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Photovoltaik

Selbst erzeugten Strom speichern. Aber wie?

PV-Strom rund um die Uhr selbst konsumieren? Ein Stromspeicher machts möglich. Wie so etwas funktioniert und ob es sich lohnt, erfahren Sie hier.

Mit Hilfe von Photovoltaikanlagen können Sie heute ganz einfach Ihre eigene Energie erzeugen. Experten wissen: Eine Photovoltaikanlage arbeitet umso wirtschaftlicher, je mehr Sonnenstrom direkt vor Ort verbraucht wird. Das Problem dabei: Nicht immer liefert die Anlage den Strom dann, wenn er gerade gebraucht wird. Ein Speicher muss also her.

Wie Strom gespeichert werden kann

Speichermöglichkeiten für privat hergestellten Sonnenstrom werden stark nachgefragt. Das liegt einerseits an den zum Teil komplizierten Einspeisekriterien von Privatstrom ins öffentliche Netz, hat aber noch einen anderen, wichtigeren Grund: Viele Betreiber von PV-Anlagen wollen den selbst produzierten Strom auch dann nutzen, wenn die Sonne gerade nicht scheint, zum Beispiel nachts. Hersteller und Energieunternehmen bieten daher hochwertige Solarbatteriespeicher, z. B. Salzwasserbatterien, die es ermöglichen, die in der Photovoltaikanlage erzeugte Energie zu speichern und den Eigenverbrauchsanteil zu erhöhen. In Zahlen umgerechnet: von durchschnittlich etwa 30 auf 60 bis 70 Prozent (bei PV-Anlagen bis ca. 5 kWp).

Welche PV-Batteriespeicher gibt es?

Es gibt viele unterschiedliche Arten von PV-Batteriespeichern. Am weitesten verbreitet sind mittlerweile aber die Lithium-Ionen-Batterien (bekannt von Handy-Akkus). Sie verdrängten die davor führenden (billigeren) Bleispeicher (bekannt von Autobatterien). Der Vorteil von Lithium-Ionen-Akkus: Sie sind kleiner, leichter und können deutlich öfter ge- und entladen werden (bis zu 7.000 Vollzyklen). Außerdem erreichen sie höhere Wirkungsgrade und Entladungstiefen, und sie sind wartungsfrei. Innerhalb der Lithium-Batteriespeicher gibt es allerdings wiederum eine Vielzahl von Elektrolyten und Kombinationen von Elektrodenmaterialien, die sich in ihren Eigenschaften (z. B. Zyklenfestigkeit) voneinander unterscheiden. Recht neu am Markt sind Natrium-Batterien, hier gibt es noch wenige Langzeiterfahrungswerte. Diese Batterien basieren auf Salzwasser, enthalten keine umweltschädlichen Materialien oder kritischen Rohstoffe und sind leicht zu recyclen.

Wie die Solarstromspeicherung funktioniert

Im Grunde lässt sich ein Stromspeicher mit einer größeren Batterie vergleichen, die wie ein Akku geladen und entladen werden kann. Erzeugt die PV-Anlage Strom, dann wird zunächst der momentane Stromverbrauch im Haushalt damit gedeckt. Übersteigt die Stromproduktion jedoch den momentanen Bedarf, dann wird der Batteriespeicher geladen. Und erst wenn der Speicher vollgeladen ist, speist die PV-Anlage den überschüssigen Strom ins Netz ein. Gesteuert wird der Stromfluss zwischen der PV-Anlage, den Stromverbrauchern im Haushalt, dem Speicher und dem öffentlichen Netz von einer intelligenten Ladeelektronik.

 

Wie kommt der Strom ins Haus?

Es gibt zwei unterschiedliche Möglichkeiten, den Batteriespeicher in das Gesamtsystem zu integrieren. Da Solarstromspeicher mit Gleichstrom be- und entladen werden, kann die Batterie entweder zusammen mit der PV-Anlage, die ebenfalls Gleichstrom produziert, als sogenannte DC-Kopplung vor dem Wechselrichter installiert werden oder aber als AC-Kopplung mit einem eigenen Wechselrichter in den Wechselstromkreis eingebaut werden. Beide Bauarten haben Vor- und Nachteile. Grundsätzlich bieten sich AC-Kopplungen vor allem dann an, wenn bei einer bestehenden PV-Anlage ein Batteriespeicher nachgerüstet werden soll, DC-Kopplungen empfehlen sich hingegen bei komplett neu installierten Systemen.

Oft bieten Wechselrichter als Zusatzfunktion ein Energiemanagement-System, bei dem die PV-Stromerzeugung
und der Stromverbrauch erfasst und dargestellt, sowie der Eigenverbrauch des PV-Stroms
optimiert werden können.
Sollte in Ihrem Haushalt ein "Smart Meter" installiert sein, ist unter Umständen ein Online-Zugang

Die Größe des Speichers muss stimmen

Um die Speicherbatterie richtig zu dimensionieren, ist neben der Leistung der PV-Anlage vor allem eines wichtig: Sie müssen wissen, wie viel Strom Sie verbrauchen. Denn der individuelle jährliche Stromverbrauch dient als Basis für die Entscheidung, welche Speichergröße und -kapazität Ihre Batterie haben soll. Herausfinden können Sie das über zwei Wege: Viele Wechselrichter bieten als Zusatzfunktion ein Energiemanagement-System, das die PV-Stromerzeugung und den Stromverbrauch erfasst und darstellt. Alternativ können Sie über den Online-Zugang Ihres Smart Meters- sofern ein solcher in Ihrem Haushalt bereits installiert ist - Ihre Stromverbrauchsdaten abrufen. Am besten Sie wenden sich hierfür an Ihren Stromanbieter.

Wie viel Strom kann gespeichert werden?

Die Speicher-Nennkapazität bezeichnet das gesamte Speichervermögen einer Batterie. Die Nennkapazität ist ein theoretischer Wert, der größer ist als die nutzbare Speicherkapazität des Gesamtsystems. Diese berücksichtigt die Entladungstiefe der Batterie und den Wirkungsgrad des gesamten Speichersystems. Als Faustregel für eine durchschnittliche Haushaltsanlage mit angestrebten 60 bis 70 Prozent Eigenverbrauchsanteil gilt:

1,2 bis 1,5 X  kWp-Leistung der PV-Anlage = Nutzbare Speicherkapazität in kWh

Beispiel: Der Jahresstromverbrauch in Ihrem Haushalt liegt bei 4.000 kWh, und die PV-Anlage hat eine Leistung von 4 kWp. Abhängig vom Lastprofil und dem angestrebten Eigenverbrauchsanteil von z. B. 65 Prozent ergibt das 4 x 1,5 = 6 kWh nutzbare Speicherkapazität.

Strom speichern kostet

Wie bei allen technischen Geräten hängt der Preis von PV-Speicherbatterien vom Marktvolumen, der Qualität, der Technologie und von technischen Parametern (z. B. Speicherkapazität, Entladungstiefe, Zyklen, Wirkungsgrad) ab. Die Preise für Solarstromspeicher mit Lithium-Ionen Technologie für private Haushalte sinken zwar Jahr für Jahr, ein Lithium-Solarstromspeicher mit 5 kWh für ein Einfamilienhaus kostet trotzdem etwa 1100 bis 2100 Euro je Kilowattstunde Speicher-Nennkapazität (ohne Installationskosten) und ist damit ohne zusätzliche Förderung nicht gänzlich wirtschaftlich. Bis sich Solarstromspeicher wirtschaftlich rechnen, sind diese Geräte vorläufig vor allem für all jene interessant, für die eine möglichst autarke Stromversorgung mit PV im Vordergrund steht bzw. die sich für neue Technologien besonders begeistern. Allerdings zeigen Untersuchungen des deutschen Öko-Instituts, dass es zielführender ist, erst die häufig großen Stromsparpotenziale im Haushalt auszuschöpfen, bevor in einen Solarstromspeicher investiert wird.

Netzoptimiert Strom speichern heißt Stromnetz entlasten

Haushalte, die in einen PV-Batteriespeicher investieren, sollten darauf achten, dass er durch entsprechende Schnittstellen netzdienlich betrieben werden kann und somit nicht nur den einzelnen Haushalt optimiert. Ein netzoptimierter Betrieb zeichnet sich dadurch aus, dass hier die Batterie in Abhängikeit vom Netzzustand geladen wird. In diesem Fall speist die PV-Anlage den Strom vormittags in das Netz ein. Erst in den Mittagsstunden wird der PV-Strom in der Batterie gespeichert, bis die Batterie voll geladen ist. Damit trägt die Batterie in den Mittagsstunden zu einer Entlastung des Stromnetzes bei.

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Datum: 15.02.2022

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