Wer mit einer Photovoltaik-Anlage Strom erzeugt, sollte von diesem so viel wie möglich auch selbst verbrauchen. Stromspeicher für die Photovoltaik machen dies möglich, indem sie überschüssig erzeugten  Strom für einen späteren Zeitpunkt nutzbar machen. Vor allem dann, wenn die Stromerzeugung weniger effizient oder nicht möglich ist. Auf den eigenen Sonnenstrom, der am Erzeugungsort gespeichert wird, fallen keine Steuern oder Netzentgelte an. Der Strom aus dem eigenem Speicher wird dadurch bei weitem günstiger als das, was man aus dem Stromnetz erhält.

Wo werden PV-Stromspeicher-Anlagen vorwiegend eingesetzt?

Einerseits bewähren sich Stromspeicher in autark und netzunabhängig betriebenen Off-Grid-Photovoltaik-Anlagen. Sie werden in der Regel in kleineren Siedlungen in abgelegenen Gebieten installiert, wo ein Anschluss an das Stromnetz unwirtschaftlich wäre.

Zum andern hybride Anlagen, die über einen eigenen Stromspeicher verfügen, aber mit dem Netz verbunden sind. Sie können dadurch den Vorteil nutzen, Strom aus dem Netz zu beziehen, wenn die Strommenge aus den Photovoltaik-Modulen nicht ausreicht. Ebenso positiv ist, dass überschüssiger Fotovoltaik-Strom nicht permanent an das Netz abgegeben werden muss.

Stromspeicher mit PV Anlage

Die Energie, die wir aus Photovoltaik-Modulen gewinnen, hängt vorwiegend vom Sonnenstand, sowie den atmosphärischen und jahreszeitlichen Bedingungen ab. Im Sommer wird generell eine Überproduktion erwartet im Gegensatz zum Winter, wenn viel weniger Sonnenenergie von der Natur geliefert wird. Um überschüssige Energie nutzen zu können, sollten wir unsere PV-Anlage mit einem Batteriestromspeicher ausstatten. Durch die richtige Wahl der Parameter des Stromspeichers für Solaranlagen werden die in den Sonnenstunden angesammelten Überschüsse gespeichert. Am Abend kann der mit der eigenen PV-Anlage erzeugte Strom verbaucht werden.

Neben der Steuerung ist der Speicher mit einem bidirektionalen Wechselspannungswandler ausgestattet, mit dem Batterien, meistens Lithium-Ionen, effizient von Wechselstrom (AC) in Gleichspannung (DC)  geladen werden können. Für jeden Stromspeicher wird eine Leistung in Watt (W) und eine Kapazität in Wattstunden (Wh) angegeben.

Eine PV-Anlage mit Strompeicher umfasst: Photovoltaikmodule, Laderegler, Energiespeicher, Wechselrichter und daran angeschlossen die Verbraucher.

Das zentrale Element des Systems ist der Laderegler und der Stromspeicher, also die Batterie selbst. Der Laderegler ist für das korrekte Zusammenspiel der Solarpanelen und des Stromspeichers verantwortlich und schützt die Batterie vor Über- oder Entladung. Er liefert auch Informationen über den Betriebszustand, den Ladezustand der Batterie oder über die Energie, die aktuell von der Solaranlage empfangen wird.

In Photovoltaik-Anlagen dominieren Lithium-Ionen-Batterien. Als 2011 immer mehr stationäre Stromspeicher auf den Markt kamen, wurden auch vermehrt Blei-Säure-Batterien installiert. Diese wurden mittlerweile durch Lithium-Ionen-Akkus fast vollständig vom Markt verdrängt. Andere Technologien wie Redox-Durchlaufbatterien oder Salzwasserspeicher spielen heutzutage eine untergeordnete Rolle.

Wie ist die Lebensdauer eines Akkumulators für Solaranlagen?

Zu Beginn soll man sich die Frage stellen, zu welchem Zweck die Photovoltaikanlage benutzt wird, um die Anzahl der Be- und Entladungen des Systems zu minimieren. Die Ladezyklen haben den größten Einfluss auf die Lebensdauer. Handelt es sich beispielsweise um eine tägliche oder um eine zeitweilige Leistung?

Eine geladene Batterie stellt eine elektrische Stromquelle dar, deren Verbrauch durch den Verbraucher zur allmählichen Entladung des Geräts führt. Jede Batterie sollte vor einer Tiefentladung, welche die Lebensdauer erheblich verkürzen kann, geschützt werden. Diese Funktion übernimmt normalerweise der Laderegler.

Die Batterielebensdauer häng hauptsächlich von der Anzahl der Betriebszyklen ab, in denen die Batterie die erforderliche Kapazität einhalten muss.

Die Batterie hat zwei Arbeitszyklen – das Laden und Entladen. Während des Ladevorgangs hat der Akkumulator die Funktion eines Stromverbrauchers in der Anlage. In seinem Inneren wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Bei der Auswahl eines Energiespeichers für Solarmodule ist zu berücksichtigen, dass Batterien nicht länger als 24 Stunden im entladenen Zustand gelassen werden sollten. Letzteres kann sie beschädigen oder die Lebensdauer verkürzen. Auch zu hohe und zu niedrige Umgebungstemperaturen sind nicht förderlich. Darüber hinaus sollte der Stromspeicher von Wärmequellen ferngehalten werden. Es wird empfohlen, einen Abstand von mindestens 1,5 cm zwischen der Batterie und den anderen Geräten einzuhalten, um eine ungehinderte Luftzirkulation zu gewährleisten. Zusätzlich müssen Vorrichtungen mit Lüftungsschlitzen für eine natürliche oder maschinelle Lüftung im Gehäuse verbaut sein.

Vorteile von Stromspeichern für Photovoltaikanlagen

Gegenwärtig werden Photovoltaikanlagen mit Energiespeicher dank stetig sinkender Installationskosten immer beliebter. Sie garantieren Hausbesitzern einen nachhaltigen, langfristigen Sparplan und saubere Energie.

Stromnetzbetreiber wiederum sehen vom Einsatz der Energiespeicher in der Photovoltaik eine reale Chance, die mit den alternativer Energiequellen verbundenen Herausforderungen zu meistern. Insbesondere in einem Verbund von vielen kleinen Energiequellen aus verstreuten Erzeugeranlagen, bieten Stromspeicher für Photovoltaikanlagen eine größere Flexibilität und verbessern erheblich  die Betriebsstabilität aller im Stromnetz befindlichen Systeme.

Im Durchschnitt verbraucht der Betreiber einer Solaranlage unmittelbar nur etwa 30 Prozent des aus erzeugten Eigenstroms. Stromspeicher von Solaranlagen erhöhen den Eigenverbrauch auf durchschnittlich 60 Prozent.

Die Kosten eines Stromspeichers für eine Photovoltaikanlage

Die Preise für Solarstromspeicher sind in den letzten Jahren bereits stark gesunken. Dies ist vor allem auf die geringeren Kosten der eingebauten Speicherzellen zurückzuführen. Im Jahr 2022 wird der Preis für Lithium-Ionen-Zellen etwa 100 Euro pro Kilowattstunde Kapazität betragen. Aber das bedeutet nicht, dass die Speichereinheit auch zu solchen Preisen erhältlich ist. Da die Speicherzellen mit den Modulen verbunden sind, steuert die Leistungselektronik den Lade- und Entladevorgang in einem einzigen Gehäuse, so dass für ein kleineres stationäres Solarstromspeichersystem mindestens 500 Euro pro Kilowattstunde gezahlt werden müssen. Wenn die Geräteverkäufe weiter steigen, dürften mittelfristig auch die Batteriehersteller ihre Produktionskosten im Rahmen einer stärkeren Automatisierung senken.

Immer mehr Stromspeicher werden zusammen mit einer kompletten Photovoltaikanlage angeboten und verkauft. Etwa jeder zweite Kunde einer kleinen Photovoltaikanlage entscheidet sich mittlerweile auch für einen Stromspeicher. Da die Zahl der installierten Anlagen ständig zunimmt, wächst auch die Zahl der stationären Batteriespeichersysteme. Im Jahr 2021 wurden 141,000 kleinere Solaranlagen mit Stromspeichern installiert. Nach Angaben des Deutschen Solarindustrieverbandes beträgt die durchschnittliche Größe eines Heimspeichersystems 7 Kilowattstunden.

Der Kauf eines Stromspeichers ist auch für Betreiber älterer Solaranlagen, die vor 2009 gegründet wurden, interessant. Wenn diese weiterhin funktionieren sollen, erscheint es sinnvoll, nicht mehr den gesamten Strom ins Netz einzuspeisen, sondern möglichst viel davon selbst zu verbrauchen.

Fazit

In den letzten Jahren hat sich sowohl die Wahrnehmung über als auch das Einsatzfeld von Stromspeichern verändert. Die Technologie der Photovoltaik in Kombination mit  intelligenten Stromspeichersystemen hat neue Anwendungsfelder als die der Notstromversorgung ermöglicht und rentabler gemacht. Sowohl Prosumenten als auch Stromspeicherbetriebe bietet sich dadurch eine veritable Lösung für die Herausforderungen eines Stromsystems, die mit dem Wachstum der Erneuerbaren Energien verbunden sind.