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Erneuerbare Energie

Stromspeicher

Haushalte mit einer PV-Anlage können rund ein Drittel des produzierten PV-Stromes selbst verwenden. Durch die Nutzung eines Speicher kann der Eigenverbrauch auf bis zu 70 % klettern.

  • Wie funktioniert ein Stromspeicher?

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

  • 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 (mit Zusatzeinrichtung).
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 Speichertechnologien:

  • 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 oft geladen und entladen werden kann und dabei eine höhere Tiefenentladung sowie einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Außerdem sind sie aufgrund der höheren Energiedichte bei gleicher Speicherleistung leichter und kleiner. Ein negativer Aspekt ist allerdings eine 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, weisen jedoch weniger Ladezyklen (zwischen 1.500 und 3.000 Zyklen) als die Lithium-Ionen Speicher auf. Um ihre Lebensdauer zu verlängern, haben sie 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.

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

  • Welche Speichertechnologie empfiehlt sich für die Anwendung im Haushalt?

Wenn die Batterien netzoptimiert genutzt werden können sie auch zu einer Entlastung der Stromnetze beitragen.

Konventionelle Stromspeicherung:
Die Batterie wird ab Sonnenaufgang geladen und ist in den Mittagsstunden (Zeitraum in dem der meiste PV-Strom produziert 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.

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© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

Netzoptimierte Stromspeicherung:
Bei einem netzoptimierten Betrieb der Batterie speist die PV-Anlage während des Vormittags den Strom in das Netz ein. In den Mittagsstunden wird der PV-Strom bis zur Vollladung in der Batterie gespeichert. Damit trägt die Batterie in den Mittagsstunden zu einer Entlastung des Stromnetzes bei.

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© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

  • Berechnung der optimalen Speichergröße

Bei der Dimensionierung von Stromspeichern sollte darauf geachtet werden, dass der Speicher seine Nutzkapazität effizient auslastet, um 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. Für eine erste grobe Berechnung der optimalen Speichergröße steht Ihnen der kostenlose „Sonnenklar-Rechner“ zur Verfügung. Diesen finden Sie unter www.pvaustria.at/sonnenklar_rechner. Bitte beachten Sie, dass der Rechner nicht die detaillierte Planung von Fachleuten ersetzt.

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 kWh (Nettospeicherkapazität). Eine genaue Dimensionierung aufgrund der persönlichen Erfordernisse ist jedenfalls empfehlenswert. Den Speicher deutlich zu vergrößern, rechnet sich wirtschaftlich  nicht. Zusätzlich ist möglichst auf die Vermeidung  einer Tiefenentladung zu achten da es dadurch zu einer Beschädigung der Batterie kommen kann. 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 von der Speicherung in einer Batterie durch einen Wechselrichter in Gleichstrom umgewandelt werden.

Deshalb werden zwei unterschiedliche Installationsarten angeboten:

  • DC-gekoppelter Stromspeicher (von Direct Current = Gleichstrom) und
  • AC-gekoppelter Stromspeicher(von Alternating Current = Wechselstrom)

DC-gekoppelter Stromspeicher (Gleichstrom):

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© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

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.

AC-gekoppelter Stromspeicher (Wechselstrom):
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.

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© Uranus Verlag/Raunigg und Partner

Vorteile

  • eigene Geräte können 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 Hausstromnetzes 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 Stromphasen 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. Die Preise können jedoch nicht pauschal verglichen werden, da es unter anderem 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 1.500 Euro bis 2.000 Euro pro kWh zu rechnen, neben der Mehrwertsteuer muss man auch noch die Einbaukosten kalkulieren.

Bleispeicher:
Preise für Bleispeicher sind 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 doppelt so groß sein muss wie ein Lithium-Ionen Speicher.

  • Gibt es eine Förderung für Stromspeicher?

März 2018 gab es erstmals eine bundesweite Speicherförderung, diese ist ausgeschöpft, neue Mittel stehen vermutlich 2019 zur Verfügung. Gefördert werden Stromspeicher, wenn bereits eine PV-Anlage besteht. Der Stromspeicher muss dabei ein Größe von 0,5 kWh bis 10 kWh pro kWp Photovoltaikleistung aufweisen. Gefördert wird mit 500 Euro pro kWh. Infos zur Speicherförderung finden Sie bei der OeMAG.

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

Das Fraunhofer Institut untersuchte 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 ausgeglichen. Ein solcher Speicher kann also rund 9-mal so viel Energie speichern, wie bei der Herstellung aufgebracht wurde.

Der Inhalt sowie die Grafiken wurden dankenswerterweise von Bundesverband Photovoltaic Austria  sowie dem Uranus Verlag zur Verfügung gestellt.

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Weiterführende Informationen

Bundesverband Photovoltaic Austria 

Kostenlose Beratung

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