Stromspeicher für die Eigennutzung

Stromspeicher ermöglichen es, möglichst viel von dem selbst erzeugten Strom der Photovoltaikanlage auch im eigenen Haushalt selbst zu verbrauchen. Das lohnt sich finanziell und macht unabhängiger. Mit großer Marktübersicht.

Stromspeicher für mehr Eigenverbrauch

Unabhängig von Stromgewinnung mittels Photovoltaik gibt es zwei Möglichkeiten, den Solarstrom weiterzuverwenden. Bis vor ein paar Jahren war es nur möglich, den selbst erzeugten Strom ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Das geht auch heute noch, gleichzeitig ist es inzwischen auch möglich, den selbst erzeugten Strom selbst zu nutzen.

Voraussetzung dafür sind Stromspeicher. Strom aus PV-Anlagen wird über die Einspeisevergütung gefördert. Dabei erhält der Anlagenbetreiber eine festgelegte Vergütung für eingespeisten Solarstrom über einen Zeitraum von 20 Jahren garantiert. Im ersten Quartal 2019 bewegten sich die Vergütungen bei bis zu 10 kWp im Durchschnitt bei 11,35 Cent, bis 40 kWp bei 11,03 Cent und bei bis zu 100 kWp bei durchschnittlich 9,47 Cent. Die Erlöse können so recht genau prognostiziert werden. Durch die geringe und rückläufige Einspeisevergütung rechnen sich Stromspeicher und Eigenverbrauch immer besser.

Große Marktübersicht über Stromspeicher:

Unabhängig mit Batteriespeichern

Viele Hauseigentümer finden Photovoltaik-Anlagen gerade dann attraktiv, wenn sie ihren eigens erzeugten Strom selbst nutzen können, da sie von „den Großen“, den Energielieferanten, nicht mehr abhängig sein möchten. Tendenz der Nachfrage nach diesem Modell: steigend!

Diese Unabhängigkeit ist mithilfe von Solarstrom-Speichern möglich. Solarstrom-Speicher sind Batterielösungen, dank derer man den eigens erzeugten Strom auch dann verbrauchen kann, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Ohne Stromspeicher muss dagegen der Strom sofort verbraucht oder ins Netz eingespeist werden.

Als Stromspeicher haben sich Lithium-Ionen-Akkus durchgesetzt. Diese Batterien laden sich tagsüber auf, wenn die Sonne scheint. Überschüsse werden zwischengespeichert. Erst, wenn die direkte Leistung der Photovoltaik-Anlage nicht mehr ausreicht, weil beispielsweise keine Sonne mehr scheint, übernimmt die Batterie die Stromversorgung und der Strom kann aus dem Stromspeicher entnommen werden. Der Stromspeicher lädt und entlädt selbstständig, sodass keine weitere Steuerungstechnik nötig ist. Die Technologie gilt mit zehn Jahren Garantie auf die Stromspeicher als verlässlich.

Besonders viel Platz muss für den Stromspeicher nicht eingeplant werden. In der Regel ist jedes Haus für Photovoltaik mit Stromspeicher geeignet. Nötig für die Installation sind etwa drei Quadratmeter Wandfläche für den Wechselrichter und eine wandmontierte Batterie, wobei sich die Stromspeicher in Art und Größe unterscheiden.

Speicherkapazität von Batterien

Wie unabhängig ein Verbraucher vom Energielieferanten sein kann, entscheidet sich bei der Wahl der Speicherkapazität des Stromspeichers. Als Einsteiger-Größe für Stromspeicher sind Kapazitäten von mindestens 5 bis 7 kWh erforderlich. Wirklich autark vom Bezugsstrom wird ein Nutzer aber erst ab mindestens 6 bis 14 kWh. Hier nennen Hersteller Unabhängigkeitswerte vom öffentlichen Stromnetz von bis zu 90 %.

Ganz so rosig betrachten Wissenschaftler der RWTH Aachen die Ergebnisse nicht. In einer Studie beobachten sie tatsächliche Werte und kamen bislang zu dem Ergebnis, dass Verbraucher (noch) nicht ganz so autark sind. Erreicht werden übers Jahr gesehen Werte bis zu 70 %. Im Winter scheint die Sonne nicht so häufig, sodass weiterhin viel Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen werden muss. Generell aber zeigen sich die Wissenschaftler in Bezug auf die Technologie optimistisch. Sie gehen davon aus, dass die Investitionskosten für Batteriespeicher fallen und sich auch Photovoltaik-Anlagen, die derzeit noch ohne Stromspeicher auskommen, rechnen. Ab dem Jahr 2020 fallen diese aus der Vergütung heraus und werden dann mit Speichern nachgerüstet. Spätestens dann seien solche Systeme der Normalfall. 

Schnelle Speicher

Für mehr Unabhängigkeit muss eine Solaranlage neben Modulen, Wechselrichter und Zweirichtungszähler über einen Speicher verfügen. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom aus den Modulen in Wechselstrom um, der Zähler hält fest, wie viele kWh ins Netz eingespeist und wie viele von draußen bezogen wurden.

Mit dem Speicher schließlich kann man seine Erträge auch spätabends, am nächsten Morgen und in den folgenden Tagen nutzen. Es werden derzeit fast nur noch Lithium-Ionen Speicher angeboten: wegen ihrer höheren Ener­giedichte sind sie kompakter als die billigeren Blei-Gel Speicher, darüber hinaus halten sie wesentlich länger. Außerdem sind solche Speicher flexibler, laden und entladen schneller.

 

Energiemanager für den Speicher

Flexibel müssen sie sein, denn die Sonne ist zwar freigiebig, aber etwas unstet. Hier kommt jedoch zusätzlich ein Energiemanager ins Spiel, eine schlaue Regeleinheit.

Da der Speicher, soll er bezahlbar bleiben, nicht endlos aufnahmefähig sein kann, muss irgendjemand dafür sorgen, dass immer ein gewisser Teil des Solarertrags sofort oder zeitnah verwertet wird. Diese Aufgabe übernimmt der Energiemanager, integriert in den Wechselrichter oder in den Speicher (oder als Teilfunktion der Hausautomation). Er weiß nach einer „Anlernphase“, welches Gerät im Gebäude gewöhnlich wann wie viel Saft benötigt. Erfährt er nun beispielsweise morgens vom Wetterdienst aus dem Internet, dass ab Mittag die Sonne lachen wird, und ist der Speicher randvoll, startet er einfach per Funk-Schaltsteckdose Waschmaschine, Spülmaschine oder Wärmepumpe und lässt sie die gesammelten kWh ziehen. Lichten sich dann die Wolken, ist der Speicher wieder aufnahmefähig. Und nur wenig oder gar keine Solarenergie muss ins Netz abgegeben werden.

Virtuelle Speicher

Sommerliche Überschüsse, die es dennoch geben wird, muss man dabei nicht zwingend für die kümmerliche Vergütung an den Netzbetreiber verkaufen. Einige Batteriehersteller bieten ihren Kunden inzwischen die Option an, sie stattdessen in einen virtuellen Energiespeicher zu übertragen, eine „Energie-Cloud“, aus der sie sich dann im Winter bedienen können. Zahlen müssen sie erst, wenn ihr Sommer-Depot aufgebraucht ist. Die jeweiligen Angebote sollte man natürlich genau prüfen.

Funktion einer Photovoltaikanlage

Eine PV-Anlage besteht aus mehreren Komponenten:

  • aus mehreren PV-Modulen
  • einem sogenannten Wechselrichter
  • einem Stromzähler
  • Sicherheitskomponenten

Sichtbar auf dem Dach, der Fassade oder auf einer freien Fläche sind die PV-Module, die Solarzellen. Fällt Licht auf diese Zellen, entsteht Strom – ganz unabhängig von der Lichtmenge. Dieses Licht wandeln die Solarzellen in Strom um, und zwar in Gleichstrom, der so aber noch nicht genutzt werden kann. Deshalb ist für einen privaten Haushalt ein Wechselrichter zur Aufbereitung des Solarstroms in Netzqualität nötig. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um und steuert automatisch das ganze System. Zur Erfassung des Stromertrags gehört zu einer PV-Anlage auch ein Stromzähler. Ebenso wichtig sind Sicherheitskomponenten zur elektrischen Absicherung der PV-Anlage gegen Blitze oder Überspannungen etc. PV-Anlagen nutzen sowohl die direkte als auch die diffuse Sonneneinstrahlung zur Umwandlung in elektrische Energie. Deshalb funktioniert eine Photovoltaik-Anlage selbst an Tagen mit bedecktem Himmel.

Möglichst viel Strom gewinnen

Eine PV-Anlage kann auf unterschiedliche Weisen und an unterschiedlichen Orten installiert werden. Dabei gilt: Um den größtmöglichen Solarertrag zu erzielen, sollte möglichst viel Direktstrahlung genutzt werden. In Deutschland, Österreich und in der Schweiz sind diese Werte im Bestfall erreichbar, wenn die Anlage gegen Süden ausgerichtet und rund 30° geneigt ist, und, wenn die Sonneneinstrahlung komplett ohne Verschattung möglich ist.

Solardach

Die häufigste Form sind hinterlüftete Solardächer, wobei die Hinterlüftungsebene mindestens 10 cm, idealerweise jedoch 15 cm Platz zugunsten höherer Energieerträge haben sollte.

Entscheidend bei der Montage auf dem Dach sind die Winkel der Dachfläche. Bei Neigungen von 20 bis 50° werden die Photovoltaik-Module parallel zur Dachfläche montiert und dabei die Unterkonstruktion fest mit der Dachkonstruktion verankert.

Anders bei Flachdächern. Hier werden die Module im 25- bis 35°-Winkel montiert. Theoretisch können die Winkel auch kleiner sein, allerdings sollten sie nicht weniger als 15° Neigung haben, da die Module sonst dauerhaft verschmutzen. Sind Solarmodule hintereinander aufgereiht, ist es sinnvoll, den Winkel auf 20 bis 25° zu reduzieren, um gegenseitige Verschattungen auszuschließen. Auch der Abstand muss groß genug sein.

Photovoltaik an der Fassade

Eine besondere Form der Photovoltaik-Anlage ist die gebäudeintegrierte Photovoltaik (GIPV). Bei ihr werden die Photovoltaik-Module zum Teil der Gebäudehülle, also zum Fassadenpanel. Besonders Architekten integrieren Photovoltaik-Module gerne zugunsten einer guten Fassadengestaltung in die Gebäudehülle.

Neben diesen optischen Eigenschaften und ihrer Funktion, Strom zu produzieren, müssen diese Module auch Witterungs-, Sonnenschutz und andere konstruktive Aufgaben übernehmen. Da die meisten Fassaden senkrecht zum Boden ausgerichtet sind, muss mit etwa 30 % weniger Ertrag im Vergleich zu 30°-geneigten Anlagen gerechnet werden. Eine ähnliche Variante sind Photovoltaik-Module auf Sonnenschutz-Elementen.

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