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Batteriespeicher für die Photovoltaik Solarenergie effizient speichern

06.09.2017

Der Preis pro gespeicherter Kilowattstunde ist nur einer von mehreren Faktoren, die für die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers relevant sind. Auch die Geschwindigkeit des Speichers, die verwendete Zelle sowie die Intelligenz des Batteriemanagements beeinflussen maßgeblich die Effizienz des Systems.

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Aktuell sind in Deutschland noch weniger als zehn Prozent der Photovoltaik-Anlagen mit einem Speicher ausgestattet. Doch dies wird sich bald ändern: Die Nutzung von dezentral erzeugtem Ökostrom rückt weltweit immer mehr in den Fokus. Eine vollständige Umstellung von fossilen auf regenerative Energiequellen ist jedoch ohne Speichersysteme bislang nicht durchführbar.

Speicher unterstützen die Eigennutzung von Solarstrom

Darüber hinaus läuft bei vielen momentan installierten Solaranlagen in wenigen Jahren die Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) aus, die auf 20 Jahre garantiert war. Um die Wirtschaftlichkeit der Bestandsanlagen zu verbessern, rechnet sich oftmals die Nachrüstung eines Batteriespeichers. So wird ein Großteil des selbst erzeugten Stroms auch in den eigenen vier Wänden verbraucht, sei es in einem Einfamilienhaus, einer kleinen Gewerbeeinheit oder in einem landwirtschaftlichen Betrieb. Durch den sukzessiven Abbau der Fördermittel sind PV-Anlagen mittlerweile keine Renditeobjekte mehr – es geht heute darum, so viel Solarstrom wie möglich auch selbst zu nutzen. Ein effizienter Speicher ist unerlässlich, wenn die Menge des selbst erzeugten Stroms an den Bedarf angepasst werden soll und nicht umgekehrt.

Preisverfall bei Batteriespeichern

Damit sich ein Speicher für die Gesamtanlage als wirtschaftlich erweist, muss für gewöhnlich zuallererst der Preis stimmen. Die Wirtschaftlichkeit wird durch die Investitionskosten sowie den Kapitalrückfluss bedingt. Der Preis ist in den vergangenen Jahren stark gefallen und wird es auch weiter tun. Die renommierte RWTH Aachen weist in ihren Speichermonitoring-Berichten angenommene Bruttosystempreise pro installierter kWh Speicherkapazität aus, die von 2363 Euro im Jahr 2014 auf 1618 Euro im Jahr 2018 fallen. Die tatsächlichen Brutto-Endverbraucherpreise liegen aber schon 2017, beispielsweise durch die Einführung des Solarwatt MyReserve Matrix, unter dem Wert für 2018.

Dadurch wird der Speichermarkt für die breite Bevölkerung zunehmend interessanter. Der Kapitalrückfluss hängt dabei stark von der Effizienz der im Speicher verbauten Technik ab. Diese beeinflusst maßgeblich den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Systems.

Hohe Geschwindigkeit und Effizienz

Tests in unabhängigen Prüflaboren bestätigen, dass DC-gekoppelte Speicher deutlich höhere Wirkungsgrade erzielen als AC-gekoppelte Systeme. Bei Batteriespeichern, die genauso wie die Solarmodule auf dem Dach in den Gleichstromkreis eingebunden sind, kann der Strom direkt in die Batterie geladen werden, ohne dass er erst in Wechselstrom umgewandelt werden muss. Neben der grundlegenden Speichertechnik spielt allerdings auch die Geschwindigkeit des Speichers in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit eine Rolle. Denn wie schnell das System auf eine geänderte Stromanforderung reagiert, trägt ganz erheblich zur Effizienz bei.

Werden beispielsweise getaktete Verbraucher wie eine Kaffeemaschine oder ein Bügeleisen eingeschaltet, muss der Speicher sofort reagieren und den gespeicherten Solarstrom zur Verfügung stellen. Ist er zu langsam, wird unnötigerweise auf Netzstrom zurückgegriffen, obwohl eigentlich eigener, grüner Strom vorhanden wäre. Auch beim Aufladen ist die Reaktionsgeschwindigkeit wichtig: Langsame Speicher bemerken eine Änderung in der Stromanforderung erst zeitverzögert. Hat beispielsweise ein Haushaltsgerät keinen Strombedarf mehr, könnte eine niedrige Reaktionsgeschwindigkeit des Speichers dazu führen, dass mehrere Sekunden lang wertvolle selbst erzeugte Energie ins Netz eingespeist wird. Damit wäre das Gegenteil von dem erreicht, was mit dem Stromspeicher eigentlich bezweckt wird.

Batteriezelle: Stress vermeiden

Für die Effizienz eines Batteriespeichers ist auch dessen Lebensdauer von wesentlicher Bedeutung. Sie wird stark davon beeinflusst, welche Batteriezelle genutzt wird und welchem Stress sie ausgesetzt ist. Eine gewickelte zylindrische Zelle erfährt aufgrund der engen Biegeradien im Inneren beispielsweise deutlich mehr mechanischen Stress beim Laden und Entladen als eine sogenannte Pouchzelle, bei der die aktiven Schichten gestapelt und von einer mehrlagigen Hülle umschlossen werden. Aufgrund des geringeren geometrischen Stresses ist die Temperatur- und Feldlinienverteilung in der Zelle homogener und es kommt zu einer gleichmäßigeren und geringeren Alterung. Ausschlaggebend ist aber nicht nur die Bauform der verwendeten Zelle, sondern auch, wie sie vom Batterie-Management-System (BMS) gesteuert wird.

Schonende Ladung erhöht die Effizienz

Eine Lithium-Ionen-Batterie altert überproportional schnell, wenn sie vollgeladen ist. Das bedeutet, dass die Zeiten, in denen der Ladezustand einer Batterie bei 100 Prozent liegt, auf das notwendige Minimum beschränkt werden sollten, um eine möglichst lange Lebensdauer der Batterie zu erzielen. Ähnliches gilt auch für eine vollständige Entladung. Deshalb hat Solarwatt beispielsweise einen selbstlernenden Ladealgorithmus entwickelt, der die gesamten Umwelteinflüsse sowie das Verbrauchsverhalten der Kunden berücksichtigt. Die Batterie des MyReserve-Speichers ist beispielsweise an einem schönen Sommertag erst bei Sonnenuntergang vollständig aufgeladen – kurz bevor die Entladung beginnt. Dadurch, dass die Batterie langsam und schonend aufgeladen wird, altert sie vergleichsweise wenig. Wäre der Akku bereits morgens um 10 Uhr vollgeladen, würde er, bis der Strom am Abend tatsächlich gebraucht wird, überproportional altern. Das hat einen negativen Einfluss auf die Batterie-Lebensdauer und dadurch auch auf die Effizienz des Speichersystems. Und dies gilt es unbedingt zu vermeiden.

Batteriespeicher liefert grüne Energie

Das Speichersystem MyReserve Matrix besteht aus zwei Grundkomponenten, die sich in puncto Kapazität und Leistung beliebig zu einer für den Kunden passenden Speicherlösung kombinieren lassen. Egal, ob Einfamilienhaus, Werkstatt, Dienstleistungsgewerbe oder Industriebetrieb – die Einsatzmöglichkeiten der MyReserve Matrix sind dank modularen Aufbaus nahezu grenzenlos. Ein Kunde kann sich je nach Bedarf seinen individuellen Stromspeicher zusammenstellen und erhält dadurch die für ihn wirtschaftlich bestmögliche Speicherlösung. Aufgrund der kompakten Bauweise ist der Solarwat-Batteriespeicher von nur einem Handwerker in kurzer Zeit zu installieren. Das System reagiert aufgrund der hohen Prozessorleistung in weniger als einer Sekunde auf eine geänderte Stromanforderung, was die Effizienz der gesamten PV-Anlage deutlich verbessert. Der Batteriespeicher MyReserve Matrix wurde im Rahmen der Solar-Leitmesse Intersolar/ees mit dem ees Award 2017 ausgezeichnet.

Bildergalerie

  • Nur ein passend dimensionierter Batteriespeicher garantiert die Effizienz für den Nutzer.

    Bild: Solarwatt

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