So funktioniert ein Stromspeicher für Photovoltaik
Stromspeicher sind die ideale Ergänzung für Ihre PV-Anlage. Sie ermöglichen dir, deinen selbst erzeugten Solarstrom auch zu sonnenarmen Zeiten zu nutzen. Erfahre, wie die Speicher funktionieren und welche Unterschiede zwischen Wechselstrom- und Gleichstromsystemen bestehen.Wie funktioniert ein Stromspeicher oder Batteriespeicher?
Ein Stromspeicher wandelt elektrische Energie in chemische Energie um – und umgekehrt. Während in der Anfangszeit der Photovoltaiktechnologie vor allem günstige Blei-Akkus verbaut wurden, hat sich inzwischen die Lithium-Ionen-Technologie durchgesetzt. Die zwei gängigsten Unterformen sind der Lithium-Eisenphosphat-Akku und der Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Akku. Ihre Vorteile:
- Sie sind langlebig und lassen sich bis zu 10.000-mal auf- und entladen.
- Sie verfügen über eine hohe Entladungstiefe. Das bedeutet, dass die Batterien bis zu einem hohen Prozentsatz ihrer Nennkapazität entladen werden können, ohne dass dies ihre Lebensdauer verkürzt.
- Sie erreichen einen hohen Wirkungsgrad, können also zugeführte Energie zu einem großen Teil ohne Umwandlungsverluste wieder abgeben.
- Sie geben keine Gase an ihre Umgebung ab und lassen sich daher quasi überall unterbringen.
Wie sind Stromspeicher aufgebaut?
Genau genommen handelt es sich bei einem Stromspeicher oder Batteriespeicher nicht um eine Batterie, sondern um eine Einheit, die aus drei Funktionselementen besteht: Akku, Batteriemanagement und Speicherregelung.
Im Akku wird die elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Sobald Strom benötigt wird, wandelt der Akku die chemische Energie wieder in nutzbare Elektrizität um.
Das Batteriemanagement überwacht den Ladezustand der Batterien, sodass diese weder überladen noch tiefenentladen werden, was jeweils die Lebensdauer der Batterien deutlich verringern würde.
Die Speicherregelung steuert, welche Menge des selbstproduzierten PV-Stroms gespeichert und wie viel ins Hausnetz abgegeben werden kann.
Stromspeichersysteme: AC oder DC
Es gibt Stromspeichersysteme mit Wechselstrom (AC, kurz für „alternating current“) und mit Gleichstrom (DC, kurz für „direct current“). Welches System Sie installieren, hängt davon ab, wo der Speicher platziert wird. Hintergrund: Eine Photovoltaikanlage erzeugt Gleichstrom. Haushaltsgeräte wie Lampen, Kühlschrank oder Staubsauger benötigen jedoch Wechselstrom. Für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ist ein Wechselrichter erforderlich, der als eine Art Übersetzer zwischen PV-Modulen und Hausstromnetz fungiert. Wird der Speicher gleichzeitig mit der PV-Anlage installiert, geschieht dies meist auf der Gleichstromseite (DC). Wird ein Speicher nachgerüstet, wird er hingegen üblicherweise auf der Wechselstromseite der PV-Anlage montiert.
PV-Anlage um Stromspeicher ergänzen?
Worauf du achten solltest, wenn du deine bestehende PV-Anlage um einen Batteriespeicher ergänzen möchtest, wann sich die Investition lohnt und welche staatlichen Förderungen es dafür gibt, erfährst du in unserem Ratgeber „PV-Anlage mit Stromspeicher nachrüsten“.
Vor- und Nachteile von AC-Batteriespeichern
AC-Batteriespeicher sind nicht direkt mit den PV-Modulen auf dem Dach verbunden, sondern befinden sich zwischen dem Wechselrichter und dem Hausstromnetz. Der Umwandlungsprozess läuft dabei wie folgt ab:
- Die PV-Module erzeugen Gleichstrom aus Sonnenenergie.
- Der PV-Wechselrichter wandelt den produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um.
- Der Wechselstrom wird an die Verbraucher im Haus weitergegeben.
- Der überschüssige Wechselstrom wird zur Beladung des Akkus wieder in Gleichstrom umgewandelt. Dies geschieht im integrierten Konverter.
- Sobald im Haushalt Strom benötigt wird, wird der Gleichstrom aus dem Akku wieder in Wechselstrom umgewandelt.
Vorteil eines AC-Batteriespeichers ist unter anderem, dass die PV-Anlage und der Batteriewechselrichter jeweils über einen eigenen Wechselrichter verfügen. Damit können sie unabhängig voneinander betrieben werden. Fällt beispielsweise der Batteriewechselrichter aus, kann in der Regel die PV-Anlage weiterlaufen. Nachteil: Durch mehr Umwandlungsprozesse kann die Effizienz eines AC-Speichers geringer ausfallen.
Vor- und Nachteile von DC-Batteriespeichern
DC-Speicher sind direkt mit den Modulen verbunden: Stromspeicher und Wechselrichter werden zu einem sogenannten Hybridwechselrichter kombiniert, der die zentrale Stromflusssteuerung übernimmt. Der Strom nimmt dann folgenden Weg:
- Über den Hybridwechselrichter fließt der benötigte Solarstrom ins Hausnetz.
- Überschüssiger Solarstrom wird in die Akkus geleitet und dort gespeichert. Bei vollem Speicher wird der Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist.
- Wird Strom aus den Batterien für das Haus benötigt, leitet der Hybridwechselrichter diesen ins Hausnetz.
Vorteil des DC-Batteriespeichers ist, dass das System mit einem einzigen Umwandlungsprozess auskommt. Zudem wird im Gesamtsystem aus PV-Anlage, Wechselrichter und Speicher ein Wechselrichter weniger installiert, was Platz spart und die Montage erleichtert. Nachteil: Fällt der zentrale Wechselrichter aus, der sowohl für PV als auch für den Speicher zuständig ist, fällt die gesamte Anlage aus.
Ob und wie stark sich diese Vor- und Nachteile auswirken, hängt von den individuellen Anforderungen ab. Lass dich darum unbedingt umfassend beraten, welches System am besten zu deinen Anforderungen passt.
Wie groß sollte ein Stromspeicher sein?
Die optimale Stromspeichergröße hängt unter anderem von der Größe und Ausrichtung deiner PV-Anlage, dem angestrebten Eigenverbrauchsanteil sowie deinem Stromverbrauch und deinen Verbrauchsgewohnheiten ab. Die Solar-Expert:innen von EWE berechnen dir gern, welche Speichergröße für dich passt.
Lohnt sich ein Batteriespeicher für meine PV-Anlage?
Der Strombedarf in der Bevölkerung wird stetig ansteigen, beispielsweise durch E-Autos und durch elektrisch betriebene Wärmepumpen. Hinzu kommt, dass es sich kaum noch lohnt, überschüssigen Strom ins Netz einzuspeisen, da die Einspeisevergütung stetig sinkt. Insofern ist ein Speicher eine sinnvolle Ergänzung zu einer PV-Anlage, die auch den Wert Ihres Eigenheims erhöht.