Speichersysteme
Speichersysteme sind entscheidend für die weitere Verbreitung erneuerbarer Energien zur Stromversorgung. Sie sind die ideale Ergänzung zur Solaranlage, denn oftmals wird im Haushalt nicht so viel Strom benötigt, wie von einer Solaranlage produziert wird.
Energiespeicher speichern die überschüssige, tagsüber produzierte Energie der Photovoltaikanlage und stellen sie auch abends, nachts und morgens zur Verfügung. Stromspeicher bestehen aus einer Batterie und einer Speicherregeleung, die das Laden und das Entladen des Speichers regelt.
Was sind Energiespeicher?
Energiespeicher sind Anlagen, die Energie aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder zur Verfügung stellen können. Sie werden je nach Energieform in verschiedene Kategorien eingeteilt. So wird unterschieden zwischen elektrischer, chemischer, mechanischer, thermischer oder elektrochemischer Energie. Energiespeicher nehmen jedoch über die reine Speicherfunktion eine wesentlich umfassendere Bedeutung innerhalb ihrer intelligenten Vernetzung mit dezentralen Energieerzeugungsanlagen ein.
Die Abbildung in der rechten Spalte zeigt die Speicherkapazität und Ausspeicherdauer verschiedener Speichertechnologien im Überblick. Die Ausspeicherdauer besagt, wie lange ein Speicher Energie liefern kann. Sie berechnet sich aus dem Verhältnis von ausspeicherbarer Energie und Ausspeicherleistung. Die Speicherkapazität wird in Kilowattstunden gemessen und sagt aus, wie viel Energie ein Speicher aufnehmen kann.
Quelle: Reproduziert von Energieexperten nach Sterner, Stadler, Energiespeicher-Bedarf, Technologien, Integration, Springer-Vieweg 2014
Was sind Batteriespeicher?
Batteriespeicher sind Akkumulatoren, die überwiegend dazu dienen, Ertragsüberschüsse während des Tages in ertragsarmen oder ertragslosen Abend- und Nachtstunden nutzen zu können. Die am häufigsten verwendeten Akkumulatoren bei Batteriespeichern sind Lithium-Ionen-Akkumulatoren und Bleiakkumulatoren. Batteriespeicher haben im Vergleich zu anderen Energiespeichern wie zum Beispiel Power-to-Gas-Speicher geringere Speicherkapazitäten. In Verbindung mit einer PV-Anlage können Batteriespeicher fortlaufend überschüssigen Solarstrom speichern, um ihn dann innerhalb eines Tages zu einem späteren Zeitpunkt wieder einsetzen zu können.
Für den Betrieb einer Photovoltaikanlage kann ein hoher Eigenverbrauch vorteilhaft sein. Mit einem Batteriespeicher kann der Anteil des selbstverbrauchten, eigenerzeugten Solarstroms erhöht werden. In einem Einfamilienhaus können damit Eigenverbrauchsanteile von bis zu 90 Prozent erreicht werden. Eine Photovoltaikanlage kann auch später mit einem Batteriespeicher ergänzt werden. Die Anzahl neu installierter Batteriespeicher wuchs im Jahr 2021 gegenüber dem Vorjahr um den Faktor 2.5.
Eigenverbrauchsoptimierung mit Speichersystem
Sobald eine Solaranlage Strom produziert, kann dieser Strom für den direkten Stromverbrauch verwendet werden. Ohne Speichersystem wird dann der überschüssige Solarstrom gegen eine Vergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Die Vergütung für Solarstrom ist jedoch geringer als die Kosten für den Strombezug vom öffentlichen Netz, weshalb es sich oftmals lohnt, den selbst produzierten Strom selbst zu verbrauchen.
Kombiniert man die Solaranlage mit einem Speichersystem, so wird mit dem überschüssig produzierten Solarstrom der Stromspeicher geladen bis dieser vollständig geladen ist. In den Stunden ohne Sonne kann der Betreiber der Anlage dann den erzeugten Strom vom Speicher beziehen, so lange, bis der Speicher leer ist. Erst dann wird wieder Netzstrom bezogen. Je nach Größe des Stromspeichers lässt sich so der Eigenverbrauch erhöhen und damit auch der Autarkiegrad. Mit einem Speicher sind Autarkiegrade von bis zu 90 Prozent möglich. Um den Eigenverbrauch weiter zu erhöhen, lohnt sich die Einbindung weiterer Verbraucher, wie zum Beispiel Heizung und Warmwasser, die in Privathaushalten bis zu 70 Prozent des Energieverbrauchs ausmachen können.
Eigene Grafik: Batterieladung und -entladung mit Solarstrom
Da die Speicherung und Entladung von Solarstrom in einem Stromspeicher immer mit Verlusten verbunden ist, liegt der Wirkungsgrad eines Stromspeichers immer unter 100 Prozent. Wie hoch die Wirkungsgradverlust eines PV-Speichers ausfällt, ist von verschiedensten Einflussfaktoren abhängig.
Was bedeutet der Wirkungsgrad eines Speichers?
Der Wirkungsgrad gibt an, wie hoch der Energieverlust beim Laden und Entladen des Speichers ist. Liegt beispielsweise der Wirkungsgrad bei 95 Prozent, gehen 5 Prozent der Energie verloren und müssen durch Netzstrom ausgeglichen werden. Ein höherer Wirkungsgrad führt somit zu einer effizienteren Nutzung von Solarstrom.
Welche Faktoren bestimmen den Wirkungsgrad eines Batteriespeichers?
Eine Ursache für Wirkungsgradverluste von Stromspeichern ist der Innenwiderstand der Batteriezellen beim Laden und Entladen der Systeme. Auch der Eigenverbrauch des Speichers - der Energiebedarf des Speichers im Betrieb und im Standby - hat Einfluss auf den Wirkungsgrad. Hauseigentümer sollten auf einen geringen Eigenverbrauch des Speichers achten. Denn je geringer dieser ist, desto mehr Solarstrom steht für den späteren Hausgebrauch zur Verfügung. Die Regelgeschwindigkeit ist ein Indiz für die Effizienz des Stromspeichers. Sie definiert die Zeitspanne, die von der Umstellung von Netzstrom auf Strom aus dem Speicher benötigt wird. Grundsätzlich sollte sie möglichst niedrig sein. Zwischen zwei und drei Sekunden gehört zu den Spitzenwerten auf dem Markt.
Bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren hat die Umgebungstemperatur einen grossen Einfluss auf die Leistung. Der Ideale Temperaturbereich liegt bei Zimmertemperatur, also 18 bis 20 Grad Celsius.
Lastspitzen treten oft bei punktuell erhöhtem Stromverbrauch auf und können bei einem leistungsabhängigen Stromtarif einen erheblichen Anteil der Stromrechnung ausmachen. Durch das Brechen von Lastspitzen, auch Peak Shaving genannt, kann das Verteilnetz entlastet und effizienter genutzt werden und es können Kosten für den Netzausbau gespart werden.
Mit Speichersystemen können im industriellen Gebraucht Lastspitzen gesenkt werden, indem der produzierte Strom zeitlich versetzt genutzt wird.
Was sind Lastspitzen?
Als Lastspitzen werden die Tageszeiten bezeichnet, zu denen die Nachfrage nach Strom am höchsten ist. Dies ist zum Beispiel am frühen Abend der Fall, wenn die Menschen von der Arbeit nach Hause kommen und Licht sowie Geräte einschalten.
Wie funktioniert Peak Shaving?
Peak Shaving ist eine Form des Lastmanagements, die dazu dient, den Stromverbrauch in Spitzenlastzeiten zu reduzieren. Dabei wird die Nachfrage im Stromnetz in Zeiten hoher Nachfrage reduziert. Dies kann durch die Nutzung gespeicherter Energie, zum Beispiel aus Batterien, oder durch die Erzeugung von eigenem Strom geschehen.
Speichersysteme tragen dazu bei, den Energiebezug in Zeitbereiche zu verschieben, in denen die Gesamtleistung geringer ist. Peak Shaving kann dazu führen, die Gesamtkosten für Strom sowie den Bedarf an neuen Erzeugungskapazitäten zu senken und ist dabei sowohl für Versorgungsunternehmen als auch für Verbraucher ein wichtiges Instrument.
Lastspitzenvermeidung (Peak Shaving) durch Verschieben des Energiebezugs in Zeitbereiche geringer Gesamtleistung, Quelle: Fraunhofer IISB
Die Funktion von Notstromsystemen
Kommt es zu einem Stromausfall im öffentlichen Netz, bleiben mit einem Stromspeicher mit Notstromfunktion die Lichter länger an. Die Speicher arbeiten mit einer separaten Netztrennung, die im Falle eines Stromausfall ein Gebäude automatisch vom öffentlichen Netz trennen und den geladenen Strom weiterhin zur Verfügung stellen. Liefert das öffentliche Netz wieder Strom, schaltet die Netztrennung das Gebäude automatisch wieder auf das Netz.
Auszug aus unserem Portfolio an Speichersystemen
Auf unserer Shop-Seite zu den Speichersystemen bieten wir verschiedenste Speicherlösungen von bewährten Herstellern an, die sich besonders gut für den Schweizer PV-Markt eignen.
sonnen
Die sonnen GmbH wurde im Jahr 2010 in Deutschland gegründet und ist Marktführer für intelligente Stromspeicher. Das Unternehmen wurde vom Massachusetts Institute of Technology auf die Liste der weltweit 50 innovativsten Unternehmen gewählt. Mit der sonnenBatterie produziert das Unternehmen einen intelligenten Hightech-Stromspeicher mit einer hohen Lebensdauer.
BYD
BYD Company Limited ist der weltweit grösste Hersteller von wiederaufladbaren Akkumulatoren sowie der grösste Automobilproduzenten Chinas, mit dem klaren Fokus auf Elektrofahrzeuge. Bereits fünf Jahre nach der Gründung wurde es zum global grössten Hersteller von wieder aufladbaren Batterien.
Huawei
Die Firma HUAWEI ist eines der weltweit grössten Unternehmen in der Informations- und Kommunikationstechnologie. Seit 2013 stellt HUAWEI Wechselrichter her und ist in diesem Bereich eines der absatzstärksten Unternehmen geworden. Seit 2020 präsentierte Huawei mit der Luna2000 erstmals seine eigene Speicherlösung.
sonnenBatterie
Battery-Box Premium
Luna2000
Die sonnenBatterie 10 performance ist das Flaggschiff im sonnen Universum. In die Entwicklung des Batteriespeichers ist die Innovationskraft und Erfahrung der letzten 10 Jahre geflossen. Der dreiphasige AC-gekoppelte Speicher lässt sich von 11 bis auf 495 kWh und von 7 bis auf 72 kW Leistung erweitern. sonnen gibt Ihnen eine Garantie auf alle Bauteile von 10 Jahren oder 10.000 Ladezyklen.
Die Battery-Box Premium von BYD folgt einem modularen Aufbau. So lassen sich die Batteriespeicher einfach erweitern. Die einzelnen Module, welche je nach Modell um die 2.5kWh Kapazität bieten, werden aufeinander gestapelt und so zu einem Speichermodul zusammengefügt. Mit dem System können mehrere Speichertürme parallel geschaltet bis zu einer Speicherkapazität von 66kWh.
Die Luna2000 von HUAWEI ist eine smarte Hochvoltbatterie. Durch den modularen Aufbau können Systeme von 5 bis 30 kWh realisiert werden. Eine Erweiterung ist jederzeit möglich, da jedes 5 kWh Batterie Modul ein BMS System enthält. Damit sind Sie hochflexibel und können das System jederzeit den familiären Ansprüchen anpassen. Das innovative Gerät ist auf grösste Sicherheit ausgelegt. Die Batterie lässt sich mit allen Huawei Wechselrichtern kombinieren, die wir in unserem Shop haben.
In unserem Webshop finden Sie zahlreiche weitere Speicherlösungen:
Gewerbespeicher von VARTA
Das Speichersystem VARTA flex storage ist die optimale Lösung für das Speichern von Strom in Gewerbegebäuden. Der modulare Aufbau des Speichers erlaubt die individuelle Anpassung der Leistung, Kapazität und Funktionalität an unterschiedliche Anforderungen. Das System erlaubt Speicherkapazitäten von 75 bis 750 kWh und ist für verschiedene Applikationen im kommerziellen Bereich optimiert – von der Eigenverbrauchserhöhung über Peak-Shaving bis zur Notstromfähigkeit.
Bei Bedarf kann das System auch im privaten Umfeld eingesetzt werden. In diesem Referenzprojekt in Spiez wurde ein VARTA flex storage mit 225 kWh und PV-Notstrom in einem Einfamilienhaus verbaut.
VARTA flex storage E
Inwieweit sich Solaranlagen mit Speicher amortisieren, ist ein viel diskutiertes Thema. Die Frage zur Wirtschaftlichkeit von Speichersystemen hängt aber immer von den Rahmenbedingungen im Einzelfall ab. Wenn diese stimmen, sind Speichersysteme eine lohnenswerte Anschaffung.
Wirtschaftlichkeit von Batteriespeicher in der Photovoltaik
Der Verkaufspreis eines Batteriespeichers allein sagt wenig über die Wirtschaftlichkeit eines Speichersystems aus. Als Bezugsgrösse für die Wirtschaftlichkeit eines Speichers wird vielmehr der Preis pro gespeicherte Kilowattstunde beigezogen. Für die Berechnung der Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde werden die Investitionskosten durch die praktisch speicherbare Energiemenge (Nennkapazität multipliziert mit der Anzahl der Vollzyklen unter Berücksichtigung der Entladetiefe und des Systemwirkungsgrades) geteilt, um den Preis pro gespeicherte Kilowattstunde Strom ermitteln zu können. Die Wirtschaftlichkeit eines Speichersystems ist stark abhängig von den Rahmenbedingungen. Einige gehen heute in der Schweiz von einer Wirtschaftlichkeitsgrenze von 1'300 CHF pro Kilowattstunde aus.
Wenn der Strompreis hoch und die Vergütung durch die Elektrizitätswerke niedrig sind, kann durch eine Erhöhung des Strom-Eigenverbrauchs – gerade bei den aktuell sehr hohen Strompreisen – Geld eingespart werden und der Speicher amortisiert sich schneller. Darüber hinaus sichert man sich gegen steigende Energiepreise ab und erhöht die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage.