zu können, die Online-Wetterprognosen in ihr Energiemanagement einbinden“, sagt Robert Schreier, Wissenschaftler am KIT. „Dafür haben wir die Speichersysteme dem Erzeugungsprofil einer 8-Kilowatt-Photovoltaikanlage auf Basis von Echtzeitmesswerten ausgesetzt.“

Prognosebasierte Energiemanagement steigert Solarstromertrag um 4 bis 10 Prozentpunkte

Die PV-Speicher des Allgäuer Unternehmens Sonnen erhalten einmal stündlich von einem zentralen Server einen aktualisierten Ladefahrplan, der auf externen Wetterprognosen beruht. Zwei weitere Unternehmen, die anonym bleiben möchten, nutzen ebenfalls Online-Solarprognosen. Im Gegensatz dazu kommt das Energiemanagement der Hersteller Fenecon, Kostal und RCT Power ohne eine Internetverbindung aus. Diese drei Unternehmen planen die Batterieladung bis zum Sonnenuntergang ausschließlich auf Basis der im Haus erfassten Leistungsmessdaten.

Auch ohne externe Wetterprognosen einzubinden, reduzierten Fenecon, Kostal und RCT Power durch ihre prognosebasierten Batterieladestrategien während des Testzeitraums im Juni 2024 die Abregelungsverluste um 4 bis 7 Prozentpunkte. Bei den Systemen mit Online-Prognosen waren die Unterschiede mit 2 bis 10 Prozentpunkte deutlich größer. Die Einbindung von über das Internet bezogenen Wetter- oder Solarstromprognosen ist folglich kein Qualitätsgarant für ein sehr gutes Energiemanagement. Warum es wenig sinnvoll ist, die Qualität eines Energiemanagementsystems ausschließlich anhand der vermiedenen Abregelung zu bewerten, beantworten die Forscher des KIT und der HTW Berlin in der 89-seitigen Studie „Stromspeicher-Inspektion 2025“.

Gemeinsam mit den im Forschungsprojekt Perform beteiligten Unternehmen identifizierte das Forscherteam individuelle Stellschrauben zur Optimierung des Energiemanagements auf Basis der 200-Millisekunden-Messdaten. „Die Messkampagne bestätigt uns, dass wir nicht nur bei der Energieeffizienz, sondern auch mit unserem prognosebasierten Ladeverfahren sehr gut aufgestellt sind. Auf Grundlage der Testergebnisse werden wir unsere Software auch in diesem Bereich weiter optimieren. Durch die wertvollen Ergebnisse aus dem Projekt Perform können wir das gezielt anpacken“, sagt Thomas Hauser, Geschäftsführer der RCT Power GmbH.

Prognosebasiertes Energiemanagement verlängert Batterielebensdauer von PV-Speichern

Welche Faktoren beschleunigen die Alterung von Lithium-Ionen-Batteriesystemen? Wie kann ein prognosebasiertes Energiemanagement die kalendarische Batteriealterung gezielt verringern? Diese und weitere Fragen zur Alterung von Batteriesystemen beantworten die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin und das Batterietechnikum des KIT in der Stromspeicher-Inspektion 2025. Der Großteil der über 1,7 Millionen in Deutschland installierten Batteriespeicher lädt frühmorgens, sobald Solarstromüberschüsse anfallen. Was dabei problematisch ist, erklärt Nina Munzke, Gruppenleiterin am KIT: „Lange Standzeiten bei hohen Ladezuständen verkürzen die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien“.

Mit ihren prognosebasierten Energiemanagement-Strategien konnten alle sechs Hersteller die Standzeit bei vollständig geladener Batterie in ihren PV-Speicher-Systemen verringern. Ein weiteres Testergebnis: An sonnigen Tagen lädt einer der getesteten Solarstromspeicher vorrangig in den späten Nachmittagsstunden. Dadurch kann das Energiemanagementsystem die Standzeit der Batterie im vollgeladenen Zustand um acht Stunden reduzieren. Während des Testzeitraums halbierte diese intelligente Ladestrategie so die Verweildauer des Batteriespeichers bei Ladezuständen oberhalb von 90 Prozent. Mit einer solchen Ladestrategie kann man die Abregelung durch das Solar-Spitzengesetz aber kaum optimal reduzieren.

Wie man die Batteriealterung gezielt minimieren kann und um wie viele Jahre ein prognosebasiertes Energiemanagement die Batterielebensdauer verlängern kann, erläutern die Autor:innen der Studie ausführlich.

21 Solarstromspeicher mit System Performance Index (SPI) bewertet

In der Stromspeicher-Inspektion 2025 finden sich neben den Energiemanagement-Testergebnissen auch die Ergebnisse der Bewertung der Energieeffizienz von 21 Stromspeichersystemen. Darüber hinaus gibt die Studie Einblicke in den deutschen Heimspeichermarkt und zeigt Technologietrends auf. Die Studie ist unter diesem Link zu finden.

Quelle: HTW Berlin | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH