Angenommen, Sie erweitern ein gewerbliches Solarprojekt um Batteriespeicher. Die Batteriekapazität wirkt passend, der Wechselrichter ist auf dem Papier richtig dimensioniert, und das Design erscheint unkompliziert — bis klar wird, dass die ausgewählte Ausrüstung für Solarerzeugung und nicht für Energiespeicherung entwickelt wurde. Das Problem ist nicht, dass der Wechselrichter ein schlechtes Produkt wäre. Er wurde schlicht nicht dafür ausgelegt, die Betriebsweise eines Batteriesystems zu steuern.
Diese Verwechslung kommt häufig vor, weil ein Wechselrichter und ein Power Conversion System (PCS) in einem technischen Diagramm ähnlich wirkende Aufgaben übernehmen. Beide wandeln elektrische Energie zwischen DC und AC um, sind jedoch für unterschiedliche Zwecke konzipiert. Ein Solarwechselrichter hilft dabei, Strom von einer Erzeugungsquelle in das elektrische System einzuspeisen, während ein PCS als Leistungsumwandlungs- und Steuerungsschnittstelle dient, über die eine Batterie Energie speichern, abgeben und verwalten kann, wenn das System sie benötigt.
Man kann sich einen gewöhnlichen Solarwechselrichter wie eine Einbahnstraße vorstellen. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den von Solarmodulen erzeugten DC-Strom in AC-Strom für das Haus oder das Netz umzuwandeln. Die Wirkleistung fließt normalerweise in eine Richtung — von der Solarquelle durch den Wechselrichter zum elektrischen System. Dieses Konzept funktioniert gut, weil Solarerzeugung der Verfügbarkeit von Sonnenlicht folgt: Wenn die Sonne Energie liefert, wandelt der Wechselrichter diese Energie in nutzbaren Strom um.
Ein Batteriespeichersystem folgt einer anderen Logik. Eine Batterie erzeugt keinen Strom; sie speichert Energie und gibt sie später entsprechend den Systemanforderungen wieder ab. Tagsüber kann überschüssige Solarenergie in der Batterie gespeichert werden. Später kann diese gespeicherte Energie genutzt werden, wenn die Solarerzeugung sinkt, der Strombedarf steigt oder Backup-Strom benötigt wird. Solarerzeugung folgt der Verfügbarkeit. Speicherung folgt dem Bedarf. Die Ausrüstung, die diese beiden unterschiedlichen Betriebsweisen verbindet, ist das PCS.
Ein PCS ist als bidirektionale Leistungsumwandlungsschnittstelle zwischen der Batterie und dem AC-System ausgelegt. Es kann AC-Strom in DC-Strom umwandeln, um die Batterie zu laden, oder gespeicherte DC-Energie wieder in AC-Strom umwandeln, wenn das System sie benötigt. Noch wichtiger ist, dass es dafür entwickelt wurde, Energieflüsse aktiv zu steuern, statt lediglich Strom umzuwandeln. Das PCS führt Befehle des Energy Management System (EMS) aus, das den Gesamtbetrieb des Systems koordiniert, und arbeitet dabei innerhalb der vom Battery Management System (BMS) übermittelten Grenzwerte für Spannung, Strom und Temperatur.
Der Unterschied besteht nicht nur darin, ob Leistung in zwei Richtungen fließen kann. Ein Speichersystem benötigt Ausrüstung, die auf wechselnde Bedingungen und Systemanforderungen reagieren kann. Ein Solarwechselrichter ist hauptsächlich darauf ausgelegt, die Energieerzeugung aus einer erneuerbaren Quelle zu maximieren, zum Beispiel mit Technologien wie MPPT (maximum power point tracking), um die verfügbare Leistung der Solarmodule zu erfassen. Ein PCS ist auf die Anforderungen eines Energiespeichersystems ausgelegt, bei dem Laden, Entladen und Leistungsregelung entsprechend der Rolle erfolgen müssen, die die Batterie im größeren Energiesystem übernimmt.
Deshalb kann die Idee, „einfach eine Batterie an einen vorhandenen Solarwechselrichter anzuschließen“, bei Nachrüstprojekten Herausforderungen verursachen. Konventionelle PV-Wechselrichter sind im Allgemeinen nicht dafür ausgelegt, das Lade- und Entladeverhalten von Batterien direkt zu steuern. Solarmodule und Batterien können beide DC-Strom bereitstellen, verhalten sich jedoch unterschiedlich: Die Solarleistung ändert sich vor allem mit den Lichtverhältnissen, während Batterien Energie entsprechend den Systemanforderungen aktiv aufnehmen und abgeben. Einige Hybridwechselrichter kombinieren Solar- und Batteriefunktionen für kleinere Wohnanwendungen. Gewerbliche und Utility-Scale-Speichersysteme setzen jedoch meist auf dedizierte PCS-Ausrüstung, weil die Batterie eine eigene Schnittstelle für kontrollierten bidirektionalen Betrieb benötigt.
Die Architektur macht den Unterschied deutlich:
Ein reines Solarsystem:
Solarmodule → PV-Wechselrichter → AC-Lasten / Netz
Ein Speichersystem:
Batterie → PCS → AC-Lasten / Netz
wobei das EMS den Systembetrieb koordiniert und das BMS die Batteriezustände überwacht und Sicherheitsgrenzen einhält.
Ein Wechselrichter und ein PCS können von außen ähnlich aussehen, erfüllen in einem Energiesystem jedoch unterschiedliche Rollen. Ein Wechselrichter wandelt Strom aus einer Erzeugungsquelle um, während ein PCS einen kontrollierten Energieaustausch zwischen einer Batterie und dem größeren elektrischen System ermöglicht.
