So schützen Sie Ihren Balkonkraftwerk-Speicher vor Frost

Wenn mit dem Herbstanfang die ersten Nächte mit Bodenfrost und Temperaturen um den Gefrierpunkt anstehen, beginnt für Photovoltaikspeicher, die im Außenbereich stehen, eine harte Zeit. In der Regel stecken darin LiFePO4-Zellen. Die kommen mit Temperaturen unter 0 °C nur eingeschränkt zurecht: Entladen geht, aber Laden führt zur Anlagerung von metallischem Lithium an der Anode, die Kapazität sinkt oder die Zellen werden dadurch ernsthaft beschädigt.

Gute Batterie-Management-Systeme messen daher auch die Zelltemperaturen. Sie verhindern das Laden der Akkus, wenn ihre Temperatur unter den Gefrierpunkt fällt. Um das Risiko für die PV-Akkus zu reduzieren, können Besitzerinnen und Besitzer einige Maßnahmen ergreifen, die die Lebenszeit der Geräte verlängern.

Optimale Lösung

Am einfachsten ist es, die Akkus im Winter abzubauen. Von November bis Februar kommen ohnehin keine signifikanten Beiträge mehr zusammen, die sich mittels Speicher (besser) nutzen ließen. Die Tageslänge sinkt bis auf acht Stunden am Tag, dazu steht die Sonne so tief, dass die Solarzellen einfach weniger Licht einsammeln. Wo eine Anlage in einem Sommermonat noch locker über 100 kWh einsammelt, schafft sie in den Monaten von November bis Februar selbst unter guten Bedingungen vielleicht ein Viertel davon.

Der Akku sollte vor dem Abbau eine Ladung von 50 bis 70 Prozent haben, die Hersteller empfehlen teils jedoch abweichende Werte. Der Speicher sollte dann ausgeschaltet und abgebaut werden, er kann im warmen Keller oder Hauswirtschaftsraum überwintern. Die PV-Module werden dafür wieder direkt am externen Wechselrichter angeschlossen, der dann ungesteuert einfach ins Hausnetz speist, was die Panels einsammeln. Wer einen Wechselrichter im PV-Speicher integriert hat, verzichtet hingegen in der Zeit auf die wenigen Kilowattstunden Strom.

In manchen Fällen ist es jedoch keine Option, die Speicher abzubauen, etwa, weil sie recht unzugänglich aufgebaut sind oder etwas abseits direkt bei den Solarpaneelen stehen. Wer sich diese Arbeit sparen möchte, kann die Akkus aber anders winterfest machen.

Solarspeicher winterfest machen

Auch für diese Situation muss der Parameter „Depth of Discharge“ (DoD) deutlich reduziert werden, es gibt oftmals auch das Gegenstück „State of Charge“ (SoC). Der Ladestand sollte in der kalten Jahreszeit nicht unter 50 Prozent der Kapazität sinken, manche Hersteller empfehlen gar, den Akku nur bis zu einem Ladestand (SoC) von 70 Prozent zu entladen. Das stellt sicher, dass die Zellen des Systems nicht in die schädliche Tiefentladung geraten, wenn es mehrere Wochen Frost ohne Temperaturen über dem Gefrierpunkt gibt. Das ist in Deutschland inzwischen selten, aber falls das doch mal passiert, soll der teure Akku davon nicht zerstört werden.

In der Regel kennen die Batterie-Management-Systeme der PV-Akkus einen Deep-Sleep-Modus, durch den das System weitgehend herunterfährt und nur gelegentlich Statusinformationen sammelt und an die Cloud sendet. Ein dauerhafter Standby-Modus mit 5 Watt Dauerlast oder sogar mehr sollte inzwischen von allen Herstellern mit aktueller Firmware nicht mehr existieren.

Kleine Bastelarbeit

Damit sind die Speicher schon etwas besser gesichert. Allerdings kühlen sie so gegebenenfalls längere Zeit einfach mit der Umgebungstemperatur aus und fallen so in den Bereich, in dem die Akkus nicht mehr geladen werden sollten. Neuere Firmware etwa für den günstigen und weit verbreiteten Marstek-B2500-D-Speicher kann in solchen Fällen das Laden der Zellen unterbinden und schaltet in den Bypass-Modus. Dann landet der Strom aus den Solarpaneelen quasi direkt im Wechselrichter.

Um einen etwas besseren Schutz sicherzustellen, kann der Speicher jedoch isoliert und von der Umwelt etwas entkoppelt werden. Dazu kann man einfach den Speicher in eine Styroporkiste verfrachten und diese weitgehend abdichten. Etwa von Medizinproduktversendern gibt es solche Boxen einigermaßen preiswert auf bekannten Verkaufsplattformen, möglicherweise findet sich so etwas aber noch im eigenen Lager im Keller oder auf dem Dachboden. Gegebenenfalls lohnt auch die Fahrt in den Baumarkt, dort gibt es etwa Thermoeinsätze für Euroboxen aus Styropor, EPS, EPP oder anderen Kunststoffen. Das Klappgliedmaß sollte vor einem Kauf jedoch sicherheitshalber zum Einsatz kommen, damit die Boxen auch passende Ausmaße haben.

Für die elektrischen Anschlusskabel muss ein Schlitz in die Kiste gesägt werden. Nachdem der Speicher in der Kiste ist, kann man das ausgesägte Stück einfach verwenden, um den Spalt weitgehend zu schließen. Wenn man dabei einen kleinen Schlitz offen lässt, kann darüber ein geringer Luftaustausch stattfinden, was etwa die Bildung von Kondenswasser verhindern sollte.

Den Deckel der Kiste sollte man jedoch festkleben, sodass kein Regen- oder Schmelzwasser eindringen kann. Auch wenn die PV-Akkus IP-Zertifizierungen haben, vertragen sie längeres Stehen in Wasser nicht gut. Um das Auskühlen weiter zu verzögern, sollten die styroporgeschützten Speicher zudem vom Boden entkoppelt werden, etwa durch Darunterlegen von Vierkanthölzern.

In unserem Versuch bringt bereits eine einfache Dämmung dieser Art spürbar etwas. Die ersten Frostnächte kühlten die Speicher auf minimal 5 °C ab. Das sind Temperaturen, bei denen die Zellen sogar geladen werden dürfen. Bei der Ladung und beim Bypass wirkt das System zudem wie eine kleine Heizung, da es gewisse Wandlungsverluste aufweist. Der Speicher bleibt länger nutzbar im Herbst und Winter.

Zum Schutz der Investition in die Photovoltaik-Speicher ist solch eine Bastelarbeit also zu empfehlen, denn sie verlängert die Lebensdauer der Systeme.