Solarstrom auf Abruf

Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen entlasten die Stromrechnung

Solarstrom auch nachts nutzen

Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen puffern Produktionsspitzen. Sie verhindern, dass Solarstrom zu wenig attraktiven Konditionen ins Netz eingespeist werden muss.

Grundsätzlich fällt Solarstrom dann an, wenn die Sonne scheint. Dies bedeutet, dass die Ertragsspitzen über Mittag und im Sommer liegen. Da dies nicht immer mit den Zeiten des höchsten Verbrauchs übereinstimmt, produziert die Photovoltaikanlage überschüssigen Strom, der ins Netz eingespeist wird. Es empfiehlt sich, den Eigenverbrauch möglichst hoch zu halten. Dies ist möglich durch den bewussten Einsatz von Haushaltgeräten oder das Laden des E-Autos, während die Sonne scheint. Zusätzlich lassen sich Produktionsüberschüsse mit einem Batteriespeicher nutzen.

Batterie steigert Eigenverbrauch

Je mehr eigenen Solarstrom man selber nutzt, desto rentabler ist eine PV-Anlage und desto günstiger fällt die Stromrechnung aus. Ein Batteriespeicher trägt dazu bei, den Eigenverbrauch zu steigern. Steht mehr Strom als aktuell gebraucht zur Verfügung, fliesst der überschüssige Solarstrom in die Batterie und diese wird geladen. Wird in den Abend- oder Nachtstunden Strom benötigt, steht der gespeicherte Solarstrom zur Verfügung. Ist der Strombedarf tagsüber höher als die von der Photovoltaikanlage produzierte Menge, lässt sich ebenfalls gespeicherter Strom nutzen – egal ob der Speicher vollständig oder nur teilweise geladen ist. Erst wenn der gespeicherte Solarstrom nicht mehr ausreicht, wird weiterer Strom vom Netz bezogen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Grossteil der benötigten Strommenge mit dem durch die Photovoltaikanlage erzeugten Strom abzudecken. In einem Einfamilienhaus können gemäss Swissolar Eigenverbrauchsanteile von bis zu 90 Prozent erreicht werden. Der effektive Eigenverbrauchsanteil hängt von verschiedenen Faktoren wie zum Beispiel vom Verbraucherverhalten und von der Anlagengrösse ab.

Sonneneinstrahlung, Solarstromproduktion, Stromverbrauch und Batterieladung im Tagesverlauf.

Bild: Helion

Anlagen- und Batteriegrösse

Für einen Vier-Personen-Haushalt wird in unseren Breitengraden in der Regel eine Photovoltaik-Anlage mit einer Leistung von 4-5 Kilowatt Peak empfohlen. Diese benötigt rund 20 bis 30 m² Modulfläche. Bei der Batterie wird die Speichergrösse beziehungsweise Speicherkapazität an den jeweiligen Bedarf angepasst. Grundlegend sollte der Speicher gross genug sein, einen Haushalt vom Abend bis zum nächsten Morgen mit Solarstrom zu versorgen. Für einen durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalt mit einem Jahresstromverbrauch von etwa 4500 Kilowattstunden ist eine Kapazität von 4 bis 6 kWh meist ausreichend. Im Idealfall regelt ein Energiemanagement, wann die Batterie ge- und entladen wird – entweder indem der Eigenverbrauch maximiert oder das Netz maximal entlastet wird. Je nach System lassen sich auch Wetterprognosen mitberücksichtigen.

Wenn die Autarkie besonders wichtig ist, investiert man am besten in ein System mit höherer Speicherkapazität (und auch in eine grössere Solaranlage). Dadurch sinkt der Anteil des Stromes, der aus dem Netz bezogen werden muss. Das wird immer für einen Rest von 10 bis 30 Prozent nötig sein, da zwischen Dezember und Februar die Solarerträge zu niedrig sind.

Lebensdauer und Ladezyklen

Für Solarakkus werden hauptsächlich Blei- und Lithium-Ion-Akkus verwendet. In den letzten Jahren kommt vermehrt die Lithium-Ion-Technologie zum Einsatz. Lithium-Ion-Akkus haben eine etwas geringere Speicherkapazität als Blei-Akkus. Ihr Wirkungsgrad ist allerdings sehr hoch und sie weisen gegenüber Blei-Akkus eine erhebliche längere Lebensdauer auf. Hersteller geben zumeist Zyklenanzahlen an, die beschreiben, wie viele Zyklen ein Speicher aushält. Ein Zyklus bedeutet das einmalige Laden, Speichern und Entladen des Speichers, wobei die gesamte Nutzkapazität des Speichers ausgenutzt wird. Moderne Stromspeicher erreichen etwa 5000 bis 10 000 Ladezyklen. Die Lebensdauer einer Batterie hängt nicht nur von der Anzahl der möglichen Lade- und Entladezyklen ab. Wird eine Batterie nicht verwendet, unterliegt sie einer natürlichen Alterung. Wirtschaftlicher ist es immer, wenn die Batterie ausgelastet wird und durch hohe Zyklenanzahl altert als durch reine Materialalterung. Lithium-Ion-Batterien erreichen heute eine Lebensdauer von etwa 20 Jahren.

Technik, Platzbedarf und Kosten

Solarmodule erzeugen immer Gleichstrom, der zur Einspeisung ins Netz mit einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Bei Batteriespeichern unterscheidet man zwischen Gleichstrom- und Wechselstrom-gekoppelten Systemen. Gleichstrom-gekoppelte Energiespeicher teilen sich mit der PV-Anlage denselben, speziell auf die Gesamtanlage abgestimmten, Wechselrichter. Ein Wechselstrom-gekoppelter Energiespeicher hat seinen eigenen Wechselrichter. Der Energiespeicher wird also unabhängig von der PV-Anlage betrieben. Diese Variante eignet sich sowohl für eine neue PV-Anlage als auch, um eine bestehende Anlage nachzurüsten.

Gleichstrom-gekoppelte Energiespeicher teilen sich mit der PV-Anlage denselben Wechselrichter.

Bild: Memodo GmbH

Wechselstrom-gekoppelter Energiespeicher mit eigenem Wechselrichter.

Bild: Memodo GmbH

Der Preis für einen Stromspeicher für ein Einfamilienhaus liegt derzeit zwischen 9000 und 20 000 Franken, abhängig von der Speicherkapazität, der Stromspeicher-Art, der maximalen Entladetiefe sowie der Zyklenanzahl. Der Platzbedarf einer Batterie beträgt etwa 1 m². Der Boden oder die Wand muss ausreichend tragfähig beziehungsweise stabil sein, da die Geräte zwischen 80 bis 160 kg wiegen.

Wer den Kauf eines Energiespeichers erwägt, muss also verschiedene Aspekte berücksichtigen. Im Zentrum der Überlegungen stehen aber immer eine erhöhte Unabhängigkeit und die Möglichkeit, Ertragsüberschüsse zu puffern. 

Titelbild
Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen puffern Produktionsspitzen – Quelle: BE Netz AG

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