Inhalts-
verzeichnis
Technik und Funktionsweise von Stromspeichern
Tipps für deinen Speicherkauf
Neubau und Nachrüstung eines Stromspeichers Wartung eines Stromspeichers
Was du über die Batterie wissen solltest
Stromspeicher als Chance für erneuerbare
Energien
Inhalts-
verzeichnis
Die Zukunft des Stromspeichers
Kosten und Förderungsmöglichkeiten für Stromspeicher
Vorteile eines Stromspeichers
Warum Stromspeicher gut für Klima und Umwelt sind
Autarke Energieversorgung mit Speicher und PV-Anlage
Stromspeicher fachgerecht entsorgen
Stromspeicher als Chance für erneuerbare
Energien
KAPITEL 1
Belastungen für Klima und Umwelt, endliche Vorkommen und das ständige Risiko von Versorgungsengpässen: Fossile Energieträger haben eine ganze Menge Nachteile. Dennoch stammt hierzulande aktuell noch ein großer Teil des Stroms aus Kohle, Öl und Erdgas.
Zu langsam für manche. Und so nehmen Privatpersonen, Unternehmen und Kommunen ihre Energieversorgung nach und nach selbst in die Hand. Photovoltaikanlagen auch Solargeneratoren oder einfach PV-Anlagen genannt) sind eine hervorragende Möglichkeit, klimafreundlich und nachhaltig die eigene Stromversorgung zu sichern.
Vielleicht denkst du darüber nach, dir eine PV-Anlage zuzulegen, oder bist schon im Besitz eines solchen Systems. Dann fragst du dich sicher: Wohin mit überschüssiger Energie und woher bekomme ich Strom, wenn die Sonne nicht scheint? Der Solarstromspeicher ist die Antwort auf diese Fragen. Welche Technik darin steckt, was du bei Kauf und Montage beachten solltest und wie du Fördergelder für deinen Stromspeicher nutzen kannst — das erfährst du in diesem E-Book.
Was ist ein Stromspeicher?
Die Sonne ist pure Energie und aller Voraussicht nach wird ihr Brennstoff noch für einige Milliarden Jahre ausreichen. Da ist es nur logisch, diese Energie hier auf der Erde einzusetzen. Eine bekannte Möglichkeit sind Photovoltaikanlagen. Diese wandeln die von der Sonne ausgehende Strahlung mittels Solarzellen in Strom um. Weil es die Anlagen in jeder Dimensionierung gibt, eignen sie sich für Privathaushalte ebenso wie für Großprojekte.
Photovoltaik liefert ungleichmäßig Energie:
Ein kleine „Schattenseite“ haben PV-Anlagen trotz allem: Abhängig von Wetter, Tages- und Jahreszeit erreichen unterschiedliche Mengen Sonnenstrahlung die Anlage. Dadurch kann es passieren, dass an sonnenreichen Tagen mehr Energie als benötigt zur Verfügung steht.
Nachts oder bei grauem Himmel sinkt die Stromproduktion dagegen unter das Bedarfslimit.
In beiden Fällen gibt es die Möglichkeit, das öffentliche Stromnetz zu nutzen. Einerseits kannst du dein Mehr an elektrischer Energie gegen eine Vergütung ins allgemeine Netz einspeisen. Andererseits kannst du auf die Netzversorgung zurückgreifen und bei Bedarf Strom hinzukaufen. Effizient sind diese Lösungen jedoch weder aus finanzieller noch aus ökologischer Sicht.
Solarspeicher sorgen für den Ausgleich
Möchtest du deine Stromversorgung so nachhaltig und selbstbe- stimmt wie möglich gestalten, kann ein Solarstromspeicher . Wie der Name schon sagt, speichert dieses Gerät den (überschüssigen) Strom aus deiner Photovoltaikanlage. Anschließend steht die elekt- rische Energie jederzeit zur Verfügung und du kannst sie bei Bedarf abrufen. Das öffentliche Netz kommt erst wieder ins Spiel, wenn dein Stromspeicher komplett voll beziehungsweise leer ist.
Auf diese Weise kannst du deine Stromversorgung zu einem großen Teil unabhängig machen. Dabei bestimmen die Größe deiner Photovoltaikanlage, die Ladekapazität deines Stromspeichers und dein individueller Stromverbrauch, wie unabhängig du vom öffentlichen Netz bist.
WISSENSWERTES
In deinem Solarspeicher darfst du nur die Energie aus deiner PV-Anlage speichern, nicht die aus dem öffentlichen Netz.
Energie für kurze und für lange Zeit speichern
Gleichzeitig kannst du mit manchen Stromspeichern das öffentliche Netz entlasten: Sogenannte Leistungsspeicher erbringen eine sogenannte Regelleistung und tragen dazu bei, die Stabilität der Netzfrequenz zu garantieren.
Gemeinsam mit den Verschiebespeichern – diese werden vor allem für die saisonale Energiespeicherung genutzt – zählen die Leistungsspeicher zum Typ der Kurzzeitspeicher. Bei diesen handelt sich um Batterien, entweder auf Blei- oder Ionen-Lithium-Basis (dazu später mehr). Ihre Energiespeicherung ist nicht auf längere Zeiträume ausgelegt. Vielmehr speichern sie die elektrische Energie
nur für wenige Sekunden, Minuten oder maximal Stunden. Du kannst so zwar keinen „Vorrat“ an Sonnenenergie anhäufen, aber sonnenarme Tage und die Nacht sehr effektiv überbrücken.
WISSENSWERTES
Die Regelleistung ist so etwas wie eine Reserve. Bei Störungen des Netzes sichert sie die notwendige Stromversorgung der Endverbraucher.
Die langfristige Speicherung großer Massen Energie ist nämlich vergleichsweise schwierig. Es gibt auch Langzeitspeicher, die nur wenige Zyklen im Jahr durchlaufen. Allerdings handelt es sich dabei in der Regel um aufwändige Power-to-Gas-Anlagen (hier wird, vereinfacht gesagt, Energie in Wasserstoff oder Methan gespeichert) sowie große Wasserspeicherkraftwerke – keine Lösungen, die für private Haushalte in Betracht kommen.
WISSENSWERTES
In diesem E-Book beziehen wir uns ausschließlich auf Kurzzeitspeicher für den privaten Hausgebrauch.
Exkurs: Eine kurze Geschichte der Solarenergie
Stichwort Innovation: Dass die Photovoltaik ein gänzliches neues Energiekonzept ist, stimmt übrigens nicht. Tatsächlich reicht ihre Geschichte bis weit in graue Vorzeiten zurück.
Eine der ältesten Energiequellen der Menschheit
Sowohl die frühen Hochkulturen Südamerikas als auch die alten Ägypter und Mesopotamier nutzten bereits die Energie der Sonne – nicht um Strom zu produzieren, wohl aber zur Erzeugung von Wärme. Die Menschen bauten ihre Häuser so, dass das Sonnenlicht optimal durch die Fenster fiel und die Sonnenwärme bestmöglich im Hausinnern gespeichert wurde.
Damit legten sie den Grundstein für das, was wir heute als Solarthermie kennen. Auch in anderen Regionen der Welt wurde schon 800 vor Christus Wasser mithilfe von Sonnenenergie erwärmt. Dazu wurden die Strahlen der Sonne mit Spiegeln an einem bestimmten Punkt gebündelt, wodurch sich das Wasser erhitzte.
WISSENSWERTES
Die ersten Kollektoren für Solarwärme erblickten schon im 18. Jahrhundert das Licht der Welt – oder besser gesagt der Sonne. Dennoch brauchte es erst die Ölkrise der 1970er Jahre, um die Solarthermie als echte Alternative auf dem Energiemarkt zu etablieren.
Technologie in ständiger Entwicklung
Photovoltaik ist noch nicht ganz so alt, schließlich erhielt elektrischer Strom erst im 19. Jahrhundert Einzug in unseren Alltag. Im Jahr 1839 entdeckte der französische Physiker Edmond Becquerel den photoelektrischen Effekt. Erklären konnte ihn allerdings erst 65 Jahre später Albert Einstein.
Auf dieser Grundlage entwickelten die Bell Laboratories eine Sillizium- Solarzelle, die sie 1954 der Öffentlichkeit vorstellten. Ein Jahr später fanden sie erstmals technische Anwendung bei der Stromversorgung von Telefonverstärkern. Seitdem ist die Technologie immer effizienter, günstiger und vor allem auch für Privathaushalte nutzbar geworden.
Und mit der zunehmenden Beliebtheit von Stromspeichern ist Photovoltaik eine äußerst gangbare Alternative zu konventionellen Energieanbietern.
Technik und
Funktionsweise von
Stromspeichern
KAPITEL 2
Du weißt nun, was ein Stromspeicher ist und wieso er eine sinnvolle Ergänzung für PV-Anlagen ist. Lass uns an dieser Stelle etwas tiefer in die Materie einsteigen und die Frage klären: Wie funktioniert ein Solarstromspeicher überhaupt?
Das grundlegende Prinzip des Solarspeichers
Mit ihrem produzierten Strom versorgt deine Photovoltaikanlage als erstes deinen Haushalt und die darin aktiven Geräte, zum Beispiel Kühltruhen oder Kühlschränke. Ohne Stromspeicher fließt die überschüssige Energie im Normalfall ins öffentliche Netz. Mit einem Speicher kannst du die Energie bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt nutzen.
Leistungsfähiger Batteriespeicher
Dabei ist der Solarstromspeicher im Prinzip nichts anderes als eine große Batterie oder genauer gesagt ein Akkumulator.
Dementsprechend kannst du deinen Speicher immer wieder voll- und entladen. Erst nach vielen Tausenden Zyklen und ab einem gewissen Alter lässt die Funktionalität des Akkus nach.
Aufbau des Solarakkus
Die gängigen Speichertypen sind Blei- und Lithium-Ionen-Akkus.
In der Hauptsache unterscheiden sie sich in den verwendeten Materialien. Im grundlegenden Aufbau dagegen gleichen sich die beiden: Zwei stabförmige Leiter (die Elektroden) befinden sich in einer leitenden Flüssigkeit (dem Elektrolyt). Beim Be- und Entladen wandern geladene Teilchen (die Elektronen) jeweils von einer Elektrode zur anderen. Gelangt die elektrische Energie in den Akku wird sie in chemische Energie umgewandelt. So ist sie – zumindest für einige Minuten bis Stunden – speicherfähig.
Wirtschaftlichkeit eines Stromspeichers
Dass ein Stromspeicher komplett vollgeladen ist, kommt selten vor.
Somit arbeiten die Speicher meist in Teillast und reizen ihre volle Leistung nicht aus. Wie wirtschaftlich ein Stromspeicher ist, hängt deshalb vom Schwachlastverhalten ab – also wie der Speicher arbeitet, wenn im Haushalt wenig Strom genutzt wird. Denn die Akkus können die Energie nicht ewig speichern. Unter bestimmten Umständen „verfällt“ die Energie sozusagen.
Kapazität und Leistung sollten übereinstimmen
Große Stromspeicher mit hoher Speicherkapazität, aber geringer Ladeleistung sind zum Beispiel tendenziell weniger wirtschaftlich.
Einerseits dauert es lange, bis sie vollgeladen sind. Andererseits können sie bei hoher Nachfrage nur geringe Leistung abgeben.
Daher sollten die Speicherkapazität und die Ladeleistung ungefähr identisch sein. Anderenfalls kann der Akku nicht effizient arbeiten und braucht zu lange für die Wiederaufladung.
Eigenverbrauch statt Einspeisung ins Netz
Du solltest bedenken: Der Strom aus deiner Photovoltaikanlage ist viel kostengünstiger als der Strom aus dem öffentlichen Energienetz.
Es ist daher ratsam, dass du möglichst viel deines Solarstroms selbst nutzt. Ein Speicher kann dir helfen, den Solarenergieanteil deines Stromverbrauchs zu maximieren. Per se bedeutet damit also auch schon ein Speicher mit geringer Kapazität ein Plus für die Wirtschaftlichkeit deiner PV-Anlage – und lohnt sich schon aus finanziellen Gründen.
WISSENSWERTES
Kannst du vorerst nur einen kleinen Speicher installieren, ist das nicht schlimm. Du kannst den Speicher zu einem späteren Zeitpunkt problemlos ergänzen, erweitern oder ersetzen.
Elektroauto als Stromspeicher nutzen
In manchen Fällen benötigst du nicht einmal einen gesonderten Speicher, um Strom zu „lagern“: Wenn du ein Elektroauto, einen E-Roller oder ein Pedelec besitzt, kannst du dessen Akku als Speicher nutzen. Vor allem das Elektroauto verfügt über eine Batterie, die groß genug für eine ordentliche Ladung Solarenergie ist.
Autoakku als Antrieb für den Haushalt:
Zum einen kannst du diese Energie zum Fahren nutzen. Statistisch gesehen werden Elektroautos jedoch nur durchschnittlich 1 Stunde am Tag genutzt. Die restlichen 23 Stunden stehen sie herum. In den wenigsten Fällen ist der Akku in dieser Zeit leer. Das heißt, du kannst die verbliebene Energie zur Stromversorgung deines Haushalts einsetzen.
Bidirektionales Laden macht es möglich
Dazu müssen jedoch sowohl der Akku deines Autos als auch deine Wallbox (deine private Ladestation) Strom in beide Richtungen leiten können. Diese Technik nennt sich entsprechend „bidirektionales Laden“ und unterteilt sich in „Vehicle-to-Grid“ (V2G) sowie Vehicle- to-Home (V2H) – je nachdem, ob du überschüssige und ungenutzte Energie vom Auto ins öffentliche Netz oder in deinen Haushalt einspeist. Damit dein Auto Strom nicht nur aufnehmen, sondern auch abgeben kann, benötigst du einen sogenannten CHAdeMO-Stecker.
Komponenten eines Energiespeichers
Doch so spannend die Technik im Inneren ist, so unspektakulär sehen die meisten Stromspeicher aus: rechteckige (oft einfarbige) Kästen, die hinsichtlich ihrer Größe zwischen kleiner Kommode und überdimensioniertem Kühlschrank variieren. Während es selbstverständlich gewisse Unterschiede von Hersteller zu Hersteller und Modell zu Modell gibt, sind die grundsätzlichen Komponenten von Solarstromspeichern jedoch immer gleich.
Die wichtigsten Bestandteile des Batteriespeichers
Doch so spannend die Technik im Inneren ist, so unspektakulär sehen die meisten Stromspeicher aus: rechteckige (oft einfarbige) Kästen, die hinsichtlich ihrer Größe zwischen kleiner Kommode und überdimensioniertem Kühlschrank variieren. Während es selbstverständlich gewisse Unterschiede von Hersteller zu Hersteller und Modell zu Modell gibt, sind die grundsätzlichen Komponenten von Solarstromspeichern jedoch immer gleich.
WISSENSWERTES
Aktuell sind vor allem Fahrzeuge asiatischer Hersteller mit CHAdeMO- Steckern ausgerüstet. Da V2G- und V2H-Technologie jedoch entscheidend zur Energiewende beitragen kann, wird sich das höchstwahrscheinlich zunehmend ändern. Alternativ ist es möglich, dass zukünftig auch andere Steckertypen bidirektionales Laden zulassen werden.
• Die Batterie – oder genauer gesagt der Solarakku – ist das Herzstück des Speichers. Hier wird die Energie aus deiner PV-Anlage mittels ausgeklügelter elektrochemischer Prozesse zwischengelagert. Lange Zeit galten Blei-Akkus als Batteriestandard. Inzwischen verfügen jedoch mehr und mehr Speicher über Akkus auf Lithium-Ionen-Basis (wo die Vor- und Nachteile der jeweiligen Materialien liegen, erfährst du im Kapitel
„Tipps für deinen Speicherkauf“). Ganz gleich, für welchen Typ du dich entscheidest: Hohe Qualität und zuverlässige Funktionalität sind wichtige Eigenschaften einer guten Batterie. So kannst du sie viele Male ent- und wieder beladen. Gleichzeitig solltest du allerdings einkalkulieren, dass du den Akku nach einigen Jahren wechseln musst. Denn selbst die hochwertigsten Batterien verlieren mit der Zeit an Leistungskraft. Der Austausch ist jedoch in der Regel problemlos möglich. Achte am besten schon beim Kauf darauf, ob der Anbieter deiner Wahl besondere Services wie einen Akku-Wechsel im Programm hat.
• Dafür, dass beim Laden alles seine Ordnung hat, sorgt das Batterie-Management-System (BMS). Es überwacht pausenlos die Aktivitäten des Akkus und verfügt über eine Vielzahl von Funktionen, um unter bestimmten Umständen angemessen zu reagieren – beispielsweise wenn der Akku zu überhitzen droht. Außerdem schützt das BMS vor Überladung und regelt den Ladevorgang. Dabei unterscheiden sich die Lademanagementverfahren bei den einzelnen Batterietypen, da diese verschiedene Ansprüche haben. Bei Blei-Akkus ist es beispielsweise wichtig, dass es beim Laden nicht zu schädlichen chemischen Prozessen (sogenannten „Gasungen“) kommt.
Lithium-Ionen-Batterien dagegen müssen optimalerweise schonender und langsamer geladen werden. Beim Entladen wiederum achtet das Batterie-Management-System darauf, dass keine Tiefentladung stattfindet. Das bedeutet, dass der Akku nicht bis unter eine bestimmte Spannung entladen wird.
Dies könnte zu ernsthaften Schäden an der Batterie führen.
Der Schutz vor Tiefentladung ist bei Speichern für Solarstrom besonders wichtig. Denn in sonnenarmen Phasen wird dem Akku mehr Energie entnommen, als durch die PV-Anlage nachgeladen wird. Ohne eine entsprechende Regulierung durch das BMS würde die Grenze der normalen Entladetiefe schnell unterschritten.
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• Ebenfalls essenziell für die Nutzbarkeit des Stromspeichers ist der Wechselrichter, im konkreten Fall der Photovoltaikanlage auch Solarwechselrichter genannt. Er wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Wieso das notwendig ist? Akkus funktionieren mit Gleichstrom, die meisten Haushaltsgeräte benötigen jedoch Wechselstrom. Auch das öffentliche Stromnetz basiert auf Wechselstrom. Möchtest du die elektrische Energie aus deinem Solarstromspeicher ins Netz einspeisen, muss diese vorher entsprechend umgewandelt werden. Aus demselben Grund verfügt auch deine PV-Anlage in der Regel über einen Wechselrichter – außer es handelt sich um eine Inselanlage (ein System, das ausschließlich der eigenen autarken Stromversorgung dient) ohne Anschluss ans öffentliche Netz.
Weil die Solarzellen ebenfalls Gleichstrom produzieren, ist ein Wechselrichter zwischen Anlage und Speicher standardmäßig nicht notwendig.
• Seinem Namen alle Ehre macht der Laderegler. Ergänzend zum BMS reguliert er den Ladestrom und die Ladespannung der Batterie. Dadurch ist gewährleistet, dass der Akku schonend geladen wird und seine Kapazität und Leistung möglichst lange erhalten bleibt. Der Laderegler kommuniziert zwischen der PV- Anlage, dem Speicher sowie den angeschlossenen Endgeräten und unterstützt so das Batterielademanagement.
Wichtige Begriffe rund um den Solarspeicher
Die Funktionsweise eines Stromspeichers ist nüchterne Wissen- schaft und kein Hexenwerk. Trotzdem können technische Details und Zusammenhänge manchmal schwer verständlich sein – vor allem wenn du nicht sonderlich Technik-affin, geschweige denn auf den Gebieten Physik und Chemie bewandert bist. Damit du dich im Dschungel der Fachausdrücke trotzdem gut zurechtfindest, möch- ten wir dir im Folgenden die wichtigsten Begriffe rund um den Solar- stromspeicher erklären.
Wirkungsgrad – wie effizient der Speicher ist
Den Ausdruck „Wirkungsgrad“ hast du vielleicht schon einmal gehört, beispielsweise im Zusammenhang mit Motoren. Ganz allgemein gibt der Wirkungsgrad an, wie effizient ein Gerät die zugeführte Energie umsetzt beziehungsweise nutzt. Beim Stromspeicher bezieht sich der Wirkungsgrad konkret auf die Frage: Wie viel des aus der PV-An- lage eingespeisten Stroms kann anschließend tatsächlich entnom- men werden?
Denn ein gewisser Teil der eingeführten Energie geht während des Speicherprozesses de facto verloren. Genau genommen geht die Energie nicht verloren, Stichwort „Energieerhaltungsgesetz“. Sie wird beim Speichern jedoch in Wärme umgewandelt und steht dir somit nicht mehr als Strom zur Verfügung. Durch die Bank liegt der Wir- kungsgrad von Solarstromspeichern zwischen 70 und 95 Prozent.
Allerdings gilt es hier noch einmal zwischen dem Wirkungsgrad der Batterie und dem Gesamtwirkungsgrad des kompletten Stromspei- chers zu unterscheiden.
Außerdem gibt es noch den Systemwirkungsgrad. Er bezeichnet die Gesamtheit aller für deine PV-Anlage relevanten Wirkungsgrade. Ne- ben dem Wirkungsgrad des Speichers zählt da zum Beispiel auch der Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage selbst mit hinein. Denn nach seiner Umwandlung durchläuft der Sonnenstrom diverse Stationen (beispielsweise Solarmodule, Verkabelung, Wechselrichter). Dabei kommt es ebenfalls zu Verlusten.
WISSENSWERTES
Jeder wünscht sich eine PV-Anlage sowie einen Stromspeicher mit hoher Effizienz. Daher ist der Wirkungsgrad in vielen Fällen ein entscheidendes Kaufargument. Achte aber unbedingt darauf, auf welchen der oben be- schriebenen Wirkungsgrade sich die jeweilige Angabe bezieht!
Zyklenzahl – wie lange der Speicher durchhält
Auch auf den Begriff „Zyklus“ bist du bestimmt schon in anderen Kontexten gestoßen. Das Wort kommt vom lateinischen „cyclus“, das nichts anderes als „Kreis“ bedeutet. Im Falle des Stromspeichers be- zeichnet ein Zyklus jeweils einen Vorgang des Ladens, Speicherns und Entladens der Energie. Hersteller von Stromspeichern und Akkus geben die geschätzte Lebensdauer des jeweiligen Geräts mittels der Anzahl möglicher Zyklen an – der sogenannten Zyklenzahl.
Genau genommen sind damit Vollzyklen gemeint. Das bedeutet: Beim Aufladen wird die vollständige Kapazität der Batterie genutzt und bei der Energieentnahme wird der Akku bis zur maximalen Entladetiefe geleert. Das ist allerdings ein sehr theoretisches Szenario. In der Pra- xis beziehungsweise beim alltäglichen Gebrauch des Speichers kom- men Vollzyklen selten vor. Häufig werden die Stromspeicher nicht in vollem Umfang ausgelastet und es kommt nur zu sogenannten Teil- zyklen. Diese entsprechen nur einem gewissen Anteil der möglichen Vollzyklen. Ein Solarstromspeicher schafft also im Normalfall mehr Teilzyklen als die vom Hersteller angegebenen Vollzyklen (bei moder- nen Geräten beträgt die Lebensdauer etwa 5.000 bis 10.000 Zyklen ).
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Speicherkapazität – wie viel der Speicher speichern kann
Der dritte wichtige Begriff ist die Speicherkapazität. Sie bezeichnet ganz simpel, wie viel Energie dein Solarstromspeicher aufnehmen kann. Während sich bei Wirkungsgrad und Zyklenzahl Pi mal Daumen
„je höher, desto besser“ sagen lässt, ist es bei der Speicherkapazität etwas komplizierter. Denn die optimale Speicherkapazität ist ganz von deiner individuellen Situation und dem Stromverbrauch in deinem Haushalt abhängig.
Kurzgesagt: Hier sind genaue Überlegungen angesagt. Die Kapazität deines Speichers sollte groß genug sein, um den Haushalt von Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang mit Strom versorgen zu können. Gleichzeitig möchtest du unnötige Mehrkosten vermeiden und möglichst viel von der Einspeisevergütung einstreichen. Ist der Speicher zu klein, kann er nicht genügend Energie für die Nacht speichern. Dann heißt es, teuren Strom aus dem öffentlichen Netz hinzukaufen. Ein Beispiel: Du benötigst jeden Monat 300
WISSENSWERTES
Die Zyklenzahl ist nicht der einzige Faktor, der die Lebensdauer deines Stromspeichers beeinflusst. Selbst wenn der Speicher nicht im Einsatz ist, altert der Akku. Das ist ganz natürlich, weshalb du spätestens nach 15 bis 20 Jahren nicht um einen Batteriewechsel herumkommst.
Kilowattstunden (kWh) mehr Strom als dein Speicher liefert. Bei einem Strompreis von 30 Cent pro kWh sind das 90 Euro vermeidbare Mehrkosten.
Warum also nicht einfach gleich ein extragroßes Modell kaufen?
Dann würde der Speicher immer genug Energie „auf Lager“ haben.
Du könntest auf der anderen Seite aber auch nicht mehr so viel Strom ins Netz einspeisen. Bei einer (hypothetischen) Vergütung von 10 Cent pro kWh würden 500 nicht eingespeiste Kilowattstunden einen Verlust von 50 Euro bedeuten.
WISSENSWERTES
Zur groben Orientierung: Ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt verbraucht jährlich ungefähr 4.500 kWh Strom. Eine angemessen Größe für den Speicher sind in einem solchen Fall 4 bis 6 kWh.
Tipps für deinen Speicherkauf
KAPITEL 3
Der erste Schritt zum Kauf eines Solarstromspeichers ist, sich umfassend zu informieren. Mit dem Lesen dieses E-Books bist du genau auf dem richtigen Weg. Damit du auch für den nächsten Schritt – den tatsächlichen Kauf des Speichers – optimal vorbereitet bist, haben wir dir hier noch einmal ein paar hilfreiche Tipps zusammengestellt.
Ermittle den genauen Strombedarf deines Haus- halts!
Wie du aus dem vorangegangenen Kapitel weißt, ist die Wahl der passenden Speicherkapazität wichtig. Dazu solltest du dir anschau- en, wie viel Strom dein Haushalt in den letzten 5 Jahren verbraucht hat. Anhand dieser Zahlen kannst du den jährlichen Durchschnitts- verbrauch errechnen und eine Prognose für die kommenden Jahre er- stellen. Bedenke dabei unbedingt mögliche Entwicklungen, wie zum Beispiel Familiengründung und -zuwachs. Auch zukünftige Anschaf- fungen (beispielsweise ein Elektroauto oder eine neue Heizung) soll- test du in deine Überlegungen miteinbeziehen. Optional kannst du dir bei der Ermittlung deines Strombedarfs Unterstützung durch eine Person mit Fachwissen holen.
Wäge die Größe deines Speichers genau ab!
Auf Grundlage des ermittelten Strombedarfs kannst du die für dich optimale Speicherkapazität wählen – die Nachteile eines unpassend dimensionierten Speichers kennst du ja bereits. Allerdings spielt ne- ben dem Strombedarf auch die Größe (oder besser gesagt Leistungs- fähigkeit) deiner PV-Anlage eine ausschlaggebende Rolle. Als grobe Faustformel gilt: Pro Kilowatt-Peak (der Einheit für die Höchstleis- tung) deiner PV-Anlage sollte der Speicher 1 kWh Kapazität bieten.
Entscheide, ob du AC-Kopplung oder DC-Kopplung bevorzugst!
Du kannst deinen Stromspeicher auf zwei Arten mit deiner PV-Anla- ge koppeln: Entweder auf der Wechselstromseite (AC) oder auf der Gleichstromseite (DC). Beide Möglichkeiten haben sowohl Vor- als auch Nachteile.
• Bei einer AC-Kopplung sind Stromspeicher und PV-Anlage über das Wechselstromnetz des Hauses verbunden. Da die Solar- zellen Gleichstrom produzieren, wandelt der Wechselrichter der Anlage diesen in Wechselstrom um. Anschließend macht der Wechselrichter des Speichers daraus wieder Gleichstrom. Wenn du die gespeicherte Energie im Haushalt anwendest, findet eine erneute Transformation zu Wechselstrom statt. Das sind ganz schön viele Umwandlungen, worunter der Wirkungsgrad leidet.
Allerdings haben AC-gekoppelte Speicher einen entscheidenden Vorteil: Sie werden unabhängig von der PV-Anlage montiert und eignen sich so besonders für die Nachrüstung.
• Speicher mit DC-Kopplung sind dagegen weniger flexibel und kommen vor allem für neue Photovoltaiksysteme infrage. Sie sind auf der Gleichspannungsseite mit der PV-Anlage verbun- den. Der Strom wird erst umgewandelt, wenn du den Speicher entlädst. Das bedeutet weniger Verluste. Außerdem wird nur ein Wechselrichter benötigt. Dadurch sparst du Bauteile, weshalb DC-Speicher weniger Platz beanspruchen. Auch ist die Installa- tion weniger aufwändig. Gleichzeitig gibt es jedoch eine Ober- grenze hinsichtlich der kompatiblen Anlagengröße.
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WISSENSWERTES
Es gibt auch Hybridspeicher. Diese vereinen AC- und DC-Systeme. Dadurch ist kein externer Wechselrichter nötig. Die Photovoltaikmodule sind dabei direkt mit dem Speicher verbunden.
Kenne die Eigenschaften von Blei- und Lithium-Io- nen-Akkus!
Bei modernen Stromspeichern hast du die Wahl zwischen zwei Bat- terietechnologien: Blei- und Lithium-Ionen-Akkus. Wofür du dich entscheidest, hängt von deinen persönlichen Präferenzen ab. Denn beide Technologien haben ihre Vorzüge – und ihre Mankos.
• Blei-Akkus sind der Klassiker der Batteriewelt. Es gibt sie schon seit mehr als einem Jahrhundert, weshalb sie von der Autobatte- rie bis zum Notstromaggregat vielerorts eingesetzt werden. Ent- sprechend einfach kannst du sie auch entsorgen. Darüber hinaus sind Blei-Akkus im Vergleich mit ihren Lithium-Ionen-Konkurren- ten preiswerter. Der Hauptnachteil von Blei-Akkus ist – neben ihrem deutlich höheren Gewicht – die kurze Lebensdauer. Die beträgt häufig weniger als 10 Jahre beziehungsweise etwa 3000 Ladezyklen. Ein Grund dafür sind die hohen Be- und Entladeströ- me. Außerdem nutzen sich Blei-Akkus leichter ab: Entlädst du sie zu mehr als 50 Prozent, schadet das der Batterie. Zur Schonung begrenzt das BMS daher die Energieentnahme auf die Hälfte der Bruttokapazität. Du solltest bei einem Blei-Akku also immer dop- pelt so viel Kapazität als tatsächlich benötigt kaufen. Des Weite- ren brauchen Blei-Stromspeicher eine Zwangslüftung, die even- tuell auftretende Gase abführen kann. Ihr Systemwirkungsgrad beträgt um die 70 Prozent.
• Lithium-Ionen-Akkus erfreuen sich seit einigen Jahren zuneh- mender Beliebtheit. Das kommt nicht von ungefähr: Mit etwa 15 bis 20 Lebensjahren und 7000 Ladezyklen liegt ihre potenzielle Nutzungsdauer weit über der von Blei-Akkus. Auch ihre maxima- le Entladetiefe überzeugt – statt der 50 Prozent von Blei-Akkus sind 80 bis 90 Prozent möglich. Ihr Wirkungsgrad liegt bei 90 Prozent. Und sie weisen eine höhere Energiedichte auf, das heißt, sie können mehr Energie pro Kilogramm Speicher aufnehmen.
Bei gleicher Kapazität sind Lithium-Ionen-Akkus damit leichter und kompakter als ein passendes Pendant aus Blei. Außerdem gelten sie als betriebssicher und unkompliziert in der Installation.
Wo liegt also genau der Nachteil dieser Akku-Technologie? Lithi- um-Ionen-Akkus sind deutlich teurer als Blei-Batterien. Aller- dings fällt ihr Preis kontinuierlich. Je weiter die Technologie sich verbreitet, desto günstiger werden Lithium-Ionen-Akkus in der Zukunft sein. .
WISSENSWERTES
Lithium-Ionen-Akkus unterteilen sich noch einmal in verschiedene Techno- logien, zum Beispiel Lithium-Eisphosphat (LFP), Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NCM) oder Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA). Die- se unterscheiden sich im Detail hinsichtlich ihrer Sicherheit, Schnelllade- fähigkeit und Energiedichte.
Überlege, ob du den Strom einphasig oder drei- phasig speichern möchtest!
AC und DC sind nicht das einzige Unterscheidungskriterium bei Strom. Die Anzahl der Phasen ist ebenfalls relevant. Denn in
Deutschland fließt im öffentlichen Netz dreiphasiger Wechselstrom.
Das bedeutet: Es fließen drei einzelne Ströme, die zueinander leicht versetzt sind. Dadurch ist der Strom stärker – umgangssprachlich wird dreiphasiger Wechselstrom daher (fälschlicherweise) als Stark- strom bezeichnet.
Der starke Dreiphasenwechselstrom macht vor allem an Orten mit hohem Energieanspruch Sinn, zum Beispiel in Industrieanlagen oder Transportsystemen. Im durchschnittlichen Haushalt benötigt hinge- gen höchstens der Herd derart starken Strom. Normale Haushalts- geräte begnügen sich mit dem schwächeren einphasigen Strom.
Du solltest also abwägen, ob du die elektrische Energie aus deiner PV-Anlage einphasig oder dreiphasig speichern möchtest.
Für den Großteil der Privatpersonen reicht die einphasige Speiche- rung aus. Die technische Umsetzung ist einfacher und günstiger. Ist deine Photovoltaikanlage besonders groß und leistungsstark oder möchtest du mehrere energieintensive Geräte betreiben, kommt dagegen die dreiphasige Speicherung infrage. Lass dich am besten von jemandem mit Expertenwissen bei dieser Entscheidung beraten
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Investiere in Qualität und profitiere von einer lan- gen Lebensdauer!
PV-Anlagen können viele Jahre und sogar mehrere Jahrzehnte zu- verlässig arbeiten. Im besten Fall möchtest du deinen Stromspeicher in dieser Zeit nicht – oder zumindest möglichst selten – austau- schen müssen. Es lohnt sich daher, von vornerein etwas mehr Geld auf den Tisch zu legen. Natürlich bedeutet teurer nicht immer bes- ser. Aber viele namhafte Hersteller verkaufen ihre Speicher mit einer Garantie, die eine lange Haltbarkeit und Lebensdauer verspricht.
Achte am besten beim Kauf auf die verbindlichen Produktverspre- chen der Hersteller. So findest du nicht nur einen möglichst effizien- ten und hochqualitativen Stromspeicher – sondern auch einen, der sich dauerhaft rentiert.
WISSENSWERTES
Kannst du dir einen hochqualitativen Stromspeicher mit der von dir ge- wünschten Kapazität nicht leisten, kann ein Billigkauf verlockend sein.
Davon ist jedoch dringend abzuraten. Nimm für den Anfang lieber einen kleineren, aber dafür zuverlässigen Qualitätsmodell. Wenn es deine finan- zielle Situation später erlaubt, kannst du immer noch aufrüsten.
Informier dich über die Zusatzleistungen von Händlern und Handwerkern!
Bei einem Stromspeicher von hoher Qualität sollten Reparaturen vergleichsweise selten nötig werden. Dennoch kann selbst das beste Gerät durch äußere Umstände oder ungünstige Zufälle zu Schaden kommen. Aber auch abseits dessen solltest du deinen Speicher re- gelmäßig von Profis warten lassen. In diesen Fällen ist es gut, wenn du nicht tief in die Tasche greifen musst. Viele Händler bieten beim Kauf eines Stromspeichers Zusatzleistungen an, die über die bloße Installation hinausgehen. Und auch spezialisierte Handwerksbetrie- be haben oft Angebote wie langzeitige Wartungsverträge im Pro- gramm. Halte nach derartigen Serviceversprechen Ausschau und be- zieh diese in deine Kaufentscheidung mit ein.
Neubau und Nachrüstung eines
Stromspeichers
KAPITEL 4
Sei es aus Versäumnis, fehlendem Bewusstsein oder aus finanziel- len beziehungsweise Platzgründen: Nicht immer wird ein Strom- speicher direkt beim Neubau einer Photovoltaikanlage installiert.
Das ist nicht schlimm. Denn im Normalfall ist es kein Problem, ein Solarstromsystem nachträglich mit einem Speicher auszustatten.
Vorteilhafter ist es jedoch, die PV-Anlage direkt mit Speicher zu pla- nen.
Was ein Stromspeicher für deinen Haushalt be- deutet
Viele Betreiber(innen) von privaten PV-Anlagen haben beim Neubau ihres Systems den Stromspeicher gar nicht auf dem Schirm. Der eine Teil weiß gar nicht, dass es diese Möglichkeit gibt. Dem anderen ist oft nicht klar, wie immens der Unterschied mit einem solchen Gerät ist.
Stromspeicher bedeuten Unabhängigkeit
Denn du machst dich noch unabhängiger vom öffentlichen Strom- netz: Statt durchschnittlichen 30 Prozent ohne Speicher, beziehst du mit einem Speicher im Schnitt 50 Prozent deines Stroms aus Solar- energie. Bei einem beispielhaften Verbrauch von 4000 kWh im Jahr sind das ganze 2000 kWh.
WISSENSWERTES
Ohne Speicher gelangt deine überschüssige Solarenergie ins öffentliche Stromnetz. Aus wirtschaftlicher Sicht zahlt sich ein Speicher vor allem dann aus, wenn die Einspeisevergütung niedriger ist als dein Strompreis.
Neben dem finanziellen Aspekt (bei einem Preis von 30 Cent pro Kilo- wattstunde können in unserem Beispiel jedes Jahr 600 Euro gespart werden) ist auch der Faktor „Klimaschutz“ ein zusätzlicher Motivator.
Denn je mehr Energie aus deiner PV-Anlage du nutzen kannst, des- to höher ist dein persönlicher Ökostrom-Anteil. Es lohnt sich also in jedem Fall, bei der Planung einer Photovoltaikanlage von vornerein einen Stromspeicher zu berücksichtigen.
Montage des Speichers
Einen Stromspeicher möglichst früh miteinzuplanen, ist aus einem weiteren Grund empfehlenswert: Die Geräte benötigen viel Platz.
Zwar gibt es sie in verschieden großen Ausführungen und in den meisten Fällen gibt es auch passende Lösungen für eine nachträgli- che Integration. Bei einer vorausschauenden Planung kannst du dem Speicher aber von Anfang an den optimalen Standort zuweisen.
WISSENSWERTES
Der Speicherpass ist ein Dokument, in dem die Kenndaten (beispielsweise Batteriesystem und Anschlussart) deines Stromspeichers stehen. Außer- dem kann der/die Installateur(in) hier Angaben zur Einrichtung festhalten und so spätere Eingriffe erleichtern. Die Ausstellung des Speicherpasses ist nicht verpflichtend und kann ausnahmslos nur vor der Inbetriebnahme des Speichers erfolgen.
Ausmaße und Gewicht bedenken
Mach dir Gedanken, wo der Speicher nicht im Weg steht und sich ästhetisch perfekt einfügt (wobei das natürlich eher zweitrangig ist).
Durch Abmessungen findest du heraus, wo überhaupt Platz für das Gerät ist.
Vergiss dabei nicht, dass neben den Maßen auch das Gewicht eines Stromspeichers beträchtlich ist. Der Boden, auf dem das Gerät steht, sollte stabil sein und die Schwere des Speichers problemlos aus- halten können. Ein gern gewählter Standort ist der Keller oder der Hausanschlussraum in der Nähe des Zählerschranks. Grundsätzlich kommen aber auch andere Räume infrage, beispielsweise die Garage.
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Installation nur von Profis durchführen lassen
Speicher kaufen, einstöpseln und fertig? Ganz so einfach ist es leider nicht. Von der Planung über den Transport bis hin zur Montage ist die Installation eines Stromspeichers nichts für Laien. Hol dir professio- nelle Unterstützung und lass deinen Speicher unbedingt von Spezia- list(inn)en liefern und anschließen.
Denn mit dem reinen Aufbau des Speichers ist es nicht getan – ge- gebenenfalls sind technische Anpassungen notwendig, zum Beispiel der Austausch des Wechselrichters deiner PV-Anlage. Idealerweise findest du einen Fachbetrieb, der über die Montage hinaus auch War- tungsverträge anbietet und dir einen Speicherpass ausstellt.
Was es bei der Nachrüstung zu bedenken gilt
Entscheidest du dich erst nachträglich für einen Stromspeicher, brauchst du dir keine Sorgen zu machen: An der Photovoltaikanlage selbst fallen normalerweise keine Änderungen an. Dennoch gibt es ein paar Punkte, an die du bei der Nachrüstung denken solltest.
Wähle ein Modell mit passenden Standortvoraussetzungen!
Wenn du deine PV-Anlage nachträglich um einen Stromspeicher er- weiterst, kannst du eventuell nicht ganz so frei über dessen Standort entscheiden. Ermittle, wo in deinem Gebäude welches Speicherge- wicht und welche Speichermaße möglich sind. Anschließend kannst du auf dieser Grundlage verschiedene Modelle und Hersteller ver- gleichen.
Stimme den Speicher auf die Größe deiner Photovoltaikanlage ab!
Dein Speicher sollte ebenso kosten- wie energieeffizient sein. Darum ist es wichtig, dass das Gerät hinsichtlich Kapazität, Wirkungsgrad und Co zu deiner PV-Anlage passt. Bei der Wahl des für dich richtigen Modells ist der Stromertrag der Anlage ebenso wichtig wie dein per- sönlicher Stromverbrauch.
WISSENSWERTES
Mehr zum Zusammenhang zwischen Größe deiner PV-Anlage und deines Stromspeichers erfährst du im Kapitel „Wichtige Begriffe rund um den So- larspeicher“.
Beachte die Vor- und Nachteile von AC- und DC-Kopplung
Bei der Nachrüstung stellt sich zwangsläufig die Frage: Verbindest du deinen neuen Speicher gleichstromseitig (DC) oder wechselstromsei- tig (AC) mit der PV-Anlage? Eine DC-Kopplung ist auch bei der Nach- rüstung prinzipiell möglich. Allerdings sind hierbei oft Anpassungen wie der Tausch des Wechselrichters nötig und das Fehlerrisiko ist höher. Empfehlenswerter sind Geräte mit AC-Kopplung. Da sie un- abhängig von der PV-Anlage funktionieren, können sie problemlos in bestehende Systeme integriert werden.
WISSENSWERTES
Weitere Hintergründe zu AC- und DC-Kopplung erfährst du im Kapitel
„Tipps für deinen Speicherkauf“.
Wartung eines Stromspeichers
KAPITEL 5
Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser – diese Weisheit gilt auch bei Stromspeichern. Vor allem qualitative Modelle sind in der Regel wartungsarm. Dennoch solltest du deinen Speicher einmal im Jahr von einer Fachkraft durchchecken lassen. Betreibst du den Solar- speicher gewerblich, bist du dazu sogar verpflichtet.
So sieht eine Wartung aus
Bei der Wartung wird der Speicher auf seine Funktionstüchtigkeit kontrolliert. Dazu überprüft die Fachkraft unter anderem:
• den allgemeinen Zustand: Sind Beschädigungen sichtbar? Besteht ein Risiko durch Feuchtigkeit, Verschmutzungen oder Staubabla- gerungen? Befinden sich Warn- und Hinweisschilder an ihrer vor- gesehenen Position?
• die Sicherheit: Sitzen alle Abdeckungen und Verbindungen? Sind Schutzmaßnahmen weiterhin aktiv? Gibt es Schwachstellen?
• die Umgebung: Sind die Umgebungsbedingungen (beispielsweise die Temperatur) nach wie vor optimal? Reicht die Belüftung aus?
• die generelle Funktionsfähigkeit: Arbeitet das System erwartungs- gemäß? Laufen Datensicherung und Dokumentation zuverlässig?
Müssen Funktionen geupdatet oder neue Vorschriften umgesetzt werden?
• der Status der Batterie: Sind Widerstand und Spannung angemes- sen? Entspricht die Kapazität den Erwartungen? Ist die Tempera- tur normal?
Zur Kontrolle führt die Fachkraft verschiedene Tests und Messungen durch. Besonders bei modernen Modellen können viele Informatio- nen durch das Auslesen des Datenspeichers gewonnen werden.
WISSENSWERTES
Die Wartung muss von einem entsprechend zertifizierten Profi durchge- führt werden. Oft kannst du beim Kauf eines Stromspeichers einen War- tungsvertrag abschließen.
Was du über die Batterie wissen solltest
KAPITEL 6
Je länger ein Stromspeicher im Einsatz ist, desto mehr rentiert er sich. Wie bei allen technischen Geräten, kann jede der Komponen- ten mit der Zeit verschleißen. Wirklich ausschlaggebend für die Funktionsfähigkeit des Speichers ist jedoch die Lebensdauer der Batterie. Abhängig von Modell und Hersteller kann sie 5 bis 15 Jah- re betragen.
Zusammenhang von Ladezyklen, Entladetiefe und Lebensdauer
Wie lange deine Batterie durchhält, wird beeinflusst von der Ent- ladetiefe, der Ladegeschwindigkeit und der Anzahl der Lade- und Entladezyklen. Dabei verhält sich jedes Modell anders. Damit du die Herstellerangaben zur Handhabung deines Speichers optimal be- rücksichtigen kannst, solltest du die beiden folgenden Begriffe ken- nen::
• DoD (Depth of Discharge): Dieser Wert beschreibt die Entladetie- fe (auch als Entladungsgrad bezeichnet) deines Stromspeichers.
Ein DoD-Wert von 100 Prozent bedeutet, dass der Speicher kom- plett leer ist. 0 Prozent dagegen stehen für einen vollen Speicher.
• SoC (State of Charge): Andersherum ist es beim SoC-Wert, der den Ladezustand wiedergibt. Hier bedeuten 100 Prozent, dass der Speicher voll ist. 0 Prozent entsprechen einem leeren Spei- cher.
Entladetiefe eines Stromspeichers
Inwiefern sind diese Angaben für die Lebensdauer deines Speichers relevant? Dazu ein Beispiel: Im Datenblatt des Herstellers ist die Le- bensdauer des Stromspeichers mit 10.000 Zyklen bei 80 Prozent DoD angegeben. Das bedeutet, der Speicher sollte die DoD-Grenze von 80 Prozent nicht überschreiten. Er darf also nie komplett ent- laden werden und sollte immer über eine Restladung von 20 Prozent verfügen. Nur so kann er seine Lebensdauer von 10.000 Zyklen er- reichen. Hat der Stromspeicher beispielsweise eine Bruttospeicher- kapazität von 5 kWh sind lediglich 4 kWh praktisch nutzbar.
Tiefenentladung unbedingt vermeiden
Im Schnitt solltest du maximal 50 bis 90 Prozent der gespeicherten Energie in einem Entladevorgang entnehmen. Wird die vom Hersteller angegebene Entladetiefe unterschritten, kommt es zur sogenannten Tiefenentladung. Die kann dem Akku schaden und seine Lebensdau-
er verringern. Das Batterie-Management-System sorgt jedoch dafür, dass es nicht so weit kommt.
Du musst dir übrigens keine Sorgen machen, dass nach Ablauf der angegebenen Zyklen einfach Schluss ist: Der Speicher funktioniert auch nach der angegebenen Zyklenzahl noch, seine Kapazität nimmt lediglich ab.
WISSENSWERTES
Außerdem spielt auch die Art der Batterie beziehungsweise das verwen- dete Material eine Rolle: Dieses unterliegt ganz natürlichen Alterungspro- zessen, die mit der kalendarischen Lebensdauer angegeben werden..
C-Rate bezeichnet als Leistungsfaktor
Eine weitere wichtige Angabe ist die sogenannte C-Rate, auch als C- Koeffizient bekannt. Die C-Rate spiegelt die Entladeleistung und die maximale Ladeleistung deines Stromspeichers wider. Das heißt, sie gibt an, wie schnell der Speicher in Relation zu seiner Kapazität ent- laden und wieder vollgeladen wird.
Wie die C-Rate zu verstehen ist
Ein Koeffizient von 1C bedeutet: Die Batterie kann innerhalb einer Stunde komplett be- oder entladen werden. Eine niedrigere C-Ra- te steht für eine längere Dauer. Ist der C-Koeffizient größer als 1, braucht der Speicher weniger als eine Stunde.
Mithilfe dieser Angabe kannst du Batterien vergleichen und zuver- lässig für Lastspitzen (beispielsweise durch energieintensive Haus- haltsgeräte wie Waschmaschinen und Trockner) planen.
Stromspeicher fachgerecht
entsorgen
KAPITEL 7
Selbst bei umsichtiger Nutzung und guter Pflege wirst du dich ir- gendwann von deinem Solarstromspeicher verabschieden – be- ziehungsweise ihn ersetzen – müssen. Dann stellt sich die Frage:
Wohin mit dem Altgerät?
Ressourcen umweltfreundlich wiederverwenden
In den 2010er-Jahren gab es einen regelrechten Stromspeicher- Boom, der weiter anhält. Die ordnungsgemäße Entsorgung der Ge- räte wird daher in den kommenden Jahren ein immer wichtigeres Thema.
Zumal die Speicher wertvolle Metalle enthalten, die nach Lebensende des Speichers noch Verwendung finden können. Dein erster Gedanke wäre jetzt vielleicht, den ausgedienten Speicher zum örtlichen Wert- stoffhof zu bringen. Doch das ist leider falsch.
Händler und Hersteller in der Verantwortung
Denn Solarstromspeicher fallen unter das seit 2009 gültige Batterie- gesetz. Dieses nimmt Verkäufer und Produzenten in die Pflicht: Der Händler, bei dem du dein Gerät erworben hast, muss dieses später auch zurücknehmen. Er gibt den alten Speicher wiederum an den Hersteller weiter, der sich um die eigentliche Entsorgung kümmert.
Dabei ist der Begriff „Hersteller“ nicht immer wörtlich gemeint: Als Hersteller gilt, wer das Gerät in den deutschen Markt eingeführt hat.
Dazu zählen beispielsweise auch Importeure oder Installationsbe- triebe.
WISSENSWERTES
Alternativ kannst du auch eine Entsorgungsfirma mit der Beseitigung dei- nes Speichers beauftragen. In diesem Fall bleiben die Kosten jedoch an dir hängen. Der Weg über den Händler ist daher unbedingt zu empfehlen.
Autarke Ener- gieversorgung mit Speicher und PV-Anlage
KAPITEL 8
Im Kapitel „Was ein Stromspeicher für deinen Haushalt bedeutet“
haben wir das Thema Autarkie bereits kurz angerissen. Aber was bedeutet Autarkie im Zusammenhang mit Photovoltaik genau? Und wie kannst du sie erreichen?
Hundertprozentige Unabhängigkeit ist selten
Autarkie in der Stromversorgung heißt, dass du dich unabhängig vom öffentlichen Netz machst. Je autarker du deinen Haushalt versorgst, desto mehr Strom kommt aus deiner PV-Anlage und umso weniger von den gängigen Energielieferanten. Der Idealfall ist ein Autarkie- grad von 100 Prozent: Du bist dann komplett unabhängig in Sachen Strom. In der Praxis ist es für private Haushalte jedoch kaum möglich, diesen Grad zu erreichen.
Schwierige technische und meteorologische Bedingungen
Einerseits bräuchtest du dafür eine sehr große Anlage. Und den Platz haben die wenigsten. Zum anderen lässt sich nicht exakt voraus- sagen, wann du mit wie viel Solarenergie rechnen kannst. Denn das hängt vom Wetter, von der Einstrahlung und von den Tages- und Jah- reszeiten ab – Faktoren, die ab einem gewissen Punkt unberechen- bar sind.
Völlige Unabhängigkeit vom Netzbetreiber ist daher eher die Ausnah- me als die Regel. Und so sind die meisten der privaten Anlagenbetrei- ber(innen) weiterhin darauf angewiesen, einen Teil ihres Haushalts- stroms aus dem öffentlichen Stromnetz zu beziehen.
Kombination aus PV-Anlage und Speicher
Trotzdem macht eine Photovoltaikanlage einen gewaltigen Unter- schied. Schon ein Autarkiegrad von 30 Prozent schlägt sowohl finan- ziell als auch klimatechnisch deutlich zu Buche.
WISSENSWERTES
PV-Anlagen, die einen Autarkiegrad von 100 Prozent erreichen, werden auch als „Inselanlagen“ oder „Off-grid-Systeme“ bezeichnet – ihre Unab- hängigkeit steckt damit schon in ihrem Namen. Du findest die größeren Versionen solcher Anlagen in der Regel an abgelegenen Orten, wie zum Beispiel Berghütten. Doch auch in der „Zivilisation“ gibt es Inselanlagen.
Nämlich überall dort, wo nur kleine Strommengen gebraucht werden und die Verkabelung im Verhältnis zu aufwändig wäre: Beispielsweise bei Parkautomaten oder Elektrozäunen.
Erreiche das Maximum an Autarkie
Mit einer leistungsfähigeren Anlage schaffst du sogar noch mehr.
Und mit einem Stromspeicher kannst du deine Stromversorgung in höchstem Maß autark machen: Aus 30 Prozent werden mit Speicher schnell 50 Prozent.
Denn die erwähnte Unberechenbarkeit von Wetter und Co ist dann kaum noch ein Problem. Dadurch dass der Speicher Strom aus „bes- seren Zeiten“ gespart hat, kann er derartige Energiedefizite spielend überbrücken. So bist du noch weniger auf das öffentliche Stromnetz angewiesen. Gleichzeitig hat dein Haushalt stets genügend Energie zur Verfügung – und kann sich auf eine stabile Versorgung verlassen.
WISSENSWERTES
Der Strombedarf deines Haushalts wird zuerst über die Solarenergie ge- deckt. Nur wenn der Strom aus deiner PV-Anlage nicht mehr reicht, be- ziehst du Energie aus dem öffentlichen Netz. Du kannst deinen Autarkie- grad also selbstständig weiter erhöhen, indem du deinen Stromverbrauch reduzierst. Achte dazu beispielsweise auf dein individuelles Nutzerverhal- ten und setze bevorzugt energiesparende Geräte ein.
Du möchtest mehr darüber wissen? Dann lade dir jetzt unseren ultimati- ven Guide zum Thema Energie sparen herunter.
Von Anfang an autark
Du kannst deine Photovoltaikanlage in der Regel auch nachträglich mit einem Stromspeicher ausstatten. Es lohnt sich jedoch bei Neu- anlagen, von vornerein mit einem Speicher zu planen. So können An- lage und Speicher optimal aufeinander abgestimmt werden. Außer- dem fallen die Montagekosten geringer aus – schließlich muss der Installationsbetrieb nur einmal anrücken.
Und auch hinsichtlich der Autarkie hast du einen entscheidenden Vorteil: Mit Speicher kannst du deine PV-Anlage von Tag 1 an so effi- zient und umweltfreundlich wie möglich nutzen.
Warum
Stromspeicher gut für Klima &
Umwelt sind
KAPITEL 9
Statt auf fossile Brennstoffe setzt eine Photovoltaikanlage auf die Energie der Sonne. Im Gegensatz zu endlichen Ressourcen wie Öl, Kohle und Gas wird uns die Sonnenkraft noch ein paar Milliarden Jahre zur Verfügung stehen. Eine PV-Anlage allein ist daher schon ein gewaltiges Plus für deine persönliche Umweltbilanz. Und mit einem Speicher verbesserst du deinen ökologischen Fußabdruck zusätzlich.
CO2 sparen dank Stromspeicher
Dein Speicher bewahrt den Strom aus deiner PV-Anlage auf, bis du ihn benötigst. Dadurch schöpfst du das gesamte Potenzial deiner Anlage aus – und reduzierst deinen Energiebedarf aus dem öffentli- chen Netz auf ein Minimum.
Außerdem kann der Speicher helfen, deine CO2-Emissionen zu ver- ringern. Allerdings spielt hier die Wahl des Geräts eine entscheiden- de Rolle. Denn auch wenn Solarstrom (und seine Speicherung) mehr oder weniger CO2-frei ist, so entstehen doch bei der Herstellung des Speichers Emissionen. Daher ist es wichtig, dass du ein effizientes Modell wählst. Die können im Jahr bis zu 35 Kilogramm CO2 einspa- ren und ihre Produktionsemissionen wieder ausgleichen.
Ein wirklich nachhaltiger Stromspeicher mit CO2-Einsparpotenzial erfüllt die folgenden Voraussetzungen:
• Er weist beim Laden, bei der Stromabgabe sowie im Stand-by- Modus wenig Verluste auf.
• Er ist möglichst lange in Betrieb.
• Er erreicht sowohl beim Laden als auch beim Entladen einen Wir- kungsgrad von über 95 Prozent.
Solarspeicher unterstützen die Energiewende
Dass sich etwas an unserer Energienutzung ändern muss, wird vor dem Hintergrund des Klimawandels immer deutlich. Zur dringend notwendigen Energiewende kann Photovoltaik entscheidend beitra- gen. Dennoch geht ihr Siegeszug eher langsam vonstatten. Einer der Hauptgründe: Wie auch die Windkraft liefert Photovoltaik unregel- mäßig Energie.
Mit einem Stromspeicher bringst du sozusagen Regelmäßigkeit in deine Solarenergieversorgung. Denn der Speicher stellt dir auch PV- Strom zur Verfügung, wenn deine Solaranlage gerade nicht genug Energie produziert. Dadurch hilfst du, erneuerbare Energien wie So- larstrom nach vorne zu bringen und als praktikable Versorgungsal- ternative zu etablieren.
Speicher als Mittel der dezentralen Energieversor- gung
Darüber hinaus sind Stromspeicher auch ein essenzieller Faktor bei der Dezentralisierung der Energieversorgung. Was ist damit gemeint?
Bei der zentralen Energieversorgung stammt sämtlicher Strom aus einer Quelle, beispielsweise einem Großkraftwerk. Dezentrale Ener- gieversorgung hingegen bedeutet, dass der Strom aus mehreren kleinen Anlagen kommt. Diese sind über größere Gebiete verteilt und befinden sich in der Nähe des Verbrauchsortes (beispielsweise einem Wohngebiet). Dabei ist die Stromproduktion genau auf den Energie- bedarf der Verbraucher(innen) ausgelegt.
Stromspeicher helfen, den dezentral erzeugten Strom in der unmit- telbaren Umgebung verfügbar zu machen. Im kleinen Maßstab er- höhen sie die Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz. Das ist besonders für Dörfer oder abgelegene Regionen wichtig, sichert es doch auch die Stabilität der Energieversorgung. Im großen Rahmen (beispielsweise in Form von Speicherkraftwerken) machen Strom- speicher die Errichtung von Stromtrassen überflüssig – das schont die Natur und ist in höchstem Maß umweltfreundlich.
Vorteile eines Stromspeichers
KAPITEL 10
Wenn du die letzten Seiten aufmerksam gelesen hast, dürfte dir inzwischen klar sein: Ein Stromspeicher ist eine lohnenswerte und sinnvolle Ergänzung für jede Photovoltaikanlage. Um das noch ein- mal deutlich zu machen, haben wir dir hier die drei Hauptvorteile von Solarstromspeichern zusammengefasst.
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Du erhöhst deinen Eigenverbrauch und senkst deine Stromkosten Ohne Stromspeicher wandert deine überschüssige PV-Energie ins Stromnetz. Zu sonnenarmen Zeiten musst du dagegen Strom aus dem öffentlichen Netz hinzukaufen. Da die Einspeisevergütung sinkt und die Strompreise steigen, geht diese Rechnung nicht zu deinen Gunsten auf.
Mit einem Solarstromspeicher kannst du das Maximum deines So- larstroms selbst nutzen. Damit verbesserst du deine Umweltbilanz und freust dich über eine niedrigere Stromrechnung.
Du machst dich unabhängig von der öffentlichen Energieversor- gung
Eine PV-Anlage allein macht die Stromversorgung deines Haushalts schon ein ganzes Stück autarker. Ein Speicher verbessert den Grad deiner Unabhängigkeit aber noch einmal erheblich. Das ist nicht nur aus finanzieller oder klimatechnischer Sicht ein Gewinn: Du kannst so sichergehen, dass dein Strom wirklich grün ist, und brauchst dich nicht wegen schwankender Energiepreise sorgen.
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Außerdem bist du durch eine hohe Autarkie besser gegen Strom- ausfälle gewappnet: Eine am Speicher angebrachte Steckdose kann in solchen Fällen Notstrom liefern. Und wenn das öffentliche Netz zusammenbricht, kann ein Speicher die Hausstromversorgung ohne merkliche Unterbrechung aufrechterhalten.
Du tust etwas für Klima und Umwelt
Ein beträchtlicher Teil des deutschen Stroms stammt nach wie vor aus nicht-regenerativen Energiequellen. Bei der Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen entsteht das klimaschädliche Treibhaus- gas CO2 – nach aktuellem Stand der Wissenschaft die Hauptursa- che für die globale Erwärmung.
Photovoltaik dagegen nutzt die Energie der Sonne zur Stromerzeu- gung. Je mehr Solarstrom du nutzt, desto stärker verbesserst du deinen eigenen CO2-Fußabdruck. Ein Stromspeicher hilft dir dabei.
Da die Geräte auf lange Lebensdauer von 5 bis 15 Jahre ausgelegt sind, ist ein Austausch nur selten notwendig – ebenfalls ein eindeu- tiges Plus für die Umwelt.
WISSENSWERTES
Stromspeicher sind vielfältig einsetzbar. Neben typischen Haushaltsgerä- ten wie Waschmaschine, Fernseher oder Rasenmäher können sie auch Wärmepumpen mit elektrischer Energie versorgen. Wärmepumpen sind besonders nachhaltige Heizanlagen – mehr dazu erfährst du in unserem ultimativen Guide zur Wärmepumpe.
Kosten & Förde- rungsmöglich-
keiten für Strom- speicher
KAPITEL 11
Für viele potenzielle Käufer(innen) von Solarstromspeichern stehen die Vorteile des Geräts außer Frage – schließlich sind die kaum von der Hand zu weisen. Hemmschuh ist für die meisten eher der durch- aus stattliche Preis. Doch der sollte dich nicht davon abhalten, über den Kauf eines Stromspeichers nachzudenken. Denn es gibt inzwi- schen mehr als eine Fördermöglichkeit für die Geräte..
Der Preis eines Solarstromspeichers
Mit Anschaffungskosten zwischen 5.000 und 30.000 Euro ist ein Stromspeicher nicht unbedingt ein Schnäppchen. Hinzu kommen Montagekosten, die sich im Bereich von 900 bis 3.500 Euro bewe- gen. Zumindest theoretisch solltest du auch noch Wartungskosten bedenken. In der Praxis spielen diese aber nur eine untergeordnete Rolle, da Stromspeicher als wartungsarm gelten. Und viele Händler und Installationsbetriebe bieten langfristige Wartungsverträge an, mit denen die Instandhaltungskosten überschaubar bleiben.
Faktoren für den Preis eines Stromspeichers
Oft kannst du dir im Zuge deines Kaufs auch günstige Angebote für die Installation sichern. Die größte Ausgabe stellen somit die Kosten für das Gerät selbst dar. Aber wie kommt es zu der großen Spann- weite? Immerhin besteht zwischen 5.000 und 30.000 Euro eine Dif- ferenz von 25.000! Der Preis für einen Photovoltaik-Speicher hängt von verschiedenen Faktoren ab:
• Die Kapazität: Je leistungsstärker, desto teurer – das gilt wie bei den meisten technischen Geräten auch beim Stromspeicher.
Deshalb ist es auch besonders wichtig, dass du vorm Kauf deinen tatsächlichen Speicherbedarf ermittelst. So findest du ein Gerät, das in Sachen Größe und Preis gleichermaßen zu deinen Bedürf- nissen passt.
• Der Batterietyp: Der Solarakku ist das Herzstück des Batterie- speichers. Dementsprechend beeinflusst die Art des Akkus auch maßgeblich den Gerätepreis. In der Regel sind Lithium-Ionen-Ak- kus in der Anschaffung günstiger als ihre Pendants auf Blei-Basis – allerdings ist ihre Lebensdauer im Schnitt länger.
• Die Ausstattung: Moderne Speicher bieten zusätzliche Features und Funktionen. Manchmal handelt es sich dabei eher um Spiele- reien aus der Kategorie „nice to have“. Oftmals sorgen bestimmte Komponenten jedoch für ein besonderes Maß an Effizienz, stei- gern die Betriebssicherheit und erleichtern die Wartung signifi- kant. Die Frage „Was soll mein Speicher können?“ ist also durch- aus eine Überlegung wert.
• Die Qualität:Selbstverständlich bedeuten hohe Kosten nicht automatisch hohe Qualität. Grundsätzlich ist es jedoch so, dass hochwertige Technik ihren Preis hat. Umgekehrt lässt sich daher durchaus sagen: In Billiggeräten findest du mit starker Wahr- scheinlichkeit keine erstklassigen Komponenten – Ausnahmen bestätigen hier die Regel. Mit etwas Glück bekommst du aber auch Markenmodelle zu günstigen Preisen, beispielsweise bei Abverkäufen oder nach Einführung einer neuen Gerätegeneration.
Achte auf die Preise pro gespeicherter Kilowattstunde
Mit wachsender Nachfrage wächst auch das Angebot auf dem Markt.
Es lohnt sich daher, die Speicher verschiedener Hersteller zu verglei- chen. Überlege dir vorab, was dir besonders wichtig ist und verglei- che auf dieser Grundlage die technischen Daten und Kennzahlen der einzelnen Modelle.
Auf einen Wert solltest du dabei besonders ein Auge haben: Den Preis pro gespeicherter Kilowattstunde. Den geben die wenigsten Hersteller an. Du kannst ihn jedoch ganz einfach selbst errechnen.
Nutze dafür diese Formel:
Anschaffungspreis ÷ (Speicherkapazität x Zyklenzahl x Entladetiefe x Wir- kungsgrad)
Beispiel: Ein Speicher mit einer Kapazität von 10 Kilowattstunden kostet 15.000 Euro (Installationskosten miteingerechnet). Er schafft 10.000 Ladezyklen bei einer Entladetiefe von 90 Prozent und einem
Systemwirkungsgrad von 95 Prozent.
Deine Rechnung sähe dann so aus:
15.000 ÷ (10 x 10.000 x 0,9 x 0,95) = 0,1754
Das Ergebnis ist der Preis pro gespeicherter Kilowattstunde in Euro.
In Cent umgerechnet würde jede Kilowattstunde mit unserem Bei- spielspeicher 17,54 Cent kosten. Dieser Preis ist vergleichsweise niedrig. Bei teuren Anlagen kannst du auf bis zu 60 Cent kommen. Al- lerdings sinken die Anschaffungskosten für Stromspeicher, während ihre Leistungsfähigkeit zunimmt. Dadurch wird der Preis pro gespei- cherter Kilowattstunde langfristig niedriger werden.
Förderungen für deinen Stromspeicher
Du bist vom Konzept des Stromspeichers überzeugt, aber es fehlt dir an finanziellen Mitteln? Keine Sorge: Wie wichtig Speicher für die Energiewende sind, hat auch die Politik erkannt. Neben Forschungs- projekten rund um Speichertechnologie unterstützt sie auch private Haushalte in Sachen PV-Speicher. Inzwischen gibt es diverse Förder- möglichkeiten für Stromspeicher und gleich mehrere Institutionen, die deine Anschaffung nur allzu gern bezuschussen.
Und auch die Privatwirtschaft hat die Sinnhaftigkeit der Speicher- Förderung erkannt. Einzelne Energieunternehmen bezuschussen deinen Kauf. Oder besser gesagt: Sie gewähren einen Rabatt. Denn Bedingung ist in der Regel, dass du den Speicher auch bei ihnen (oder ihren Kooperationspartnern) kaufst.
Die Zukunft des Stromspeichers
KAPITEL 12
Das Kaufverhalten deutscher Photovoltaikbetreiber(innen) spricht Bände: Stromspeicher sind nicht nur auf dem Vormarsch, sondern längst angekommen in der Realität der autarken Energieversor- gung. Sie werden immer beliebter und „normaler“. Das wird sich so schnell auch nicht ändern. Im Gegenteil: Denn für Privatperso- nen wie Unternehmen, Kommunen und nicht zuletzt den Staat sind Stromspeicher eine Chance für eine erfolgreiche Energiewende.
Technische Neu- und Weiterentwicklungen
Allerdings sind die Geräte noch weit davon entfernt, perfekt zu sein oder maximale Nachhaltigkeit zu garantieren. Doch die Rettung naht – in Form vieler guter Ideen, zukünftiger Innovationen und möglicher
Revolutionen.
Neue Batteriesysteme und -materialien
Im Jahr 2019 ging der Nobelpreis für Chemie an die Forscher John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira Yoshino – ihres Zei- chens Erfinder des Lithium-Ionen-Akkus. Die ebenso leichten wie leistungsfähigen Batterien gelten aktuell als Goldstandard der Spei- chertechnologie. Sie haben jedoch einen entscheidenden Nachteil:
Die verbauten Rohstoffe Lithium und Kobalt sind nur begrenzt vor- handen und werden unter diskutablen Bedingungen abgebaut. Au- ßerdem stößt die Technologie bald an ihre physikalischen Grenzen.
Irgendwann geht es einfach nicht noch kleiner, kompakter und kräf- tiger.
Darum sind kluge Köpfer konstant auf der Suche nach alternativen Systemen und Materialien. Hier ein paar Beispiel:
• Organische Naturstoffe: Ulmer Forscher möchten den Kobaltan- teil in Akkus verringern. Dazu gewinnen sie kohlenstoffhaltiges Pulver beispielsweise aus verkohlten Apfelreste. Klingt wie ein Scherz, ist aber sehr effektiv. Außerdem machen sich die For- scher Gedanken darüber, wie man die Elektroden des Akkus um- weltfreundlicher gestalten kann. Als Rohstoffe haben sie neben Maiskolben und Erdnussschalen auch Spinnen- und Krebsblut im Visier.
• Magnesium und Natrium: Eher konventionell mutet dagegen die Idee des Magnesium-Schwefel-Akkus an. Das ungiftige Magne- sium ist reichlich vorhanden und kann vielerorts regional gewon- nen werden. Es könnte vor allem für Energiespeicher in Häusern und Wohnanlagen zum Einsatz kommen. Für andere Zwecke steht die Natrium-Ionen-Batterie hoch im Kurs, auch als Salz- wasserbatterie bekannt. Sie hat ähnliche Eigenschaften wie die Lithium-Ionen-Batterie. Statt Lithium und Kobalt setzt sie aber auf das nachhaltige und zur Genüge verfügbare Natrium (zu fin- den unter anderem im namengebenden Salzwasser).
• Acrylglas: Nicht direkt ein Ersatz für Lithium oder Kobalt, aber dennoch ein wichtiger Schritt zu nachhaltigeren Batterien ist eventuell Polymethylmethacrylat. Der Kunststoff ist Hauptbe- standteil von Acrylglas und soll zu einer längeren Lebensdauer führen. Entsprechend aufgepeppte Batterien überlebten in Ver- suchen der University of Californa so bis 200.000 Ladezyklen.
Günstigere und bessere Batterien
Bis aus Ideen und Experimenten handelsübliche Praxis wird, dauert es noch. Die Lithium-Ionen-Technologie steht derweil allerdings nicht still. Die Batteriekapazität wächst, die Akkus selbst werden besser und günstiger. Allein in den vergangenen 8 Jahren sind die Preise für Batterien um 85 Prozent gesunken. Prognosen sagen einen Preis- fall von weiteren 85 Prozent in den nächsten 10 Jahren voraus. Damit werden auch Solarstromspeicher preiswerter und für größere Teile der Bevölkerung finanzierbar.
Vor diesem Hintergrund wird das globale Speichervolumen steigen – von aktuell 7 auf rund 942 Gigawatt. Das könnte viele Bedenken hin- sichtlich der langfristigen Speicherung von Energie zunichtemachen und regenerative Technologien entscheidend nach vorne bringen..
Ausbau der Photovoltaik
Dem weiteren Ausbau der Photovoltaik dürfte dann nicht mehr viel im Weg stehen. Der Deckel besagte: Sobald beim bundesweiten Zu- bau von Photovoltaik die Marke von 52 Gigawatt erreicht wird, gibt es keine Förderung mehr für PV-Anlagen. Ein ziemliches Hemmnis für den Energiewandel und das Erreichen der Klimaziele.
Ohne Deckel ist der Weg frei für einen noch stärkeren Fokus auf So- larenergie. Um die Nachfrage weiter anzukurbeln, sind neue Förder- programme und -maßnahmen denkbar. Es lohnt sich also die Augen offen zu halten. Denn das Zeitalter der Photovoltaik ist noch lange nicht vorbei. Es geht gerade erst so richtig los.
Starte mit deinem Stromspeicher ins neue Energie- zeitalter
Die Energiewende ist keine Option, sondern eine Notwendigkeit. Da- bei kann jeder von uns dazu beitragen. Mal im Kleinen, beispielsweise indem wir mehr auf unseren Verbrauch und Konsum achten. Mal im Großen, zum Beispiel indem wir unsere komplette Energieversor- gung umstellen. Du beziehst Ökostrom? Dann hast du schon einen wichtigen ersten Schritt getan. Wenn du sichergehen möchtest, dass dein Strom wirklich grün und maximal nachhaltig ist, bleibt dir nur eine Möglichkeit: Autarke Energieversorgung.
