Eine Fotovoltaikanlage kann dank der Sonnenenergie tagsüber viel elektrischen Strom produzieren. In den meisten Haushalten ist der Stromverbrauch jedoch gerade abends am höchsten. Mit einem PV-Speichersystem ist es möglich, überschüssige Solarenergie tagsüber in Batterien zu speichern und sie abends im Haushalt zu nutzen.
Batteriespeicher haben in der Regel eine Kapazität von einigen Kilowattstunden und ermöglichen eine Steigerung des Eigenverbrauchs und bieten dadurch eine gewisse Autarkie als auch Energiesicherheit bei Netzausfällen.
Dadurch wird weniger Strom ins Netz eingespeist und verkauft, da wir den aus der Sonne gewonnenen Strom für unseren eigenen Bedarf nutzen. In einem typischen Einfamilienhaus mit einer Photovoltaikanlage steigt die Unabhängigkeit vom Stromversorger von 25% auf bis zu 70%.
Batteriespeichersysteme werden von Prosumenten hauptsächlich in Kombination mit kleineren Photovoltaikanlagen betrieben. Sie werden aber auch zunehmend kommerziell und in großen Batteriekraftwerken mit Kapazitäten im dreistelligen kWh-Bereich eingesetzt.
Wichtige Parameter für Batteriespeicher sind Effizienz und Kapazität. Letztere gibt die Energiemenge an, die das Speichersystem aufnehmen kann.
Gängige Batteriespeichersysteme für Photovoltaikanlagen bestehen aus Lithiumbatterien, einem Batteriemanagementsystem, Elektronik für Internetanbindung und Überwachung und sind mit einen Wechselrichter verbunden. Ähnlich wie bei der Photovoltaikanlage wird der gespeicherte Strom bei Bedarf von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und in das Hausnetz eingespeist.
Die Vorteile von Lithiumbatterien liegen vor allem in ihrem hohen Wirkungsgrad, der hohen Energiedichte und der relativ langen Lebensdauer auch bei intensiver Nutzung.
Effiziente PV-Anlagen mit Batteriespeicher
Während eine typische Photovoltaikanlage 30 Prozent ihrer eigenen Sonnenenergie nutzt, erhöht ein Batteriespeicher den Eigenverbrauch auf 70 Prozent. Da die Speicherung von Photovoltaik nur bei einem ausreichenden Überschuss an Sonnenenergie rentabel ist, sollte die Leistung einer Photovoltaikanlage mindestens 0,5 Kilowatt pro 1.000 Kilowattstunden Haushaltsstromverbrauch betragen.
Idealerweise sollte die Batterie an einem sonnigen Tag bis zum Nachmittag voll aufgeladen sein, damit der abendliche Verbrauch sie entladen kann. Am nächsten Morgen sollte die weitgehend entladene Batterie wieder in den nächsten Ladezyklus gehen.
Ab wann lohnt sich ein Batteriespeicher?
Batteriespeichersysteme sind in den letzten Jahren effizienter und kostengünstiger geworden. Entscheidend ist jedoch, wie sich der Strompreis in Zukunft entwickeln wird. Bei einem weiteren Anstieg werden Stromspeichersysteme immer wirtschaftlicher. Doch finanzielle Aspekte spielen für Käufer oft eine untergeordnete Rolle. Häufig sind die Hauptgründe für die Anschaffung eines Batteriespeichersystemes die größere Unabhängigkeit vom Stromversorger, eine bessere Nutzung der eigenen Solaranlage und ein persönlicher Beitrag zur Energiewende.
Wonach richtet sich die richtige Dimension der Batterie?
Als Richtwert für die Speichergröße wird etwa 1 Kilowattstunde Batteriekapazität pro 1.000 kWh Jahresstromverbrauch empfohlen. Bei kleinen Photovoltaikanlagen sollte die Batteriekapazität in Kilowattstunden nicht wesentlich größer sein als die Leistung der Photovoltaikanlage in Kilowatt. Für einen Haushalt mit einer 5-kW-Photovoltaikanlage und einem jährlichen Stromverbrauch von 5 000 kWh wäre eine Kapazität von etwa 5 kWh ideal.
Häufig werden überdimensionierte Speichersysteme installiert, so dass der Ladezustand der Batterie zwischen halber und voller Ladung schwankt. Dieser hohe Ladezustand beschleunigt die Alterung der Batterie, die ungenutzte Kapazität kostet unnötig Geld und verschwendet Rohstoffe und Ressourcen, die für die Herstellung von Speichern verwendet werden. Ein richtig konzipierter Speicher führt zu einer wesentlich besseren Nutzung von Solarenergie.
Wie lange hält eine Batterie?
Während Solarmodule über mehr als 20 bis 30 Jahre lang sehr gut funktionieren können, liegt die erwartete Lebensdauer von Batterien bei 10 bis 15 Jahren. Das liegt daran, dass es in den Batteriezellen chemische Prozesse gibt, die zur Alterung der Materialien führen. Mit der Zeit führt die Alterung zu einer Verringerung der Speicherkapazität. Dieser Prozess verläuft zu Beginn der Nutzung langsam, beschleunigt sich aber gegen Ende der Nutzungsdauer.
Wenn die Batterie zu groß oder zu klein ist, leiden Leistung und Wirtschaftlichkeit der Speicherung. Es lohnt sich daher, vor dem Kauf zu überlegen, wie der Speicher genutzt werden soll. Wird das Speichersystem nur mit einer Photovoltaikanlage, also ohne weitere Technik betrieben, kann die Größe nach einer praktischen Faustregel bestimmt werden: In diesem Fall sollte pro 1.000 Kilowattstunden Stromverbrauch des jährlichen Stromverbrauchs etwa eine Kilowattstunde Speicherkapazität installiert werden. Wenn absehbar ist, dass der Stromverbrauch in Zukunft steigen wird und eine andere Technologie zum Einsatz kommt (z.B. im Zusammenhang mit der geplanten Anschaffung einer elektrischen Wärmepumpe), sollte der Speicher größer ausgelegt werden. Eine größere Batteriekapazität ist auch dann sinnvoll, wenn der Batteriespeicher zusätzliche Funktionen wie Not- oder Reservestrom bieten soll.
Kann Strom für mehrere Wochen oder Monate gespeichert werden?
Nein, die saisonale Speicherung von Strom, z. B. das Bereithalten von Sommerstrom für den Winter, kann mit einem Batteriesystem nicht erreicht werden. Für solche Zwecke arbeitet die Forschung an Wasserstoffspeichersystemen.
Wie wird der Batteriespeicher anschließend entsorgt?
Die Batterien von Batteriespeichersystemen erreichen irgendwann das Ende ihrer Lebensdauer und müssen entsprechend entsorgt werden. Das Batteriegesetz in Deutschland sieht vor, dass die Kosten der Entsorgung vom Hersteller oder Händler zu tragen sind. Dies ist für den Verbraucher kostenlos, so dass Sie als Batteriebesitzer nicht das Risiko einer späteren teuren Entsorgung eingehen.