Exklusiver Online-Beitrag: Speichertechnologien für den Keller
PV-Strom fürs Eigenheim
Betreiber von Photovoltaikanlagen erzeugen Strom für weniger Geld, als sie beim Stromversorger bezahlen würden, und das in Ökostromqualität. Weil die Einspeisevergütung nicht dazu reizt, die Ökoenergie ins Netz zu speisen, sind Sonnenstromerzeuger interessiert an Möglichkeiten, möglichst viel davon selbst zu verbrauchen. Für den Photovoltaikstromproduzenten im eigenen Haus ist damit die „Grid Parity“ erreicht. Um noch unabhängiger vom Stromversorger zu werden, lohnt es sich den Strom zu speichern. Hier kommen dezentrale Stromspeicher ins Spiel.
Neben wirtschaftlichen Überlegungen spielen bei Betreibern kleinerer Anlagen häufig emotionale Gründe eine Rolle: „Am liebsten würden wir allen Strom, den wir brauchen, vom eigenen Dach nehmen.“ Wie Elke Scheible denken viele Hausbesitzer, die eine Photovoltaikanlage betreiben. Sie schalten die Waschmaschine möglichst mittags ein, wenn die Sonne die Module voll bescheint. Das eigene Verhalten an die Produktionsspitzen einer Photovoltaikanlage anzupassen, funktioniert aber nur bei Menschen, die viel zu Hause sind und zeitlich sehr flexibel.
„Bei 5 % Strompreissteigerung im Jahr machen sich die Leute Gedanken, wie sie unabhängiger vom Stromversorger werden können“, erklärt Jens Burfeind vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik in Oberhausen. „Stromspeicher stellen nicht nur Betreibern von Photovoltaikanlagen die eigene Energie zur Verfügung, wenn die Anlage keine liefert. Sie können auch Stromausfälle oder -spitzen abdecken.“ Der Spezialist für autarke Stromversorgungen kennt Aussiedlerhöfe, die bei der Anschaffung eines Fütterungsautomaten feststellen, dass die Stromleitung zum Hof der zusätzlichen Last nicht gewachsen ist. Hier kann eine Batterie Spitzenlast liefern. In den meisten Fällen ist sie wesentlich billiger als das Verlegen eines dickeren Stromkabels.
Speichertechnologien im Überblick
Die unterschiedlichen Speichertechnologien umreißt der Experte für Energie-Effizienz-Technologien so:
Die Bleibatterie ist eine ausgereifte Technik. Bei Hausspeicheranlagen werden Blei-Gel-Akkus eingesetzt. Jährlich ist – je nach Besonnung, Verbrauch und Speichergröße - mit 250 bis 350 vollen Ladezyklen zu rechnen. Wird ein Bleiakku – wie empfohlen - immer nur bis zu einem Ladestand von 50 % der Kapazität entleert, können Betreiber damit rechnen, dass er über 2500 Ladezyklen nur 20 % seiner Kapazität verliert. Bei der Anlagenplanung muss wegen der Entladegrenze die installierte Kapazität doppelt so hoch gewählt werden wie die benötigte Nutzkapazität. Bleibatterien gelten als sicher, Entsorgungssysteme bestehen.
Bei Lithium-Ionen Akkus sollten maximal 80 % der Kapazität ausgeschöpft werden. Tiefentladungen verkürzen wie bei der Bleibatterie die Lebensdauer. Die Angaben für die Ladezyklen differieren zwischen 5000 und 15000 – die Akkus könnten so lange funktionieren wie die anderen Komponenten einer Solaranlage. Sie benötigen weniger Platz als Bleiakkus und sind auch leichter. Da die Kosten pro Kilowattstunde Speicherkapazität etwa fünfmal höher sind als beim Blei, werden Li-Ionen-Akkus jedoch vorwiegend bei mobilen Verwendungen eingesetzt, wo leichte und kompakte Speicher gefragt sind. Das Batteriemanagement ist aufwendig: Jede einzelne der 3,3 V-Zellen muss separat geladen, kontrolliert und gewartet werden, um die Explosionsgefahr durch Überhitzen zu reduzieren. Über die Sicherheit unterschiedlicher Typen von Li-Ionen-Akkus streiten die Experten noch. Einige davon sind im Brandfall nicht zu löschen. Ihr Einbau könnte bei der Gebäudeversicherung zur Erhöhung der Risikostufe führen.
Redox-Flow-Batterien arbeiten mit einer neuen Technologie. Beim Be- und Entladen wandern Vanadium-Salz-Lösungen durch eine Membran, wobei Sauerstoff aufgenommen oder abgegeben wird. Bisher liegen noch keine Erfahrungswerte zum Einsatz in Mitteleuropa vor. Kleine Speicher werden kaum angeboten. Der Preis pro Kilowattstunde Kapazität liegt wesentlich über dem von Bleiakkus, aber unter dem von Li-Ionen-Akkus.
Speicher mit Wasserstofftechnologie sind weniger effizient, weil sie zur Entladung eine Brennstoffzelle benötigen. Aufgrund hoher Komplexität und Kosten lohnen sich Wasserstoff-Stromspeicher derzeit für kleine Anwendungen wie dem Einsatz in privaten Haushalten nicht.
Entscheidungsfindung
Auch wenn zunehmend Li-Ionen-Akkus angeboten werden, scheint die Bleibatterie derzeit noch die Nase vorn zu haben. Das sieht auch Hermann Rieger so, der den Bereich Speicherlösungen beim Laichiniger Photovoltaik-Großhändler Aton-Solar betreut. Platte Antworten zu den Kosten mag der Speicherexperte nicht geben. „Unsere Solarteure messen den Stromverbrauch in Haushalten über vier Wochen lang, bevor wir einen Stromspeicher konkret planen.“ Es seien viele Parameter, die erhoben werden müssen. Das wirtschaftliche Optimum könne nur ermittelt werden, wenn die Größe des Akkus genau angepasst wird an die zeitliche Verteilung des Strombedarfs. „Misst man vier ganz normale Wochen, sind Verbrauchsmuster gut zu erkennen.“ Ertragsdaten schon vorhandener Photovoltaikanlagen werden in die Berechnung einbezogen. Sollen Module neu aufs Dach, kalkuliert der Ingenieur für Elektrotechnik den Ertrag mit Wetterdaten. Im Gespräch zeige sich häufig, dass Kunden mit kleinen Verhaltensänderungen den Eigenverbrauch in ertragsstarke Zeiten einer PV-Anlage legen können. Mit einem sogenannten Energiemanager, ein Steuergerät, das Stromverbraucher bei Sonnenschein in Betrieb nimmt, funktioniert das automatisch. Die Bereitschaft dazu ist groß, denn viele Betreiber kleiner Photovoltaikanlagen haben ideele Ziele wie Umweltschutz und Selbstversorgung. Hermann Rieger fragt auch, wie viel von ihrem Stromverbrauch Kunden im Winter selbst decken möchten. „Diese und weitere Kriterien bestimmen Auswahl und Dimensionierung der Komponenten.“ Besonderes Augenmerk legt der Speicherexperte auf das Speichermanagement. Es optimiert die Bedürfnisse der Bewohner mit den technischen Anforderungen der Batterie und Kostenaspekten.
Batterie im Keller – lohnt sich das?
Eine kleine Speichereinheit mit einem Bleiakku von 3 kWh Nutzkapazität, also 6 kWh Nennkapazität, kostet inklusive aller Steuerungstechnik etwa 6000 bis 7000 €. Bei bewusstem Verbrauchsverhalten kann eine vierköpfige Familie mit einer 5 kWp Photovoltaikanlage und Stromspeicher 50 % ihres Sonnenstroms selbst nutzen, also 2500 kWh/a. Die andere Hälfte des eigenen Stroms speist die Familie gegen Vergütung ins Netz. Da ihr Jahresverbrauch bei etwa 4000 kWh liegt, muss sie noch 1500 kWh zukaufen, vorwiegend im Winter. Momentan kostet der selbst erzeugten Solarstrom 0,09 €/kWh weniger als der vom Versorger. Diese Differenz kann genutzt werden, um eine Batterie im Keller zu finanzieren. Bei 2500 kWh selbstgenutztem Sonnenstrom kommen so jährlich 225 € zusammen, die in eine Speicherlösung gesteckt werden können. Nicht berücksichtigt ist hier die Entwicklung des Strompreises, der seit 2000 um durchschnittlich 5 % im Jahr gestiegen ist. Der Überschuss zur Finanzierung eines Speichers wird höher ausfallen, wenn der Strompreis steigt. Nicht berücksichtigt sind auch Aspekte wie Versorgungssicherheit bei Stromausfall, Autarkie, Entlastung der Stromnetze und Ersatz konventioneller Kraftwerke.
Weitere Beiträge zun den Themen Photovoltaik und Solarthermie finden Sie auch beim Titel "RE Regenerative Energien" unter www.re-online.info.
