Stromspeicher

 

In Haushalten mit einer PV-Anlage können rund 35 – 40 % des eigenen PV-Stromes auch selbst verbraucht werden. Der Rest wird als Überschuss in dasGruene_Batterie_RGB Stromnetz eingespeist (meist zu einem sehr geringen Preis). Durch intelligente Eigenverbrauchsoptimierung und -steuerung kann der Eigenverbrauch auf 45 % gehoben werden.

Durch einen Speicher kann der Eigenverbrauch fast verdoppelt werden auf bis zu 70 %. In Verbindung mit einer PV-Anlage hat ein Stromspeicher die Aufgabe, den selbstproduzierten Strom zwischen zu speichern. Der Speicher macht es möglich, dass der Strom genau dann genutzt werden kann, wenn er gebraucht wird: an sonnenarmen Tagen oder in der Nacht, oder in Zeiten eines Blackouts.

 

Wie funktioniert ein Stromspeicher?

Unter einem Stromspeicher kann man sich eine größere Batterie vorstellen, die wie ein Akku geladen und entladen werden kann. Am Tag lädt der erzeugte PV-Strom den Speicher auf, wenn der Eigenbedarf des Hauses abgedeckt ist. Erst wenn der Speicher vollständig aufgeladen ist, wird weiterer überschüssiger PV-Strom in das Netz gespeist. In der Nacht, wenn die PV-Anlage keinen Strom produziert, wird dieser aus dem Speicher bezogen.

 

Was sind die Gründe, die für die Anschaffung eines Speichers sprechen?

  • Der eigene PV-Strom kann rund um die Uhr selbst konsumiert werden.
  • Unabhängigkeit vom Stromnetz und garantierte Energieversorgung im Falle eines Blackouts.
  • Stabile Energiekosten, da man von Stromlieferanten relativ unabhängig ist.

 

Welche Speichertechnologie empfiehlt sich für die Anwendung im Haushalt?

Im Wesentlichen gibt es für den Einsatz im Haushalt zwei Speichermedien:

  • Lithium-Ionen Speicher
  • Bleispeicher

Lithium-Ionen Speicher:

Lithium-Ionen Speicher gibt es in verschiedenen Ausführungen. Die verbreitetsten Varianten sind Lithium-Polymer-, Lithium-Eisenphosphat- und Lithiumtitanat-Akkus.

Der Lithium-Ionen Speicher zeichnet sich dadurch aus, dass er sehr oft geladen und entladen werden kann und dabei eine höhere Tiefenentladung sowie höheren Wirkungsgrad aufweist. Außerdem sind sie aufgrund ihrer höheren Energiedichte bei gleicher Speicherleistung leichter und kleiner. Ein negativer Aspekt ist allerdings die mögliche Überhitzung bei Überladung des Speichers. Der Lithium-Ionen Speicher ist innovativer, effizienter und deshalb auch teurer in der Anschaffung.

Die Lebensdauer von Lithium-Ionen Speichern wird meist nicht in Jahren angegeben, da diese stark von den Ladezyklen abhängig ist. Durchschnittlich werden für Lithium-Ionen Batterien 5.000 bis zu 7.000 Vollzyklen erreicht.

 

Bleispeicher:

Die Blei-Säure bzw. Blei-Gel Akkus sind günstiger als Lithium-Ionen Speicher, da sie weniger Ladezyklen (zwischen 1.500 und 3.000 Zyklen) als die Lithium-Ionen Speicher aufweisen. Um ihre Lebensdauer zu verlängern, haben sie zusätzlich eine geringere Tiefenentladung, was sich wiederum negativ auf die Speicherkapazität auswirkt. Auch die Energiedichte ist geringer. Aus diesen Gründen sind Bleispeicher in der Anschaffung günstiger.

Bei der Aufstellung der Batterien muss bei den Blei-Säure Akkus auf eine säurebeständige Umgebung und eine adäquate Entlüftung geachtet werden, da sie – im Gegensatz zu Blei-Gel Akkus – nicht hermetisch verschlossen sind und zusätzlich immer wieder mit destilliertem Wasser nachgefüllt werden müssen.

Zusätzlich gibt es noch Redox-Flow Speicher, Wasserstoffspeicher, die zum Teil noch im Forschungsstadium sind oder für größere Speichermengen geeignet sind.

 

Konventionelle vs. netzoptimierte Stromspeicherung

Stromspeicher können auch zu einer Entlastung der Stromnetze beitragen, wenn die Batterien netzoptimiert genutzt werden.

 

Konventionelle Stromspeicherung:

Die Batterie wird mit Aufgehen der Sonne geladen und ist in den Mittagsstunden (Zeitraum in dem der meiste PV-Strom in das Netz eingespeist wird) voll geladen. Danach speist die PV-Anlage den überschüssigen PV-Strom in das Netz ein. Eine Entlastung des Netzes, vor allem in den Mittagsstunden, ist somit nicht gegeben.

Intelligente_Ladung

© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

 

Netzoptimierte Stromspeicherung:

Bei einem netzoptimierten Betrieb der Batterie speist die PV-Anlage den Strom vormittags über 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.

konventionelle_Ladung

© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

 

Berechnung der optimalen Speichergröße

Bei der Dimensionierung von Stromspeichern sollte genau darauf geachtet werden, dass der Speicher seine Nutzkapazität effizient auslastet, um zu hohe Kosten zu vermeiden. Gleichzeitig soll der Speicher auch nicht zu klein sein, damit im Bedarfsfall jederzeit ausreichend eigener PV-Strom zur Verfügung steht.

Für eine grobe erste Planung gibt es eine Annäherungsformel: 1:1:1

Stehen der jährliche Strombedarf, die Stromerzeugung der PV-Anlage und die Speicherkapazität im Verhältnis von 1:1:1, dann können rund 60 % des erzeugten PV-Stroms direkt verbraucht werden.

 

Beispiel für ein Einfamilienhaus:

Bei einem Gebäude mit einem jährlichen Stromverbrauch von 4.000 kWh und einer PV-Anlage mit einer Stromerzeugung von 4.000 kWh ergibt sich eine optimale Speichergröße von 4.000 kWh also 4 kWh (Nettospeicherkapazität). Den Speicher deutlich zu vergrößern, rechnet sich aus wirtschaftlichen Gründen nicht. Jedenfalls ist aber auch eine Tiefentladung möglichst zu vermeiden. Denn durch die Tiefentladung kommt es zur Beschädigung der Batterie. Ein intelligentes Batteriemanagement sorgt für eine optimale Ladung der Batterie und vermeidet Über- sowie Unterladungen.

 

Installation von Stromspeichern

Grundsätzlich kann eine Batterie nur Gleichstrom speichern. Der Gleichstrom, den die PV-Anlage produziert, kann somit ohne Umwandlung direkt in der Batterie gespeichert werden. Wechselstrom hingegen muss zuerst durch einen Wechselrichter wieder in Gleichstrom umgewandelt werden, bevor er in der Batterie gespeichert werden kann.

 

Deshalb werden zwei unterschiedliche Installationsarten angeboten:

  • DC-gekoppelter Stromspeicher (von direct current = Gleichstrom) und
  • AC-gekoppelter Stromspeicher(von alternating current = Wechselstrom)

DC-gekoppelter Stromspeicher:

Für die DC-seitige Version wird die Batterie zwischen der PV-Anlage und dem Wechselrichter installiert. Der PV-Strom muss auf dem Weg in die Batterie nur eine Spannungsanpassung durchlaufen, da der Strom aus der PV-Anlagen eine weit höhere Spannung als die der Batterie hat.

Der Vorteil liegt hier in der höheren Effizienz, da Umwandlungsverluste vermieden werden.

DC-Loesung© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

 

AC-gekoppelter Stromspeicher:

In der AC-seitigen Version hingegen wird die Batterie zwischen Wechselrichter und dem Hausnetz montiert. Bei dieser Version muss der Strom zwei Mal transformiert werden: Einerseits wird der (gleichgerichtete) PV-Strom vom Wechselrichter in Wechselstrom und für die Speicherung von einem zusätzlichen Batteriewechselrichter wiederum in Gleichstrom umgewandelt.

AC-Loesung

© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

 

Vorteile

  • eigene Geräte könne direkt mit Wechselstrom versorgt werden,
  • flexibel da für alle Anlagenarten und Anlagenkombinationen verwendbar und
  • einfacher nachträglicher Einbau.

 

Einphasiges oder Dreiphasiges Speichersystem

PV-Systeme und Speichersysteme können entweder 1-phasig oder 3-phasig ausgeführt sein:

 

Einphasiges Speichersystem:

Bei einphasigen Speichersystemen ist das Speichersystem nur an eine Phase des Hauses angeschlossen. Alle an dieser Phase angeschlossenen Geräte werden mit gespeicherten PV-Strom versorgt.

 

Dreiphasiges Speichersystem:

Mittlerweile gibt es immer mehr dreiphasige Speichersysteme, die alle drei Phasen im Haus mit gespeichertem PV-Strom versorgen können.

 

Derzeitige Anschaffungskosten von Speichersystemen

Die Ladezyklen (und Art) einer Batterie, die zwischen 1.500 (Blei) und bis zu 7.000 (Lithium) schwanken können, bestimmen den Preis, der dementsprechend stark variiert. Die Anschaffungskosten eines Stromspeichers für ein Einfamilienhaus betragen je nach Leistung zwischen 6.000 Euro und 15.000 Euro. Jedoch können die Preise nicht pauschal verglichen werden, da es u.a. auf Kennzahlen wie die nutzbare Speicherkapazität, die maximale Entladeleistung und die Anzahl der Vollzyklen ankommt.

 

Lithium-Ionen-Speicher:

Für Lithium Speichersysteme mit einer Kapazität von 5 kWh ist mit einem derzeitigen Nettopreis von 2.000 Euro bis 2.500 Euro pro kWh zu rechnen, zur Mehrwertsteuer muss man dann allerdings auch noch die Einbaukosten dazurechnen.

 

Bleispeicher:

Preise für Bleispeicher sind aufgrund ihrer kürzeren Lebensdauer wesentlich billiger und liegen im Durchschnitt bei 500 € pro kWh, wobei es auch hier Ausnahmen geben kann. Zu beachten ist auch, dass bei Bleispeicher für die selbe Speicherkapazität der Speicher aber doppelt so groß sein muss wie ein Lithium-Ionen Speicher.

 

Gibt es eine Förderung für Stromspeicher?

In einzelnen Bundesländer wird die Investition in einen Stromspeicher finanziell unterstützt. Eine Übersicht der aktuell angebotenen Förderungen finden Sie unter www.pvaustria.at/forderungen

 

Können Stromspeicher mehr Energie speichern als bei der Herstellung benötigt wurde?

Das Fraunhofer Institut errechnete den Energieeinsatz bei der Herstellung von Lithium-Ionen Speicher: Pro Wattstunde Speicherkapazität werden 500-600 Wh an Primärenergie benötigt. Nimmt man demnach  beispielsweise einen Speicher, der über 14.000 Zyklen bei 60% Restkapazität verfügt, so ist die benötigte Energiemenge für die Herstellung des Stromspeichers bereits nach 1500 Zyklen gespeichert und somit ausgeglichen. Ein solcher Speicher kann also rund 9-mal so viel Energie speichern, wie bei der Herstellung aufgebracht wurde.

 

Weitere Informationen zum Thema Stromspeicherung

Ausführliche Informationen zum Thema Stromspeicherung sind im Speicher-Spezial der Sonnenzeitung nachlesbar.

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Die Grafiken wurden dankenswerterweise von Uranus Verlag und Raunigg zur Verfügung gestellt. © Uranus Verlag/Raunigg und Partner

Alle Angaben sind ohne Gewähr.