Einleitung: Wie wird die Batterie angeschlossen?

In den vorherigen Artikeln wurde viel zu Energiespeichersystemen behandelt. Eine wichtige Frage blieb jedoch offen: Wie wird diese Technik optimal im Haus eingebaut?

Bei der Integration von Batteriespeichern gibt es zwei grundlegende Konzepte:

• AC-gekoppelte Systeme (Wechselstrom)
• DC-gekoppelte Systeme (Gleichstrom)

Dieses Kapitel erklärt beide Topologien mit ihren Vor- und Nachteilen.

AC-gekoppelte Solaranlagen

Bei wechselstrom-gekoppelten Systemen (AC-System) ist der Wechselrichter direkt hinter den Solarmodulen geschaltet und beliefert das Hausnetz direkt mit Wechselstrom.

Aufbau

Solarmodule (DC)
    ↓
Wechselrichter (DC→AC)
    ↓
Hausnetz (AC) ←→ Batterie + Laderegler
    ↓
Öffentliches Netz

Funktionsprinzip

1. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Module sofort in Wechselstrom
2. Die Batterie samt Ladeelektronik wird nach dem Wechselrichter angeschlossen
3. Die Batterie wird mit Wechselstrom versorgt
4. Zum Laden muss AC wieder in DC gewandelt werden
5. Beim Entladen wird DC wieder in AC gewandelt

Der Energieaustausch zwischen Solarmodulen und Batterie erfolgt über Wechselstrom.

Vorteile AC-Kopplung

Die AC-Kopplung bietet vor allem bei bestehenden Anlagen entscheidende Vorteile:

Vorteil	Erklärung
Einfache Nachrüstung	Batterie kann nachträglich installiert werden
Herstellerunabhängig	Verschiedene Komponenten kombinierbar
Flexible Platzierung	Batterie kann entfernt vom Wechselrichter stehen
Bewährte Technik	Etablierte Komponenten
Skalierbarkeit	Einfache Erweiterung möglich

Nachteile AC-Kopplung

Die Flexibilität hat allerdings ihren Preis – vor allem in Bezug auf die Effizienz:

Nachteil	Erklärung
Mehrfache Wandlung	DC→AC→DC→AC = Verluste
Geringerer Wirkungsgrad	Typisch 85–90% Roundtrip
Mehr Komponenten	Separater Batteriewechselrichter nötig
Höhere Kosten	Mehr Hardware erforderlich
Komplexere Installation	Mehr Verkabelung

Typischer Wirkungsgrad

Bei AC-Kopplung entstehen Verluste bei jeder Wandlung:

• Solarmodule → Wechselrichter: ~97%
• Wechselrichter → Batterie-Ladegerät: ~97%
• Batterie laden/entladen: ~95%
• Batterie → Wechselrichter: ~97%

Gesamt-Roundtrip: ~85–90%

DC-gekoppelte Solaranlagen

Bei gleichstrom-gekoppelten Systemen (DC-System) werden Wechselrichter und Batterie parallel direkt hinter den Solarmodulen geschaltet.

Aufbau

Solarmodule (DC)
    ↓
DC-DC-Wandler
    ├── Batterie (DC)
    └── Wechselrichter (DC→AC)
            ↓
        Hausnetz (AC)
            ↓
    Öffentliches Netz

Funktionsprinzip

1. Beide Komponenten werden direkt mit Gleichstrom versorgt
2. Die Batterie kann den DC direkt zum Laden nutzen
3. Der Gleichstrom wird erst am Ende zu Wechselstrom gewandelt
4. Weniger Wandlungsschritte = höherer Wirkungsgrad

Der Energieaustausch zwischen Solaranlage und Batterie erfolgt durch Gleichstrom.

Vorteile DC-Kopplung

Die direkte Verbindung über Gleichstrom bringt vor allem bei der Effizienz klare Vorteile:

Vorteil	Erklärung
Höherer Wirkungsgrad	Weniger Wandlungsverluste
Weniger Komponenten	Nur ein zentraler Wechselrichter
Geringere Kosten	Langfristig wirtschaftlicher
Bessere Effizienz	Typisch 92–95% Roundtrip
Schnelleres Laden	Direkter DC-Pfad zur Batterie

Nachteile DC-Kopplung

Die höhere Effizienz erkauft man sich allerdings mit einigen Einschränkungen:

Nachteil	Erklärung
Herstellerabhängigkeit	Komponenten oft vom selben Hersteller
Keine einfache Nachrüstung	System muss als Ganzes geplant werden
Komplexere Planung	DC-Verkabelung anspruchsvoller
Begrenzte Kabellängen	DC-Leitungen kurz halten
Weniger Flexibilität	Schwerer erweiterbar

Typischer Wirkungsgrad

Bei DC-Kopplung weniger Wandlungsschritte:

• Solarmodule → DC-DC-Wandler: ~98%
• Batterie laden/entladen: ~95%
• DC → Wechselrichter → AC: ~97%

Gesamt-Roundtrip: ~92–95%

Der direkte Vergleich

Um die Entscheidung zwischen AC- und DC-Kopplung zu erleichtern, stellen wir beide Konzepte direkt gegenüber:

Kriterium	AC-Kopplung	DC-Kopplung
Wirkungsgrad	85–90%	92–95%
Nachrüstung	Einfach	Schwierig
Flexibilität	Hoch	Begrenzt
Kosten initial	Höher	Niedriger
Kosten langfristig	Höher (Verluste)	Niedriger
Komplexität	Mehr Komponenten	Weniger Komponenten
Herstellerwahl	Frei	Oft eingeschränkt

Der Hybridwechselrichter: Das Beste aus beiden Welten

Moderne Hybridwechselrichter lösen die strikte Trennung zwischen AC und DC auf.

Konzept

Bei Hybridwechselrichter-Systemen laufen alle Komponenten in einem zentralen Gerät zusammen:

• Integrierter MPPT für die Solarmodule
• DC-DC-Wandler für die Batterie
• Wechselrichter für das Hausnetz
• Intelligentes Energiemanagement

Vorteile des Hybrid-Konzepts

Die Integration aller Funktionen in einem Gerät bietet die besten Eigenschaften beider Welten:

Vorteil	Erklärung
Optimaler Wirkungsgrad	Intelligente Routenwahl DC oder AC
Kompakt	Ein Gerät statt mehrerer
Einfache Installation	Weniger Verkabelung
Optimal abgestimmt	Alle Komponenten aufeinander angepasst

Energiemanagement: Das Gehirn der Anlage

Unabhängig von der Topologie ist das Energiemanagementsystem (EMS) entscheidend. Es ist wie das Gehirn der Anlage.

Die vier Kernaufgaben

1. Lastmanagement

Das EMS erkennt:

• Aktuellen Strombedarf der Verbraucher
• Verfügbare Kapazität und Leistung der Solaranlage
• Entscheidet, wann welche Verbraucher versorgt werden

Beispiel: Stromintensive Geräte wie Spülmaschine oder E-Auto-Ladestation sollten tagsüber laufen, wenn die Solaranlage Überschuss produziert.

2. Netzeinspeisung

Bei vollem Batteriespeicher und gedecktem Eigenbedarf:

• Überschuss wird ins öffentliche Netz eingespeist
• Einspeisevergütung möglich
• Umweltfreundlich: Grüner Strom im Netz

3. Batteriemanagement

Entscheidet wann die Batterie:

• Geladen wird (Überschuss vorhanden)
• Entladen wird (mehr Bedarf als Erzeugung)
• Geschont wird (Netzstrom günstiger)

Oberstes Ziel: Immer einen Energiepuffer aufrechterhalten.

4. Smart-Home-Integration

Ein gutes EMS:

• Integriert sich ins Smart-Home-Netzwerk
• Erkennt den Verbrauch aller Geräte
• Kann Geräte optimal steuern
• Optimiert das Zusammenspiel kontinuierlich

Vorteile eines EMS

Ein gutes Energiemanagementsystem bringt messbare Vorteile für den Anlagenbetrieb:

Vorteil	Erklärung
Höherer Eigenverbrauch	Mehr Solarstrom selbst nutzen
Geringere Stromkosten	Weniger Netzbezug
Längere Batterielebensdauer	Optimierte Lade-/Entladezyklen
Mehr Komfort	Automatisierte Steuerung
Transparenz	Alle Daten auf einen Blick

Welche Topologie für wen?

AC-Kopplung empfohlen bei:

• Bestandsanlagen ohne Speicher (Nachrüstung)
• Maximale Flexibilität gewünscht
• Verschiedene Hersteller bereits vorhanden
• Batterie weit entfernt vom Wechselrichter

DC-Kopplung empfohlen bei:

• Neuanlagen mit Speicher von Anfang an
• Maximale Effizienz wichtig
• Alles aus einer Hand bevorzugt
• Kurze DC-Wege möglich

Hybridwechselrichter empfohlen bei:

• Neuanlagen jeder Größe
• Einfache Installation gewünscht
• Beste Effizienz angestrebt
• Zukunftssichere Lösung gesucht

Fazit

Alle Teile dieser Serie

1. Von Froschschenkeln zu Batterien: Wie funktioniert ein Energiespeicher? – Grundlagen
2. Lithium vs. Blei: Welche Batterie für die Solaranlage? – Technologievergleich
3. Leistungselektronik: Wechselrichter und DC-DC-Wandler – Stromwandlung
4. Der Allrounder: Hybridwechselrichter – Alles in einem Gerät
5. AC oder DC? Systemtopologien für Solaranlagen – Sie sind hier

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Weiterlesen

Solaranlagen verstehen: Von Photon zu Volt: Wie funktioniert eine Solarzelle?, Aufbau einer PV-Anlage, AC/DC bei Wechselrichtern, Batteriespeicher erklärt, Kennzahlen-Glossar

Wärmepumpen: Wie funktioniert eine Wärmepumpe?, Wärmepumpen-Typen im Vergleich

Batteriespeicher: Batterietechnologien im Vergleich, Powerstations erklärt, Marktanalyse 2025

Quellen

• Powmr: DC-coupled vs AC-coupled
• Grünes Haus: AC oder DC PV-Speicher
• Zolar: AC/DC Stromspeicher Unterschiede
• HTW Berlin: Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme