PV Wissenstext

Was ist ein Stromspeicher für Solaranlagen?

Unabhängigkeit vom Stromnetz und Geld sparen sind häufig genannte Gründe für die Investition in eine Solaranlage. Um eine autarke Stromversorgung auch bei starker Bewölkung oder abends möglich zu machen, werden immer mehr Solaranlagen mit einem Speicher für Solarstrom ausgestattet. Doch wie funktioniert ein Energiespeicher für Photovoltaikanlagen (PV) und wie kann durch den Stromspeicher der Eigenverbrauch erhöht werden?

Funktionsweise eines Stromspeichers

Das Kernelement eines Stromspeichers ist der Akkumulator. Dies ist eine wiederaufladbare Batterie, deren Leistung sich nach der Speicherkapazität der Batteriezellen richtet. Im Inneren des Akkus befinden sich zwei Elektroden in der Form eines Stabes. Die positive Elektrode heißt Anode, die negative Elektrode heißt Kathode. Beide Elektroden befinden sich in einer leitenden Flüssigkeit, dem Elektrolyt. Wenn der Akkumulator an Strom angeschlossen wird, wandern Elektronen von der Kathode zur Anode, bis diese vollgeladen ist. Beim Entladen der Batterie fließen die Elektronen von der Anode zurück zur Kathode, wo dieser Fluss als Strom genutzt werden kann. Die elektrische Energie eines Akkus wird dadurch gespeichert, dass sie beim Aufladen in chemische Energie umgewandelt wird. Beim Entladen wird dieser Vorgang umgekehrt.

Welchen Zweck hat ein Solarstromspeicher?

Ein Solarstromspeicher ist ein Speicher für elektrischen Strom, der über eine Photovoltaikanlage erzeugt wird. Für diese Energiespeicher findet man verschiedene Bezeichnungen wie Solarbatterie, Solar-Akku, PV-Speicher oder Solarspeicher, welche alle dasselbe bedeuten. Wie viel Strom eine Solaranlage erzeugt, hängt von ihren Dimensionen und der Sonneneinstrahlung ab. Der Ertrag einer Photovoltaikanlage-Anlage fällt typischerweise um die Mittagszeit am höchsten aus, während er morgens und abends eher gering ist. Wird eine bestimmte Einstrahlungsleistung unterschritten, liefert die PV-Anlage keinen Strom mehr. Die meisten Haushalte benötigen aber abends mehr Strom als tagsüber. Das liegt daran, dass dann mehr Menschen zusammen sind und Strom für Heißwasser, Herd, Licht und TV verbrauchen. Obwohl die PV-Anlage über die Mittagszeit genügend Strom für den gesamten Tag erzeugen könnte, muss ohne Speichermöglichkeit der Stromverbrauch am frühen Morgen und am späten Abend über das öffentliche Stromnetz abgedeckt werden. Nur über die Mittagszeit werden Solarüberschüsse in das Stromnetz eingespeist. Die Nutzung des Solarstroms am Morgen und Abend wird erst mithilfe eines Stromspeichers möglich. Dieser erlaubt es, die Solarüberschüsse der Mittagszeit zu speichern und zeitverzögert zur Verfügung zu stellen.

Stromspeicher dienen als Puffer für einen sonnenunabhängige autarke Stromversorgung

Mit einem an die Photovoltaikanlage angeschlossenem Stromspeicher ist es möglich auch dann auf Solarstrom zurückgreifen, wenn die Sonne nicht scheint. Typischerweise ist dies am Abend, in den frühen Morgenstunden oder an stark bewölkten Tagen der Fall. Die Solarbatterie kann den über die Mittagszeit anfallenden überschüssigen Solarstrom speichern, um diesen zu einem späteren Zeitpunkt wieder zur Verfügung zu stellen. Damit wird es möglich, den Eigenverbrauch an Solarstrom zu steigern. Je größer die Kapazität des Stromspeichers, desto höher die Autarkie und desto seltener wird es notwendig, Strom aus dem Kraftwerk zu beziehen.

Welche Bedeutung hat die Kapazität für den Solarakku ?

Der Speicher für Sonnenstrom soll den Eigenverbrauch des gewonnenen Solarstroms erhöhen und gleichzeitig die Unabhängigkeit vom Kraftwerksbetreiber forcieren. Die Kapazität gibt an, wie viel Energie maximal gespeichert werden kann. Gemessen wird dies in der Einheit Kilowattstunde (kWh). Die ideale Kapazität hängt vom individuellen Stromverbrauch der Nutzer ab. Bei einem zu klein gewählten Stromspeicher muss der Haushalt trotz Stromspeicher zu häufig zusätzlichen Netzstrom dazukaufen. Eine zu große Solarbatterie verursacht unnötige Mehrkosten und mindert so die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Es lohnt sich nicht, die gesamte Tagesenergie der PV-Kollektoren zu speichern, da bereits tagsüber Strom für den Wasserboiler, den Kühlschrank und zahlreiche elektrische Geräte verbraucht wird. Um die maximale wirtschaftliche Nutzung zu erreichen, sollte die Kapazität des Solarakkus deshalb immer voll ausgenutzt werden. Gelegentlich etwas überschüssigen Strom ins Netz einzuspeisen ist besser, als einen überdimensionierten Speicher zu betreiben, der nicht volllädt.

Ein Eigenheim benötigt einen Solarstromspeicher mit Kapazitäten zwischen 4 bis 10 kWh, um den täglich produzierten Solarstrom zu speichern. Über den Stromspeicher hinaus können auch andere Energiespeicher (zB. das eigene E-Auto) Stromüberschüsse aufnehmen, bzw. den Eigenverbrauch von Strom aus der eigenen Produktion erhöhen. Sogenannte Smartmeter werden die komplexe Aufgabe des Energiemanagements in Privathaushalten immer öfter übernehmen.

Sollte man Stromspeicher und PV-Anlage gleichzeitig anschaffen?

Ein Stromspeicher erhöht die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage. Um vom ersten Tag an die beste Rendite zu haben, ist es sinnvoll, die Solarbatterie direkt zusammen mit der Photovoltaikanlage installieren zu lassen. Da der Elektriker dafür nur einmal erscheinen muss, werden durch eine zeitgleiche Montage geringere Installationskosten verursacht. Deswegen ist es zu empfehlen, die Photovoltaikanlage zusammen mit dem Solarenergiepeicher in Betrieb zu nehmen.

Manchmal sind ältere Photovoltaikanlagen schon vorhanden, sodass sich die Besitzer überlegen, die Anlage um einen Stromspeicher zu erweitern. In der Regel lohnt es sich auch ältere PV-Anlagen mit einer Stromspeichermöglichkeit nachzurüsten. Dafür ist es sinnvoll, den eigenen Stromverbrauch über einen Zeitraum von einem Monat zu beobachten, da mit diesem Wissen die ideale Größe der neuen Solarbatterie ausgelegt werden kann. Die gleichzeitige Installation von Photovoltaikanlage und Solarbatterie bringt einen weiteren Vorteil: Einige Bundesländer und Kommunen geben eine finanzielle Förderung für Stromspeicher, wenn diese zusammen mit einer neuen PV-Anlage eingebaut werden.

Gleich- und Wechselstrom in der Photovoltaikanlage

Photovoltaische Anlagen produzieren Gleichstrom. Dieser wird mit DC (engl. „direct current“) bezeichnet. Elektrische Verbraucher benötigen zum Betrieb in der Regel Wechselstrom (AC = engl. „alternating current“). Um aus Gleichstrom einen Wechselstrom zu machen, wird ein Wechselrichter zur Stromumwandlung benötigt. Da auch der Stromspeicher mit Gleichstrom arbeitet, muss der Wechselrichter nach dem Solarspeicher geschaltet werden. Der Wechselrichter kommt also erst dann zum Einsatz, wenn Haushaltsstrom aus der Solarbatterie entnommen wird. Bei der Umwandlung des Stroms geht über die elektrischen Widerstände etwas Energie im Wechselrichter verloren.

Lohnt sich ein Stromspeicher für Solarstrom?

Ziel eines Stromspeichers ist es, den Eigenverbrauch des selbst gewonnen Stroms zu steigern, indem der Solarstrom tagsüber gespeichert und Abends oder am Morgen genutzt wird. Falls der Speicher schon vollständig geladen ist, wird überschüssiger Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist und vergütet. Auch wenn die Einspeisevergütung für Solarstrom in den letzten Jahren gesunken ist, ist der Strompreis über die Jahre und vor allem seit März 2022 kräftig gestiegen. Diese Entwicklung bedeutet, dass ein möglichst hoher Eigenverbrauch des selbst erzeugten Solarstroms das Ziel sein sollte. Deshalb lohnt sich die Anschaffung eines Stromspeichers in den meisten Fällen.