Sungrow PowerKeeper

Die Nutzung von Photovoltaiküberschüssen, die Reduzierung von Lastspitzen und die Aufrechterhaltung bestimmter Verbraucher während eines Netzausfalls gehören zu den wichtigsten energetischen Herausforderungen für Unternehmen.

Sungrow PowerKeeper ist eine modulare Energiespeicherlösung für gewerbliche und industrielle Anwendungen. Sie kombiniert die Batterien ST050-250CF, den dreiphasigen Hybridwechselrichter Sungrow SH125CX sowie ein Kommunikations- und Energiemanagementsystem mit Logger und iSolarCloud.

Die Plattform ermöglicht die Konfiguration von Systemen mit einer Kapazität von 49,9 kWh bis 249,6 kWh und eine Erweiterung auf bis zu etwa 1 MWh. Dadurch lässt sie sich an Projekte mit unterschiedlichen Anforderungen an Leistung, Autonomie und Verbrauch anpassen.

Was ist Sungrow PowerKeeper?

PowerKeeper ist ein modulares BESS, das elektrische Energie speichert und sie zu einem späteren Zeitpunkt nutzt, wenn dies für die Anlage am vorteilhaftesten ist.

Das System kann Unternehmen dabei unterstützen:

• Überschüssige Energie aus einer Photovoltaikanlage zu speichern.
• Den Eigenverbrauch zu erhöhen.
• Bestimmte Lastspitzen zu reduzieren.
• Den Energieverbrauch in günstigere Zeiträume zu verlagern.
• Eine Notstromversorgung für zuvor ausgewählte Verbraucher bereitzustellen.
• Die Speicherkapazität schrittweise zu erweitern.

Die Lösung besteht hauptsächlich aus den modularen Batterien ST050-250CF, dem Hybridwechselrichter SH125CX, einem kompatiblen Logger und der Überwachungsplattform iSolarCloud.

DC-gekoppelte Architektur mit dem Hybridwechselrichter SH125CX

PowerKeeper verwendet eine gleichstromgekoppelte beziehungsweise DC-gekoppelte Architektur.

Bei dieser Konfiguration werden sowohl die Photovoltaikmodule als auch die Batterien an den Hybridwechselrichter Sungrow SH125CX angeschlossen. Das Gerät steuert die Solarstromerzeugung, das Laden und Entladen der Batterien, die Versorgung der Verbraucher und den Energieaustausch mit dem Stromnetz.

Diese Architektur ermöglicht die Integration von Photovoltaik und Energiespeicherung in einer einzigen Lösung. Sie kann in Neuanlagen und nach einer entsprechenden technischen Prüfung auch bei bestimmten Erweiterungs- oder Nachrüstprojekten eingesetzt werden.

Die Umsetzbarkeit jeder Anlage muss unter Berücksichtigung des bestehenden elektrischen Aufbaus, der Photovoltaikleistung, des Verbrauchsprofils und der vorgesehenen Betriebsstrategie geprüft werden.

Konfigurationen von Sungrow PowerKeeper

PowerKeeper basiert auf Batteriepaketen mit jeweils 12,48 kWh und bietet typische Konfigurationen von 49,9 bis 249,6 kWh.

Konfiguration	Kapazität
ST050CF	49,9 kWh
ST062CF	62,4 kWh
ST075CF	74,9 kWh
ST100CF	99,8 kWh
ST150CF	149,8 kWh
ST200CF	199,7 kWh
ST250CF	249,6 kWh

Die Batteriepakete arbeiten mit einer nominalen Lade- und Entladerate von 0,5P. Dadurch lassen sich Konfigurationen mit einer ungefähren Laufzeit von zwei Stunden realisieren, wenn das System mit seiner Nennleistung betrieben wird.

Die tatsächliche Laufzeit hängt von der benötigten Leistung, dem Ladezustand, der Temperatur, dem Hilfsenergieverbrauch, der Alterung der Batterien und den im System konfigurierten Grenzwerten ab.

Skalierbarkeit auf bis zu etwa 1 MWh

Die Konfiguration ST250CF erreicht eine Kapazität von 249,6 kWh durch vier Stacks mit jeweils 62,4 kWh, die aus jeweils fünf Batteriepaketen bestehen.

Für Projekte mit einem höheren Energiebedarf sieht Sungrow optionale Combiner-Boxen vor, mit denen mehrere Cluster parallel geschaltet werden können. Auf diese Weise kann PowerKeeper eine Kapazität von etwa 1.000 kWh beziehungsweise 1 MWh erreichen.

Die Plattform ist für Lösungen mit einer ungefähren Speicherdauer von 2 bis 8 Stunden ausgelegt. Die endgültige Kapazität, Leistung und Autonomie müssen jedoch für jedes Projekt individuell geprüft und bestätigt werden.

Der Sungrow Hybridwechselrichter SH125CX

Der SH125CX ist ein dreiphasiger Hybridwechselrichter mit 125 kW, der für gewerbliche und industrielle Anwendungen entwickelt wurde.

Das Gerät ermöglicht die gleichzeitige Steuerung der Photovoltaikerzeugung, des Energiespeichers, der Netzanbindung und eines Notstromausgangs.

Zu seinen wichtigsten Eigenschaften gehören:

• AC-Nennleistung: 125 kW.
• Maximale Photovoltaikleistung: 250 kWp.
• Anzahl der MPPTs: 10.
• Maximale Lade- und Entladeleistung: 125 kW.
• Angegebener maximaler Wirkungsgrad: 98,6 %.
• Schutzart: IP66.
• Korrosionsbeständigkeitsklasse: C5.

Die Aufnahme von bis zu 250 kWp Photovoltaikleistung ermöglicht die Auslegung von Anlagen mit einem hohen DC/AC-Verhältnis, sofern die vom Hersteller festgelegten elektrischen und konstruktiven Grenzwerte eingehalten werden.

Notstromversorgung für wesentliche Verbraucher

Der SH125CX unterstützt die automatische Umschaltung zwischen netzgekoppeltem Betrieb und Notstrommodus. Die angegebene Umschaltzeit liegt bei unter 10 Millisekunden, während die Nennleistung des Notstromausgangs 125 kW beträgt.

Diese Funktion kann zur Versorgung zuvor ausgewählter Verbraucher genutzt werden, darunter:

• Kühlräume und Kühlsysteme.
• Server und IT-Geräte.
• Sicherheits- und Kommunikationssysteme.
• Notwendige Beleuchtung.
• Hilfsgeräte.
• Bestimmte Produktionsprozesse.

Das Vorhandensein eines Notstromausgangs bedeutet nicht, dass ein Industriebetrieb während eines Stromausfalls vollständig weiterbetrieben werden kann.

Bei der Auslegung müssen die gleichzeitige Leistung der Verbraucher, die Anlaufströme von Motoren und Kompressoren, die in den Batterien verfügbare Energie und die erforderliche Autonomie berücksichtigt werden.

LFP-Batterien und Systemsicherheit

PowerKeeper verwendet Batterien auf Basis von Lithium-Eisenphosphat beziehungsweise LFP. Diese Technologie wird aufgrund ihrer thermischen Stabilität und ihrer Eignung für Anwendungen mit häufigen Lade- und Entladezyklen häufig in stationären Energiespeichersystemen eingesetzt.

Das System umfasst verschiedene Sicherheits- und Überwachungsmaßnahmen, darunter:

• Schutz vor thermischer Ausbreitung auf Batteriepaketebene.
• Rauchsensor.
• Aerosol-Feuerlöschsystem.
• Druckentlastungsventil.
• Überwachung von Spannung und Strom.
• Temperaturüberwachung.

Diese Maßnahmen müssen durch die Einhaltung der geltenden Vorschriften, der Sicherheitsabstände, der Belüftungsanforderungen und der für die jeweilige Anlage festgelegten Brandschutzmaßnahmen ergänzt werden.

Umweltschutz und Außeninstallation

Die PowerKeeper-Stacks verfügen über die Schutzart IP66 und die Korrosionsbeständigkeitsklasse C5-M. Diese Eigenschaften erleichtern die Installation in gewerblichen und industriellen Umgebungen, die anspruchsvollen Umweltbedingungen ausgesetzt sind.

Das System verwendet eine Zwangsluftkühlung und ist für die Bodenaufstellung vorgesehen.

Der endgültige Installationsort muss Folgendes gewährleisten:

• Ausreichende Belüftung.
• Zugang für Wartungsarbeiten.
• Ausreichende Tragfähigkeit.
• Schutz vor Stößen und mechanischen Einwirkungen.
• Eine ordnungsgemäße Entwässerung.
• Einhaltung der erforderlichen Sicherheitsabstände.
• Schutz vor Überschwemmungsrisiken.
• Einhaltung der Brandschutzanforderungen.

Der Stack mit 49,9 kWh wird vormontiert geliefert, um Transport und Installation zu erleichtern. Jedes Batteriepaket verfügt über eine Nennkapazität von 12,48 kWh und ein maximales Gewicht von 90 kg.

Erweiterung und aktiver Ladungsausgleich

PowerKeeper verfügt über einen aktiven Ladungsausgleich auf Modulebene.

Diese Funktion kann zukünftige Erweiterungen und bestimmte Austauschmaßnahmen erleichtern, indem sie dazu beiträgt, Energieunterschiede zwischen den Modulen auszugleichen.

Jede Erweiterung muss gemäß den offiziellen Verfahren des Herstellers durchgeführt werden. Zuvor müssen folgende Punkte geprüft werden:

• Die Kompatibilität zwischen verschiedenen Versionen.
• Der Gesundheitszustand der Module.
• Der Ladezustand.
• Die installierte Firmware.
• Das Alter der Batterien.
• Die Garantiebedingungen.
• Die Einschränkungen der bestehenden Systemauslegung.

Die Modularität erleichtert somit die zukünftige Weiterentwicklung des Systems, darf jedoch nicht als automatische Erweiterungsmöglichkeit ohne vorherige technische Prüfung verstanden werden.

Überwachung über iSolarCloud

Der Logger erfasst die Daten des Wechselrichters, der Batterien und der Messgeräte und integriert sie in die Plattform iSolarCloud.

Über die Plattform können unter anderem folgende Informationen überwacht werden:

• Photovoltaikerzeugung.
• Energieverbrauch der Anlage.
• Ladezustand der Batterien.
• Lade- und Entladeleistung.
• Alarme und Störungen.
• Allgemeiner Betriebszustand des Systems.

Abhängig vom Logger, der Firmware, dem Land und der ausgewählten Konfiguration können auch Funktionen wie Fernaktualisierungen, Diagnose, die Integration von Energiezählern oder die Kommunikation mit externen EMS-Systemen verfügbar sein.

Hauptanwendungen von Sungrow PowerKeeper

Erhöhung des Photovoltaik-Eigenverbrauchs

Die Batterie speichert Solarenergie, die nicht unmittelbar verbraucht wird, und stellt sie zur Verfügung, wenn die Photovoltaikanlage keine Energie mehr erzeugt oder den Verbrauch nicht vollständig decken kann.

Dadurch lässt sich die Nutzung der erzeugten Solarenergie erhöhen und der Strombezug aus dem Netz reduzieren.

Reduzierung von Lastspitzen

PowerKeeper kann Energie abgeben, wenn der Verbrauch einen zuvor konfigurierten Grenzwert erreicht.

Diese als Peak Shaving bezeichnete Strategie kann die maximale aus dem Netz bezogene Leistung reduzieren und bestimmte Kosten im Zusammenhang mit Lastspitzen begrenzen.

Zeitliche Verlagerung der Energienutzung

Unternehmen, die am späten Nachmittag oder in der Nacht tätig sind, können einen Teil der tagsüber erzeugten Photovoltaikenergie speichern und zu einem späteren Zeitpunkt nutzen.

Diese Anwendung kann insbesondere für Anlagen mit Kühlung, Klimatisierung, nächtlicher Beleuchtung oder kontinuierlichen Produktionsprozessen interessant sein.

Notstromversorgung

In Kombination mit dem SH125CX kann PowerKeeper bestimmte Verbraucher während eines Netzausfalls weiter versorgen.

Die verfügbare Autonomie hängt von der installierten Kapazität, dem Ladezustand der Batterien und der Leistung der an den Notstromausgang angeschlossenen Geräte ab.

Laden von Elektrofahrzeugen

Ein Energiespeichersystem kann dazu beitragen, die aus dem Netz bezogene Leistung zu reduzieren, wenn mehrere Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden. Gleichzeitig kann ein größerer Anteil der Photovoltaiküberschüsse genutzt werden.

Die Kompatibilität mit den Ladegeräten und dem Energiemanagementsystem muss für jedes Projekt gesondert geprüft werden.

Dimensionierung eines Sungrow PowerKeeper-Systems

Die Batteriekapazität sollte nicht ausschließlich anhand der installierten Photovoltaikleistung ausgewählt werden.

Für eine korrekte Dimensionierung des Systems sollten mindestens folgende Faktoren untersucht werden:

1. Das stündliche Verbrauchsprofil.
2. Die tatsächliche oder geschätzte Photovoltaikerzeugung.
3. Die Menge und der zeitliche Verlauf der Überschüsse.
4. Die maximale Leistungsanforderung.
5. Die Lade- und Entladestrategie.
6. Die Verbraucher, die eine Notstromversorgung benötigen.
7. Die erforderliche Autonomie.
8. Die Installationsbedingungen.
9. Die Planung zukünftiger Erweiterungen.

Eine überdimensionierte Batterie kann die Investitionskosten unnötig erhöhen. Eine zu kleine Konfiguration oder ein System mit unzureichender Leistung kann möglicherweise weder die verfügbaren Überschüsse vollständig aufnehmen noch die erwarteten Lastspitzen abdecken.

Aus diesem Grund muss jedes Projekt anhand realer Daten oder ausreichend repräsentativer Schätzungen der Betriebsbedingungen der Anlage analysiert werden.