Wozu Strom speichern?
PV-Anlagen werden unter anderem installiert, um die eigene Unabhängigkeit, auch Autarkie genannt, zu erhöhen.
Exkurs: Unabhängigkeitsrechner HTW Berlin
Das bedeutet, dass ein Hausbesitzer seinen Stromverbrauch möglichst komplett mit selbstproduziertem Strom aus der PV-Anlage deckt. Das funktioniert nur, wenn der produzierte (und nicht direkt verbrauchte) Strom in einem Batteriespeicher „zwischengelagert“ werden kann, anstatt ins öffentliche Stromnetz eingespeist zu werden.
Darüber hinaus werden zunehmend E-Autos gefahren, die entsprechend geladen werden müssen, was wiederum den Strombedarf je Haushalt erhöht. Wird über eine Wärmepumpe geheizt, erhöht sich der Bedarf abermals.
Die Energie-Produktion über Solar auf dem Dach die effektivste Form der Energie-Gewinnung, die es bestmöglich zu nutzen gilt. Auch für das Stromnetz ist es wichtig, dass es bei steigendem Strombedarf lokale und dezentrale Energieproduzenten gibt.
Lohnt es sich, (viel) Strom zu speichern?
Wirtschaftlich gesehen ist ein Speicher nur dann sinnvoll, wenn er richtig dimensioniert ist. Häufig werden viel zu große Speicher installiert, was dazu führt, dass der Ladezustand der Batterie zwischen halb voll und voll schwankt. Dieser hohe Ladezustand beschleunigt die Alterung der Batterie, die ungenutzte Kapazität kostet unnötig Geld und verschwendet Rohstoffe und Ressourcen, die bei der Produktion des Speichers aufgewendet werden. Denn logischerweise erhöht ein Speicher die Kosten der PV-Anlage. Zugleich entfällt die Einspeisevergütung für den gespeicherten Strom.
Kurz zusammengefasst kann man also festhalten: Ein Batteriespeicher erhöht Eigenverbrauch und Autarkie, verringert aber ab einem gewissen Punkt die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage, da er die Amortisationszeit erhöht.
Quelle: EigenWatt
Faustformel zur Ermittlung der Speichergröße:
Lasse deinen Interessenten einfach eine Woche lang seine Zählerstände jeweils morgens und abends zur gleichen Zeit ablesen und ermittle so den durchschnittlichen Nachtverbrauch. Häufig liegt dieser bei 6-7 kWh, dann lohnt sich ein 10 kWh Speicher. Bei sehr modernen Häusern ist es auch möglich, dass der Nachtverbrauch bei 3 kWh liegt, dann ist ein 5 kWh Speicher meist schon ausreichend.
Werden mit dem Speicher jedoch andere Ziele verfolgt (z.B. eine Notstromversorgung), richtet sich die Speichergröße nach den entsprechenden Autarkie-Zielen.
Und ein wichtiger Hinweis zu neuen Stromverbrauchern: Ein E-Auto beeinflusst die Haus-Speichergröße nicht! Das Auto ist ein eigener Speicher, der immer direkt geladen werden sollte. Es macht keinen Sinn, den Auto-Speicher mit dem Haus-Speicher zu laden. Siehe hierzu auch den Artikel E-Mobilität.
Batterie-Technologie
Auf dem Markt gibt es verschiedene technische Lösungen. Im Zusammenhang mit PV-Anlagen sind insbesondere Lithium-Ionen-Speicher interessant. Die Vorteile der Lithiumbatterien sind vor allem der hohe Wirkungsgrad, die hohe Energiedichte und die vergleichsweise lange Lebensdauer auch bei intensiver Nutzung. Die Speicherkapazität kann im Dauerbetrieb fast vollständig genutzt werden, ohne dass die Batterie darunter leidet. Die Technik der Lithium-Ionen-Akkus hat sich in den vergangenen Jahren bei Hausspeichern durchgesetzt. Auch in anderen Anwendungsfeldern wie bei E-Autos und in großen Batteriespeichern der Industrie und bei Kraftwerken findet diese Technik Einsatz. Dadurch sinken in den letzten Jahren auch die Preise durch die weiter steigenden Produktionszahlen und die ständige technische Weiterentwicklung.
Alternativ arbeiten PV-Speicher auf Blei-Basis (Blei-Säure, Blei-Gel). Blei-Akkus sind wirtschaftlich erprobt und bereits länger im Einsatz (daher auch günstiger), haben jedoch einen geringeren Wirkungsgrad.
Kapazität und Ladeleistung
Die Speicherkapazität (in kWh) beschreibt, wie viel Energie in der Batterie maximal gespeichert werden kann. Bei Einfamilienhäusern liegen die Speicherkapazitäten derzeit bei ca. 3-14 kWh. Der Parameter Nutzkapazität einer Batterie gibt die tatsächliche Kapazität oder auch Nettokapazität an. Letztere hängt immer von der jeweiligen Entladetiefe bzw. Beladungsgrenze ab.
Eine Solarbatterie kann nicht zu 100% entladen werden, da sie sonst beschädigt würde. Die Entladetiefe (DoD) gibt an, wie viel der gespeicherten Strommenge bei einem Entladevorgang deshalb (nur) entnommen werden kann.
Die Ladeleistungen werden in kW angeben, üblich sind 1-9 kW Be- und Entladeleistung. Entscheidend ist, welche Verbraucher im Haus mit Strom versorgt werden sollen (und wie groß daher die „Flaschenöffnung“ sein muss):
Notstrom, Ersatzstrom und Inselbetrieb
Begriffsunterscheidung:
Notstrom: einzelne Verbraucher werden beim Netzausfall weiter versorgt (1-phasig)
Ersatzstrom: alle Verbraucher werden beim Netzausfall weiter versorgt (3-phasig)
Inselbetrieb: grundsätzlich keine Anbindung an das öffentliche Stromnetz
Bisher sind die wenigsten Systeme Not- bzw. Ersatzstrom-fähig. Die marktüblichen Stromspeicher sind lediglich Systeme zur Steigerung des Eigenverbrauchs. Wichtig ist, dass man sich genau überlegt, welche Geräte im Ernstfall wirklich versorgt werden müssen. Stromspeicher und Wechselrichter sind den Systemanforderungen entsprechend auszuwählen. In jedem Fall ist eine solche Ausstattung mit Mehrkosten verbunden.
AC- oder DC-Kopplung
Ein weiterer Faktor für den optimalen Vergleich eines Stromspeichers ist die Kopplung der PV-Anlage mit der Energiequelle.
DC-Kopplung
Bei der DC-Kopplung teilen sich die Erzeugungsanlage und der Batteriespeicher einen Wechselrichter, die beiden Komponenten sind sozusagen miteinander vereint. Dies bietet den Vorteil, dass der produzierte Strom von der PV-Anlage, der über die Batterie zu den Verbrauchern fließt, nur einmal die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlung durchläuft.
DC-Systeme sind nur für Neuinstallationen geeignet. Zudem ist hier die maximale Anlagengröße für die direkte Ladung des Akkus begrenzt. Ein wesentlicher Vorteil von DC-Systemen ist, dass weniger Komponenten benötigt werden und dadurch auch der Installationsaufwand minimiert werden kann.
AC-Kopplung
Die Variante der AC-Kopplung bietet sich optimal zur Nachrüstung eines Batteriespeichersystems an. Im Gegensatz zum DC-System besitzt hier die PV-Anlage und auch der Batteriespeicher jeweils einen eigenen Wechselrichter.
Bei AC-Speichern ist die Flexibilität höher, da der Speicher unabhängig vom Wechselrichter getauscht werden kann (z.B. bei hohem Alter oder bei Defekt). Bei DC-Speichern ist der Wechselrichter mit der Batterie verbunden, um den PV-Strom direkt in den Speicher leiten zu können. Somit ist der Defekt eines Systemteiles häufig kritischer.
AC-DC-Kopplung der Systeme mit Vor- und Nachteilen
Sicherheitsvorteile der AC-Kopplung bei Mirko-Wechselrichtern
- Keine gefährliche DC-Spannung auf dem Dach
- Keine Anschlussfehler DC-seitig möglich
- Kein DC-Überspannungsschutz nötig
- Keine Gefahr durch DC-Lichtbögen
- Keine besonderen Anforderungen an die Kabelverlegung
Hersteller
Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien hier einige bekannte Hersteller von Speichern genannt:
- BYD
- sonnen
- SENEC
- E3/DC
- Enphase
- Tesvolt
- Alpha ESS
- LG Energy Solution
- Varta
- RCT Power
- Tesla
- Huawei