Speicher für das ganze Haus? Sichern. Lassen Sie uns zunächst die Laststeuerung besprechen

Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Q1-Ausgabe 2023 des Magazins Solar Builder. Sichern Sie sich gleich hier Ihr eigenes kostenloses gedrucktes und/oder digitales Abonnement.

Als ich Mitte der 2000er Jahre anfing, in der PV-Branche zu arbeiten, vermied der neue Sektor der netzgebundenen PV-Installateure aktiv teure und komplizierte Blei-Säure-Batteriesysteme, die üblicherweise in netzunabhängigen Heimanwendungen verwendet wurden. Da ein durchschnittlicher Haushalt weniger als 10 Minuten pro Jahr Strom verliert, waren nur wenige Solarunternehmen der Meinung, dass Batterie-Backup für netzgebundene Solarstrombesitzer überhaupt sinnvoll sei.

Aber die Zeiten haben sich geändert. Lithiumbatterien haben die hohen Kosten und die Komplexität älterer Blei-Säure-Batteriesysteme eliminiert und immer häufigere Stromausfälle in Kalifornien und Texas haben Solarhausbesitzer dazu veranlasst, nach Batterielösungen zu suchen, um Notstrom und Energieunabhängigkeit zu gewährleisten. Darüber hinaus haben neue nutzungsabhängige Stromtarife, die die kWh-Tarife am Abend erhöhen und den Wert einer nachgespeisten kWh während der sonnigen Tagesstunden verringern, Solarbesitzer dazu veranlasst, tagsüber ihre eigenen Batterien aufzuladen und die kWh abends zu nutzen, um Geld zu sparen .

Leider sehe ich viel zu viele Anwendungsfehler, wenn Auftragnehmer Batteriesysteme für netzgebundene Kunden entwerfen und installieren. Eines der größten Probleme besteht darin, dass jeder sein gesamtes Haus sichern möchte, aber nur wenige Menschen über das große Budget verfügen, um sich ein Batteriesystem anzuschaffen, das groß genug ist, um alle Verbraucher in einem modernen Haus zu sichern.

Leider verkaufen zu viele Solarverkäufer und -unternehmer 10- bis 20-kWh-Batteriesysteme und konfigurieren sie für die „Notstromversorgung des gesamten Hauses“. Beim nächsten Stromausfall stellen die meisten Hausbesitzer zu ihrer Bestürzung fest, dass ihr Wechselrichter nicht alle Verbraucher in ihrem Haus mit Strom versorgen kann und ausfällt. Wenn der Wechselrichter aufgrund von Überlastung nicht abschaltet, entlädt sich die Batterie schnell, wenn die Luft ausgeht Klimaanlage und/oder Warmwasserbereiter werden eingeschaltet. Erst dann wird ihnen klar, dass die Notstromversorgung für das ganze Haus für ein paar Stunden Strom bedeutet und dann keinen Strom mehr für Licht, Kühlschrank und andere kritische Verbraucher, bis die Sonne das System wieder auflädt.

Über 90 % der Hausbesitzer, die ihre Solaranlage mit Batterien ausstatten möchten, sind mit einer Teillast-Backup-Konfiguration am besten beraten. Dies erfordert in der Regel die Installation einer speziellen, gesicherten Unterschalttafel und die Verlagerung der Lasttrennschalter mit höherer Priorität. Zu diesen Lasten mit höherer Priorität gehören typischerweise Lichter, Computer, medizinische Geräte (CPAP-Geräte), Kühlschränke und Garagentoröffner.

Die als kritisch eingestuften Lastkreise variieren natürlich von Region zu Region und von Familie zu Familie. In Gebieten mit Brunnen stellt eine Brunnenpumpe eine große Belastung dar, die für das tägliche Leben wahrscheinlich von entscheidender Bedeutung ist. Für andere sind Sumpfpumpen möglicherweise eine kritische Last, und für andere ist eine Fenster-Klimaanlage möglicherweise entscheidend, um in heißen Nächten schlafen zu können. In Texas haben viele Hausbesitzer verständlicherweise das Gebläse ihres Ofens abgeschaltet, damit ihre Gasheizungen auch dann weiter funktionieren, wenn das Stromnetz ausfällt.

Als allgemeine Regel gilt, dass Warmwasserbereiter, Schwimmbadpumpen, zentrale Klimaanlagen und Ladegeräte für Elektrofahrzeuge zu energieintensiv sind und wahrscheinlich den Wechselrichter für Batteriesysteme blockieren oder Ihre Batterie zu schnell entladen.

Um nur ein Beispiel zu nennen: Mein 2.600 Quadratmeter großes Haus in der Gegend von Phoenix mit zwei 4-Tonnen-Klimaanlagen und einer Schwimmbadpumpe verbraucht im Sommer durchschnittlich 70 bis 80 kWh pro Tag. Um alle meine Lasten im Sommer zu sichern, wäre wahrscheinlich ein 100-kWh-Batteriesystem erforderlich, das zwischen 70.000 und 100.000 US-Dollar kostet. Selbst wenn ich die Mittel hätte, eine so große Batterie zu kaufen, wäre es schwierig, geeigneten Platz für ein so großes System zu finden.

Daher besteht die beste Option darin, die schwierige Entscheidung zu treffen, welche Lasten an ein gesichertes Lastschaltfeld neu angeschlossen werden sollen.

Es gibt eine neue Technologie, die die Flexibilität für die Stromversorgung von Haushalten bei einem Netzausfall erhöht. Bedarfslaststeuerungen von Lumin, Span, Savant, Generac und anderen ermöglichen es Solar- und Speichersystemen, die gesamte Hauslasttafel mit Strom zu versorgen und die Kontrolle darüber zu ermöglichen, welche Leistungsschalter bei einem Netzausfall ausgeschaltet werden.

Wenn das Netz ausfällt, werden diese steuerbaren Leistungsschalter normalerweise so programmiert, dass sie Ihr Wechselstromsystem, Ihren Warmwasserbereiter, Ihren Elektroherd, Ihre Waschmaschine und Ihren Trockner, Ihren Geschirrspüler, Ihre Schwimmbadpumpe und jede andere unkritische Last abschalten. Die Beleuchtung, der Kühlschrank und die normalen Steckdosen werden weiterhin von Ihrer Batterie mit Strom versorgt.

Einige dieser unkritischen Lasten müssen jedoch möglicherweise mit Batteriestrom betrieben werden. Ein gutes Beispiel ist eine Frontlader-Waschmaschine. Wenn Sie einen Stromausfall erleiden, während Sie eine Ladung Wäsche in einem Frontlader laufen lassen, bleibt die Maschine mit Wasser gefüllt stehen, bis die Stromversorgung wiederhergestellt ist. Wenn der Stromausfall einige Tage andauert, kann dies dazu führen, dass die Waschmaschine voller schimmeliger Kleidung ist.

Mithilfe der bedarfsgesteuerten Beladungssteuerung können Sie die Standardprogrammierung außer Kraft setzen und das System anweisen, Ihre Waschmaschine lange genug mit Batteriestrom laufen zu lassen, um die Wäscheladung zu beenden und die nasse Wäsche zum Trocknen aufzuhängen. Diese neuen Bedarfssteuerungen werden immer intelligenter und funktionaler und ermöglichen die Integration mit Thermostaten, um Wechselstromsysteme und Wärmepumpen intelligent und ordnungsgemäß herunterzufahren und Ihre Batterieleistung zu verwalten.

Wenn das Projektbudget die Hinzufügung eines Lastreglers zulässt, ist es möglich (und oft wünschenswert), das ESS für die Sicherung des gesamten Hauses zu konfigurieren. Hier sind mehrere Optionen, die eine Überlegung wert sind.

■ Der PWRmanager von Generac automatisiert die Steuerung von bis zu zwölf 120-V-Stromkreisen oder sechs 240-V-Stromkreisen sowie zwei Thermostaten und lässt sich nahtlos in das PWRcell-System und die PWRview-App integrieren, sodass Hausbesitzer jeden Stromkreis ein- oder ausschalten und sehen können, wie viel Batterielaufzeit sie noch haben als Ergebnis verlassen. Erfahren Sie mehr in dieser Folge von The Pitch:

■ Das Lumin Smart Panel verfügt über 12 steuerbare Stromkreise (sechs 60 A und sechs 30 A) und kostet etwa 2.500 US-Dollar zuzüglich Installationskosten. Bei den meisten Projekten ist dies eine einfache, ein paar Stunden dauernde Installation. Dieses System ist für die meisten Häuser ausreichend, größere Häuser benötigen jedoch möglicherweise eine robustere Lösung wie ein Span-Panel.

■ Das Span-Panel ersetzt einen vorhandenen Lastschwerpunkt und macht alle Leistungsschalter steuerbar. Es ist teurer (ab 4.500 $) und die Installation ist aufwändiger, da Sie wahrscheinlich das vorhandene Hauptlastzentrum ersetzen werden. Rechnen Sie mit einem Arbeitsaufwand von 4 bis 8 Stunden (ca. 2.000 bis 5.000 US-Dollar) für die Installation und wahrscheinlich mit der Abstimmung mit dem Energieversorger, um den Betrieb während der Installation zu unterbrechen. Eine neue Zähler-/Hauptversion des Span-Panels ist in Kürze verfügbar, die UL-Zulassung ist jedoch zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht verfügbar. Da die Verwendung von Zählernetzen mit ESS schwierig sein kann, gehe ich davon aus, dass dies nicht die praktischste Option für ESS sein wird.

■ Savant-Laststeuerungsmodule werden direkt in den Leistungsschaltersteckplätzen vieler gängiger Schalttafeln installiert und sind preisgünstig. Eines ihrer gängigeren Laststeuerungsmodulpakete für 8 Stromkreise kostet weniger als 1.000 US-Dollar und würde etwa 3 Stunden Installationszeit erfordern. Bedenken Sie, dass die Savant-Steuermodule in einer Schalttafel installiert werden müssen. Daher müssen Sie möglicherweise Leistungsschalterplätze durch den Einsatz von Doppel- oder Vierfachschaltern freigeben oder, noch besser, eine Unterschalttafel installieren, um alle Lasttrennschalter und Savant-Laststeuermodule unterzubringen.

Wichtiger Hinweis: Nicht alle ESS-Systeme verfügen über ausreichend Leistung (kW) und Energie (kWh), um andere Lasten als die grundlegendste Notstromversorgung wie Kühlschrank, Beleuchtung, Steckdosen und Garagentoröffner zu unterstützen. Abhängig von der Anzahl der Lasten und ihrer Größe Bei Anlagen mit weniger als 7.000 W Leistung oder weniger als 10 bis 20 kWh kann eine Teillastsicherung dennoch sinnvoll sein.

Aufgrund der gestiegenen Nachfrage nach Widerstandsfähigkeit und Energieunabhängigkeit wandelt sich der Solarinstallateur von gestern zum Solar- und Speicherinstallateur. Diese Entwicklung wird sich fortsetzen, indem Auftragnehmer zu Hausenergiedienstleistern werden und Solar-, Speicher-, Bedarfssteuerungs-, Generatoren-, Elektrofahrzeug- und andere Steuerungssysteme integrieren. Hausbesitzer werden in der Lage sein, ihre Energiekosten zu kontrollieren und den Batterieverbrauch effizient zu verwalten, wenn das Netz ausfällt, während das Leben mit minimalen Unterbrechungen weitergeführt werden kann.

Jeff Spies ist Präsident von Planet Plan Sets, einem Unternehmen zur Erstellung von Solarplänen, das Auftragnehmer in allen 50 Bundesstaaten betreut. Er ist Vorstandsmitglied und Sekretär von NABCEP, Mitglied des UL 2703 und UL 9540 Standard Technical Panel, Gründungsmitglied und ehemaliger Sekretär des Sustainable Energy Action Committee (SEAC) und Vorsitzender des Codes/Standards Committee der California Solar and Storage Association (CALSSA).

Zu unseren beliebtesten Serien gehören:Macht vorwärts! | Eine Zusammenarbeit mit BayWa re zur Diskussion übergeordneter Branchenthemen.Das Summen | Wo wir auf dem privaten Solarmarkt unsere 2 Cent pro kWh geben.Die Tonhöhe | Gespräche mit Solarherstellern über ihre neuen Technologien und Ideen.

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