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Alles rund um Speicher für Installateure - Fachbeitrag/Sonderdruck mit IBC SOLAR und ep Elektropraktiker

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Dank staatlicher Förderprogramme und Preissenkungen werden Energiespeichersysteme zunehmend integraler Bestandteil vieler PV-Systeme und intelligenter Energiemanagementsysteme in Haushalten und Unternehmen. Leider werden Grundlagen der Planung, Installation und Wartung von Speichersystemen zu wenig beachtet. In diesem Beitrag sollen Betreibern und Installateuren Fakten und Empfehlungen vermittelt werden, die auf Erfahrungen aus der Praxis basieren.

Elektropraxis

Elektropraxis Energietechnik mittels einer Prüfung einen typspezifischen Konformitätsnachweis erbringen. Ein Inbetriebnahme-Nachweis durch den Anlagenerrichter muss gemäß der Errichter-Anweisung des Herstellers erfolgen. VDE-AR-E 2510-2 In dieser VDE-Anwendungsregel werden sämtliche Bedingungen zum Anschluss und Betrieb von Speichersystemen am Niederspannungsnetz festgelegt. An dieser Stelle sollen zwei wichtige Themen behandelt werden: Die Prüfung und die Dokumentation von Speichersystemen. Wie bei allen technischen Einrichtungen gilt auch bei PV-Anlagen und Speichersystemen eine Prüfpflicht für eine Erst- und die Wiederholungsprüfungen. Anzuwenden sind Prüffristen der DIN VDE 0100-712 [5], DIN VDE 0126-23-1 [6] und der DGUV V3 [7]. Wichtig zu erwähnen ist hierbei, dass der Nachweis über die wiederkehrende Prüfung dem Netzbetreiber auf Verlangen vorzulegen ist. Eine Prüfung folgt immer dem selben Muster: ❙❙ Besichtigen; ❙❙ Erproben; ❙❙ Messen; ❙❙ Dokumentieren. Selbstverständlich ist eine Dokumentation schriftlich zu führen. Hierzu bietet sich der gemeinsame Speicherpass des Bundesverbandes Solarwirtschaft BSW-Solar und des Zentralverbandes der Elektrohandwerke (ZVEH) an. Sämtliche Messungen nach DIN VDE 0100 sind auf entsprechend gesonderten Formularen zu dokumentieren. Vordrucke stellen der ZVEH sowie die meisten Messgerätehersteller solcher DIN-VDE-0100-Messgeräte zur Verfügung. Neu: VDE-AR-E 2510-50 In der ganz aktuell im Mai 2017 erschienenen Anwendungsregel [8] werden im speziellen die Anforderungen an stationäre Lithium-Batterien geregelt. Diese Anwendungsregel stellt in erster Linie Vorgaben an die Hersteller. Es werden eine Vielzahl von Maßnahmen bezüglich Gewährleistung und Erhalt eines sicheren Betriebes definiert. Einige Punkte, wie z. B. eine Risikobeurteilung und Methodik zur funktionalen Sicherheit, der Nachweis zur Erhaltung der Schutzziele der Elektromagnetischen Verträglichkeit, die Anforderung an die Sicherheit der Konstruktion oder auch funktionale Anforderungen an das BMS und die gesamte Sensorik sind Dinge, die nur die Hersteller klären können und bei der Konstruktion des Speichers umsetzen müssen. Es werden aber auch durchaus Punkte genannt, welche vom Wartungspersonal zur Gewährleistung eines dauerhaft sicheren Betriebes überprüft werden sollten. Wie verhält sich z. B. das BMS bei Wegfall der Kommunikation zum Ladewechselrichter? Stoppt es die Ladung/Entladung? Welche Arbeitstemperaturbereiche des Batteriesystems sind vom Hersteller vorgegeben? Stoppt auch hier das System den Betrieb bei Erreichen der Grenzwerte? Gibt es gegebenenfalls eine aktive Lüftung am Speicher und schaltet sich diese bei entsprechenden Grenzwerten ein? Erfüllt der Aufstellungsort noch die Herstellerbedingungen in Bezug auf Temperatur, Feuchtigkeit, Schmutzaufkommen? Es ist durchaus empfehlenswert, diese Punkte im Rahmen einer Wartung zu prüfen. Oberstes Ziel sollte immer die Betriebssicherheit der Anlage sein. Je mehr man also prüfen und dokumentieren kann, desto besser. Speicherpass BSW-Solar/ZVEH Der „Photovoltaik-Speicherpass“ vom BSW- Solar und dem ZVEH stellt schon zu Beginn des Betriebes die Einhaltung aller Erfordernisse sicher und ist daher eine empfehlenswerte Möglichkeit. Informationen finden sich auf dieser Webseite: www.photovoltaik-anlagenpass.de/der-speicherpass. Im Speicherpass werden alle erforderlichen Informationen vorschriftenkonform abgefragt, so zum Beispiel: ❙❙ Angaben zum Anlagenbetreiber und Anlagenerrichter; ❙❙ Art des Speichersystems und dessen Anschlusses; ❙❙ Technische Daten zum Batteriewechselrichter; ❙❙ Anschluss-/Zählkonzept; ❙❙ Konformitätsnachweise; ❙❙ Angaben zur Batterie und zum Sicherheitskonzept; ❙❙ Nachweise sonstiger Qualifikationen und Dokumentationen. Die Verwendung des Speicherpasses garantiert dem Anlagenbetreiber eine sichere und nachweisbare Übergabe und ermöglicht damit den sicheren Betrieb der Anlage. Zusätzlich gibt er dem Anlagenerrichter die Sicherheit, sich normenkonform zu verhalten. Auf genannter Webseite ist ein entsprechendes „Begleitdokument zum PV-Speicherpass“ erhältlich, welches alle Erfordernisse nochmals leicht verständlich und umfassend erklärt. Zur Dokumentation gehört es aber nicht nur, die Prüfung zu dokumentieren. Auch das Anbringen von Warn- und Hinweisschildern wird gefordert: ❙❙ Warnhinweis zur Berücksichtigung von Herstellerangaben; ❙❙ Ggf. Verbotsschild „Feuer, offene Flammen und Rauchen verboten“; ❙❙ Warnschild „Akkumulator, Batterieraum“. Eine ausführliche Erklärung zu den unterschiedlichen Schildern ist in der VDE-AR-E 2510-2 im Kapitel 7 aufgeführt. Ebenso müssen folgende Kennzeichnungen am Energiespeichersystem angebracht werden: ❙❙ Firmenname und Name des Errichters; ❙❙ Datum der Errichtung; ❙❙ Sicherungswerte der Sicherungen, die dem Bediener zugänglich sind; ❙❙ Kennzeichnung aller Anschlüsse sowie Bedienelemente und Schalter; ❙❙ Ggf. Kennzeichnungen oder Markierungen nach Herstellervorgaben. Sämtliche Dokumente, Anleitungen, Protokolle usw. (vollständige Auflistung siehe VDE- AR-E 2510-2 Kapitel 7.3) müssen dem Energieversorger auf Verlangen vom Errichter vorgelegt werden sowie dem Wartungs- und Betriebspersonal zugänglich sein. Ein weiterer wichtiger Punkt aus der VDE-AR- E 2510-2 behandelt im Kapitel 8.2 die „Betriebsführung und Einweisung des Anlagenbetreibers“. Hier lautet es wortwörtlich: „Der Anlagenerrichter […] hat den Anlagenbetreiber zu unterweisen, dass er für die Betriebsführung verantwortlich ist.“ Dies ist elementar und nimmt den Anlagenbetreiber unumstößlich mit in die Pflicht. Es ist aus Service-Sicht sehr wichtig, dieses Thema ernst zu nehmen und sich die Einweisung vom Betreiber unterschreiben zu lassen. Speichersysteme können bei der Erfüllung von netzrelevanten Vorschriften immer in einen die Batterie schädigenden Zustand kommen. Ist in einem solchen Fall dem Anlagenbetreiber seine Betriebsführungsverantwortung nicht bewusst, so wird es schnell zu Diskussionen kommen, wenn es um die Kostenübernahme des entstandenen Schadens geht. Eins sei gewiss, den Hersteller trifft hier keine Verantwortung. Egal wie ausfallsicher der Hersteller das System auch entwickelt haben mag, eine solche Situation wird nie zu einhundert Prozent vermeidbar sein. Doch ist eine Batterie einmal geschädigt, geht es sehr schnell um höhere Kosten. Dies führt direkt zum nächsten wichtigen Thema, der Wartung. Wartung von Speichersystemen Hier kommt es häufig zu Missverständnissen, was den Begriff „wartungsarmes“ System angeht. Zum Leidwesen vieler Beteiligter wer- 16 www.elektropraktiker.de | Elektropraktiker, Berlin 71 (2017)

Energietechnik Elektropraxis Quelle: IBC Solar AG 2 Lockere Polschraube nach etwa drei Betriebsjahren, hilfreich und empfehlenswert ist eine Thermografiekamera den Speichersysteme häufig sogar als „wartungsfrei“ angepriesen. Wartungsfrei sind in diesen Fällen jedoch nur die Batteriezellen an sich. Das heißt, dass bei dieser Art von Batterien keine Wartung an der Batterie selbst durchgeführt werden muss bzw. kann. Sogenannte verschlossene Batterien und Lithium- Ionen-Batterien sind in sich gekapselt und können nicht geöffnet oder nachgefüllt werden. Das gesamte System jedoch stellt eine technische Einrichtung dar und ist als Ganzes sehr wohl entsprechenden Prüfpflichten unterworfen. Ein wartungsfreies Speichersystem gibt es leider nicht. Grundsätzlich sind die Forderungen aus DIN VDE 0100-600 „Errichtung von Niederspannungsanlagen“ [9] und DIN VDE 0105-100 „Betrieb von elektrischen Anlagen“ [10] für Wiederholungsprüfungen bindend. In diesem Artikel sollen aber in erster Linie die spezifischen Themen für Speichersysteme behandelt werden. Bitte auch hier wieder berücksichtigen, dass der Nachweis der Prüfung dem Energieversorger auf Verlangen vorzulegen ist. Selbstverständlich sind die Prüfkriterien der Normen einzuhalten. Ein jedoch zu beachtender Punkt ist, dass die Ergebnisse auch nach den Herstellerangaben zu bewerten sind. Oftmals werden durch die Hersteller noch strengere Kriterien zur Aufrechterhaltung von Garantieansprüchen gestellt. Diese Angaben sollten also ebenfalls unbedingt berücksichtigt werden. Folgend eine Aufstellung der wichtigsten Prüfpunkte: ❙❙ Regelmäßige Überprüfung auf Updates. ❙❙ Bei Bleibatterien: Das Messen und Dokumentieren von Zellspannungen und Gesamtspannung bei einem definierten Ladezustand. ❙❙ Überprüfen von Säureständen bei geschlossenen Bleibatterien. ❙❙ Überprüfen der Lüftungsvorrichtung auf Funktion und Sauberkeit (zugesetzte/zugestellte Lüftungsgitter/-öffnungen). ❙❙ Entsprechen die Umgebungsbedingungen noch dem/den ursprünglichen Zustand/ Vorgaben, (z. B. Abstände, Belüftung, Temperatur, Schmutzaufkommen)? ❙❙ Verschmutzungen auf den Batterien bzw. deren Polen; Gefahr von auftretenden Kriechströmen und damit einhergehende Erwärmungen. ❙❙ Sind alle Schraubverbindungen fest? ❙❙ Bei Bleisystemen: Sitzt der Temperaturfühler noch richtig? ❙❙ Ggf. Datensicherung und -sichtung zur Überprüfung des Betriebes seit letzter Prüfung. ❙❙ Allgemeine Bewertung des Betriebes: Arbeitet das System wie es soll? ❙❙ Gibt es neue Konfigurationen oder Systemfunktionalitäten? Bei einer Wartung eines Speichersystems sind auch immer unterschiedliche Messungen durchzuführen. Isolationsmessungen auf der AC-Seite sind bei Speichersystemen so durchzuführen, als wäre das System ein Verbraucher. Ist das System als Inselnetz-bildend betreibbar, also mit Backup-Funktion, so müssen alle möglichen Anwendungsvarianten getestet und jeweils sämtliche Messungen durchgeführt werden. Selbstverständlich muss nicht nur in den verschiedenen Betriebsvarianten gemessen werden. Natürlich muss auch die Funktionstüchtigkeit als solche mittels Simulation überprüft/erprobt werden, ob z. B. eine automatische Umschaltung auf Inselnetz für den Backup-Fall noch korrekt funktioniert. Funktionieren die Schutzvorkehrungen wirksam im Inselnetz? Löst der FI-Schutzschalter (RCD) aus? Sind alle Dokumentationen, Beschriftungen, Hinweisschilder usw. vollständig vorhanden? Letztlich muss alles aus der Erstinbetriebnahme wiederholt und überprüft werden. Hinzu kommt dann noch die Überprüfung auf betriebsbedingte Ermüdungen. In den Bildern 2 und 3 sind typische Fehler zu sehen, die sich nur durch eine Wartung rechtzeitig entdecken lassen. Nur dadurch wird eine Abhilfe ermöglicht, bevor der Schaden richtig sichtbar und dann kostenintensiv wird. Eine lockere Polschraube wie in Bild 2 zerstört in kurzer Zeit die Polklemme. Hier bleibt nur noch ein Batte rietausch. Dies fällt in der Regel in den Zustän digkeitsbereich des Anlagenbetreibers, denn dieser hat bei Inbetriebnahme die Anlage übernommen. Die Polschraube kann sich im Laufe der Zeit durch hohe thermische Belastungen gelockert haben oder auch durch eine nicht gut sitzende oder sogar zwischengeklemmte Pol-Isolierung. Eventuell war sie auch von Anfang an nicht fest genug angezogen. Doch dies ist für den Betreiber der Anlage nahezu nicht nachweisbar. Tipp: Zur Einhaltung der Herstellerangaben empfiehlt es sich, einen Drehmomentschlüssel zu verwenden. Zu wenig angezogene Polklemmen können zu schlechter Kontaktierung führen. Zu fest angezogene können zu inneren Beschädigungen an den Polkontaktierungen führen. Beides kann erhöhte Übergangswiderstände nach sich ziehen und eine frühzeitige Beschädigung bringen. Der schlecht verpresste Kabelschuh in Bild 3 führt sukzessive zu einer Erwärmung und somit zu einer immer schlechter werdenden Verbindung. Je nach Leistungsbelastung schreitet die Verschlechterung schneller oder langsamer voran. Verantwortlich ist in diesem Fall ganz klar der Hersteller. Befindet man sich jedoch außerhalb der Gewährleistungsfrist, Elektropraktiker, Berlin 71 (2017) | www.elektropraktiker.de 17

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