Ein moderner Stromspeicher ist eine erhebliche Investition und das Herzstück jeder Photovoltaikanlage, die auf Unabhängigkeit abzielt. Die meisten Nutzer erwarten, dass ein solches System 15 Jahre oder länger zuverlässig funktioniert.
Doch was passiert, wenn eine einzelne Batteriezelle oder ein Modul nach einigen Jahren ausfällt? Die Antwort darauf hängt entscheidend von der internen Architektur des Speichers ab – und sie kann den Unterschied zwischen einer leichten Leistungsminderung und einem Totalausfall bedeuten.
Die Verschaltung der einzelnen Batteriemodule bestimmt die Robustheit des gesamten Systems. Dabei stehen sich zwei grundlegende Konzepte gegenüber: die Reihenschaltung bei Hochvolt-Speichern (HV) und die Parallelschaltung bei Niedervolt-Speichern (LV). In diesem Artikel erklären wir die technischen Unterschiede und zeigen, warum die Parallelschaltung oft die deutlich ausfallsicherere Wahl ist.
Die Grundlagen: Spannung, Strom und die Art der Verschaltung
Um die Unterschiede zu verstehen, ist ein kurzer Blick auf die elektrotechnischen Grundlagen hilfreich. Jedes Batteriemodul besitzt eine bestimmte Spannung (gemessen in Volt, V) und kann einen bestimmten Strom liefern (gemessen in Ampere, A). Um die gewünschte Gesamtkapazität und Leistung zu erreichen, müssen mehrere Module miteinander verbunden werden.
Die Reihenschaltung: Wie eine Lichterkette
Bei einer Reihenschaltung werden die Module wie die Glieder einer Kette hintereinandergeschaltet. Der Pluspol des einen Moduls wird mit dem Minuspol des nächsten verbunden.
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Spannung: Die Spannungen der einzelnen Module addieren sich. Schaltet man zehn Module mit je 50 Volt in Reihe, beträgt die Gesamtspannung 500 Volt.
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Strom: Der Strom, der durch die Kette fließt, ist an jeder Stelle gleich und wird durch das schwächste Glied begrenzt.
Diese Methode ist typisch für Hochvolt-Speichersysteme (HV-Speicher), die mit Spannungen von 200 bis über 800 Volt arbeiten. Der Vorteil liegt in einer höheren Effizienz bei der Umwandlung von und zu Solarstrom, da weniger Energie in Wärme verloren geht.
Die Parallelschaltung: Wie eine mehrspurige Autobahn
Bei einer Parallelschaltung werden alle Pluspole untereinander und alle Minuspole ebenfalls verbunden. Man kann es sich wie mehrere Fahrspuren auf einer Autobahn vorstellen, die nebeneinander verlaufen.
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Spannung: Die Gesamtspannung des Systems entspricht der Spannung eines einzelnen Moduls. Liefert jedes Modul 50 Volt, beträgt auch die Gesamtspannung 50 Volt.
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Strom: Die Ströme der einzelnen Module addieren sich. Liefern vier Module je 50 Ampere, beträgt der Gesamtstrom 200 Ampere.
Dieses Prinzip findet sich in Niedervolt-Speichersystemen (LV-Speicher), die typischerweise mit Spannungen um 48 Volt arbeiten. Obwohl sie potenziell höhere Umwandlungsverluste haben, bieten sie einen entscheidenden Vorteil hinsichtlich ihrer Robustheit.
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Die Theorie hinter den Schaltungen ist das eine, doch die praktischen Auswirkungen im Alltag sind das, was für Sie als Anwender zählt. Hier offenbart sich die größte Schwäche der Reihenschaltung.
Totalausfall bei HV-Speichern (Reihenschaltung)
Stellen Sie sich die Reihenschaltung erneut als Kette vor. Was passiert, wenn ein einziges Glied bricht? Die gesamte Kette ist unbrauchbar. Genau das geschieht in einem in Reihe geschalteten HV-Speicher:
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Ausfall eines Moduls: Fällt ein einzelnes Batteriemodul oder sogar nur eine Zelle darin aus, wird der Stromfluss im gesamten System unterbrochen.
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Folge: Der komplette Speicher ist lahmgelegt. Obwohl die restlichen Module voll funktionsfähig sind, kann keine Energie mehr ein- oder ausgespeichert werden. Der Speicher ist damit unbrauchbar, bis das defekte Modul identifiziert und ausgetauscht wurde.
Praxisbeispiel: Ein Eigenheimbesitzer hat einen 10-kWh-HV-Speicher, bestehend aus fünf 2-kWh-Modulen. Nach vier Jahren versagt die Elektronik in einem der Module. Das Ergebnis: Der gesamte 10-kWh-Speicher ist nicht mehr nutzbar. Die Photovoltaikanlage kann den erzeugten Strom nicht mehr speichern, und das Haus muss wieder vollständig auf Netzstrom zurückgreifen, bis ein Servicetechniker das Problem behoben hat. Dieses Szenario ist besonders ärgerlich, wenn man auf eine hohe Autarkie oder eine Notstromfunktion angewiesen ist. In solchen Fällen ist ein separates Notstromaggregat die einzige verbleibende Absicherung.
Reduzierte Leistung bei LV-Speichern (Parallelschaltung)
Nun betrachten wir dasselbe Szenario bei einem parallel geschalteten LV-Speicher, unserer mehrspurigen Autobahn.
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Ausfall eines Moduls: Fällt hier ein Modul aus, ist das, als würde eine von mehreren Fahrspuren gesperrt. Der Verkehr fließt über die verbleibenden Spuren einfach weiter.
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Folge: Das System funktioniert also weiter – lediglich mit reduzierter Gesamtkapazität und Leistung. Die verbleibenden intakten Module übernehmen die Arbeit.
Praxisbeispiel: Ein anderer Eigenheimbesitzer hat einen 10-kWh-LV-Speicher, bestehend aus vier parallel geschalteten 2,5-kWh-Modulen. Auch hier fällt nach vier Jahren ein Modul aus. Das Ergebnis: Der Speicher funktioniert weiterhin, allerdings mit einer auf 7,5 kWh reduzierten Kapazität. Die Versorgung des Hauses mit Solarstrom ist weiterhin gewährleistet, nur die Dauer der Unabhängigkeit vom Netz ist verkürzt. Das System bleibt funktional und der Austausch des defekten Moduls kann ohne den Druck eines Totalausfalls geplant werden.
Die Erfahrung aus der Praxis zeigt, dass viele Nutzer diese Robustheit schätzen. Ein System, das im Fehlerfall nicht komplett ausfällt, sondern nur an Leistung verliert, bietet eine deutlich höhere Betriebssicherheit.
Warum ist das so wichtig für Ihre Entscheidung?
Beim Kauf eines Stromspeichers für Photovoltaik konzentrieren sich viele Interessenten auf die Kapazität (kWh) und den Preis. Die interne Systemarchitektur wird oft übersehen, obwohl sie direkten Einfluss auf die langfristige Zuverlässigkeit und damit auf die Wirtschaftlichkeit Ihrer Investition hat.
Ein HV-Speicher kann in der Anschaffung und Installation zwar Vorteile bieten, birgt aber das systemische Risiko des „Single Point of Failure“ – ein einzelner Fehlerpunkt legt das gesamte System lahm. Ein LV-Speicher hingegen ist durch seine parallele Struktur redundant und fehlertolerant aufgebaut.
Die Plattform Photovoltaik.info empfiehlt daher, bei der Auswahl eines Speichers gezielt nach der Verschaltungsart zu fragen. Besonders bei modularen Systemen, die auf eine lange Lebensdauer und Erweiterbarkeit ausgelegt sind, ist die Parallelschaltung mit Blick auf die Ausfallsicherheit klar im Vorteil.
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Ist ein Hochvolt-Speicher grundsätzlich schlechter?
Nein, nicht grundsätzlich. HV-Speicher haben Vorteile bei der Effizienz, da sie besser auf die hohen Spannungen moderner Solarmodule und Wechselrichter abgestimmt sind. Die Entscheidung hängt von den Prioritäten ab. Wenn maximale Ausfallsicherheit und Robustheit im Vordergrund stehen, ist ein LV-System oft die bessere Wahl. Wenn es um maximale Effizienz geht und das Risiko eines Totalausfalls in Kauf genommen wird, kann ein HV-System sinnvoll sein.
Sind Niedervolt-Speicher immer parallel geschaltet?
In der Regel ja. Modulare LV-Systeme, die auf Erweiterbarkeit ausgelegt sind, nutzen fast ausschließlich die Parallelschaltung, um die Systemspannung konstant zu halten (meist 48 V) und die Kapazität durch das Hinzufügen weiterer Module zu erhöhen.
Was ist ein BMS und welche Rolle spielt es?
BMS steht für Batterie-Management-System. Es ist das „Gehirn“ des Speichers und überwacht jede einzelne Zelle oder jedes Modul. Es sorgt für die Lade- und Entladesteuerung, schützt vor Überhitzung sowie Tiefentladung und ist entscheidend für die Sicherheit und Lebensdauer. Bei einem parallel geschalteten System kann ein gutes BMS ein defektes Modul isolieren, sodass der Rest des Systems ungestört weiterarbeiten kann.
Gibt es auch bei kleinen Systemen diesen Unterschied?
Ja, das Prinzip gilt für alle Speichergrößen. Auch bei einem Balkonkraftwerk mit Speicher kann die interne Verschaltung einen Unterschied für die Zuverlässigkeit machen, auch wenn die Auswirkungen aufgrund der geringeren Investitionssumme weniger dramatisch sind.
Fazit: Sicherheit durch Redundanz
Die Wahl zwischen einem HV- und einem LV-Speicher ist mehr als eine technische Detailfrage – sie ist eine Entscheidung über die grundlegende Ausfallsicherheit Ihrer Energieversorgung. Während die Reihenschaltung eines HV-Systems bei einem Defekt zu einem abrupten Stillstand führt, sorgt die Parallelschaltung eines LV-Systems für eine graduelle Leistungsminderung.
Das System bleibt funktionsfähig und gibt Ihnen die Sicherheit, nicht plötzlich im Dunkeln zu stehen. Fragen Sie bei der Planung Ihrer Anlage gezielt nach der internen Architektur des Speichers. Ein System, das auf Redundanz und Fehlertoleranz ausgelegt ist, schützt Ihre Investition und sichert langfristig Ihre Unabhängigkeit.
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