Stromspeicher: Klimafreundliche Energie jederzeit nutzen

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Bis 2035 sollen laut der Bundesregierung ungefähr 60 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien kommen, 2050 bereits 80 Prozent. Haupterzeuger werden nach derzeitigem Stand die Bereiche Wind- und Solarenergie sein.

Während im Jahr 2013 nur 5.000 PV-Anlagen mit Speicher installiert waren, zählt die Statistik im Jahr 2020 bereits 272.000 solche.;

Dabei ist der Strom- oder Batteriespeicher eine wichtige Komponente: In diesem kann der zu viel produzierte Strom verwahrt werden,  um ihn dann bei Bedarf zur Verfügung stellen zu können. Das kann mangels Sonne in der Winterzeit vorkommen, oder wenn zu viel Energie verbraucht wird. Der Akku sorgt dafür, dass der Strom gespeichert wird.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Stromspeicher

Warum solltest du einen Energiespeicher nutzen?

Die Photovoltaikanlage produziert nur dann Strom, wenn sie von der Sonne versorgt wird. Bei schlechtem Wetter wird die Produktion reduziert und es kann so zu Versorgungsengpässen kommen. Diesen Engpässen beugt der Solarspeicher vor: Er gibt dann Energie ab, wenn die PV-Anlage keine mehr zur Verfügung stellen kann. So ist es nicht nötig, den Strom an das Netz abzugeben und später wieder mit hohen Kosten zurückzukaufen. Dadurch kannst du deine Stromkosten reduzieren.

Wie ist ein Solarstromspeicher aufgebaut und wie funktioniert er?

Die elektrische Energie, die von der PV-Anlage produziert wird, wandelt der Akku in chemische Energie um und speichert diese in der Batterie. Dieser Prozess funktioniert auch umgekehrt, wenn man die elektrische Energie dann wieder benötigt. Energiestromspeicher sind in der Lage mehrere Tausende von Ladezyklen durchzuführen. Wir stellen dir kurz die wichtigsten Komponenten eines Speichers vor.

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Die Batterie

Der Akku besitzt zwei Elektroden, eine positive und eine negative. Sie sind in einer Flüssigkeit eingebettet, einem sogenannten Elektrolyten, der den Sauerstofftransport gewährleistet. Die positive Elektrode (Anode) ist für die Elektronenaufnahme zuständig, die negative (Kathode) für die Abgabe. Ionen und Elektronen, die sich in einem extra Stromkreis zwischen Anode und Kathode bewegen, bilden Atome. Wichtig beim Kauf der Batterie ist es auf Qualität zu achten und zu beachten, dass du nach einer gewissen Zeit der Ent- und Beladung die Batterie ausgetauscht werden muss.

PV-Stromspeicher gibt es mit verschiedenen Zell- oder Batterietypen. Dazu zählen

  • Lithium-Nickel-Oxid,
  • Lithium-Mangan-Oxid,
  • Lithium-Kobald-Oxid,
  • Lithium-Eisen-Phosphat oder
  • Blei-Zelltypen.
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Das Batterie-Management-Systeme

Ein Speicher für Strom setzt sich aus dem Akku, dem Batteriemanagement und einem Regler zusammen. Das Managementsystem sorgt dafür, dass die Verteilung optimiert an die jeweiligen Verbraucher erfolgt. Mit der Steuerung kann festgelegt werden, ob der Strom nur für den Eigenbedarf verwendet wird oder Anteile davon im Speicher abgelegt oder an das öffentliche Netz weitergegeben werden.

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Der Laderegler

Der Laderegler ist in erster Linie eine Schutzeinrichtung, um Grenzspannungen konstant zu halten. Durch Schwankungen bei der Stromerzeugung und Nutzung beim Verbraucher kann es sonst zu Unter- oder Überspannung kommen, die der Batterie schaden würden.

Es gibt drei Arten von Reglern:

Serienregler – einfach erklärt unterbrechen sie den Stromkreis, wenn die maximale Spannung erreicht ist und schließen diesen wieder, wenn die Spannung abfällt.

Shuntregler – hier wird die Energiezufuhr nicht sofort abgebrochen, sondern langsam herunter reguliert, so dass der Akku geschont wird.

MPP-Regler – ein Gleichspannungswandler sorgt für ein ausgewogenes Gleichgewicht bei Generator und Akku. Durch diesen Vorgang ist es möglich, auch höheren Ladestrom zuzulassen.

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Solarwechselrichter

PV-Speicher sind entweder „alternating current“ (AC) oder „direkt current“ (DC). Dabei steht AC für Wechselstrom und DC für Gleichstrom. Die Solarmodule arbeiten grundsätzlich mit Gleichstrom. Da auch der Akku nur Gleichstrom verwendet und der Privathaushalt nur Wechselstrom benötigt, ist ein Wechselrichter eingebaut, der den Strom entsprechend umgewandelt.

Vorteile

Durch die Nutzung von eigenem Strom reduziert sich deine Stromrechnung enorm. Liegt der Anteil des Eigenverbrauchs mit Photovoltaik noch bei 30%, erhöht sich dieser durch einen Energiespeicher bis zu erstaunlichen 70%. Bleibt genügend Strom übrig, kann dieser in das öffentliche Stromnetz gegen eine Vergütung eingespeist werden, wodurch eine weitere Ersparnis erfolgt.

Die heutigen, modernen Akkus haben eine lange Lebenszeit und müssen erst nach 7.000 bis 10.000 Zyklen erneuert werden. Das entspricht einer Lebensdauer von ungefähr 25 Jahren. Damit wird man weitgehend unabhängig vom öffentlichen Stromnetz und unterliegt kaum noch irgendwelchen Strompreiserhöhungen. Solarstrom ist 100% klimaneutral und vermeidet CO2-Emissionen, somit leistest du einen wichtigen Beitrag zur Klimawende. Zudem steigt der Wert deiner Immobilie bei einem möglichen Verkauf.

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Klima und Umwelt

Solar gilt als wirksamster Klimaschutz im Energiebereich. Über seine Lebensdauer produziert das Modul 10 bis 15 Mal mehr Energie, als es für die Produktion von Strom aufwendet. Somit zeigt sich, dass die Effizienz der PV-Anlagen weit über dem liegt, was andere Energiequellen aufzuweisen haben. Über drei Millionen Tonnen CO2 werden pro Jahr mit PV-Anlagen eingespart.

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Stromkosten senken

Energiekosten sind ein Faktor, der viele Haushalte sehr belastet, zumal sie auch kontinuierlich steigen. Alleine zwischen 2004 und 2019 hat sich der Strompreis von konventionellem Strom um Ganze 70 Prozent erhöht. Stellt man Kosten und Aufwand der PV-Anlage gegenüber, hat man einen gleichbleibenden Preis für die nächsten 25 bis 30 Jahre. Dieser liegt pro kWh zwischen fünf und zehn Cent. Ein unschlagbares Argument für die Installation von Photovoltaik und einen Stromspeicher.

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Unabhängigkeit

Stromausfälle und ständige Preissteigerungen lassen viele Eigenheimbesitzer nach neuen und umweltfreundlichen Alternativen suchen. Die Unabhängigkeit von öffentlichen Netzen kann dabei nur mit einer eigenen Solaranlage erreicht werden. Eine vollständige Unabhängigkeit ist allerdings nur mit einem eigenen Energiespeicher möglich. So muss keine Energie hinzu gekauft werden und bei Überproduktion kann diese an das öffentliche Netz gegen eine Vergütung, die allerdings stetig abnimmt, abgegeben werden.

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Ist das Nachrüsten mit einem Energiespeicher möglich?

Neue Anlagen sind fast immer mit einem Speicher ausgerüstet, da die immer weiter abgesenkten Einspeisevergütungen nicht mehr rentabel sind. Aber ist die Nachrüstung einer alten Anlage überhaupt noch möglich und wirtschaftlich sinnvoll? Eine Nachrüstung mit einem Speicher ist meist möglich, wenn die Anlage nicht zu alt ist. Allerdings solltest du prüfen, ob es sich nach den Angaben des Herstellers überhaupt möglich ist.

Voraussetzungen für eine Nachrüstung mit Batteriespeicher

Es gibt zwar günstige Online-Angebote, aber die können sich im Nachhinein als teure Lösung herausstellen, wenn sie nicht ordnungsgemäß installiert sind. Deswegen ist es unabdinglich, einen Fachbetrieb zu beauftragen. Dieser weiß genau, welche Komponenten benötigt werden, was zu welcher Anlage auch wirklich passt und wie die Batterie ordnungsgemäß angeschlossen wird. Oft ist es auch günstiger, eine komplett neue Anlage zu kaufen, statt auf einer alten, überholten und nicht mehr effizienten Anlage aufzubauen.

Die Fachwerkstatt legt fest, welche Kapazität wirklich nötig ist, ob vor oder nach dem Wechselrichter angeschlossen wird, welchen Wirkungsgrad die Batterie haben sollte, bei dem jährlichen, privaten Stromverbrauch.

Wie wird der korrekte Speicherbedarf berechnet?

Um den Richtwert festzulegen sind drei Faktoren zu benennen. Das ist in erster Linie der Jahresbedarf an Strom, die Leistung der Photovoltaikanlage und der anteilige Tagesbedarf an Strom. Mit diesen Faktoren können die unterschiedlichen Verbrauchsvarianten berechnet werden:

  1. Wenn du morgens und abend am meisten Energiebedarf hast, teilst du deinen Jahresstromverbrauch durch 365 Tage und multiplizierst diesen Wert mit 0,5.
  2. Wer auch über Tag zu Hause ist und der Bedarf sich über den Tag verteilt, nimmt stattdessen den Multiplikationswert 0,33.
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Wie kann ich den Autarkiegrad und den Eigenverbrauchsanteil berechnen?

Die HTW Berlin stellt auf ihrer Webseite einen Unabhängigkeitsrechner zur Verfügung. Damit lässt es sich einfach und schnell ermitteln, wie hoch der Autarkiegrad und der Eigenverbrauchsanteil entsprechend der Leistungsgröße deines Speichers sind.

Was kosten Speicher für PV-Anlagen?

Einen Pauschalpreis kann man nicht nennen. Verschiedene Faktoren, wie Größe, Leistung und Art der Speichertechnologie beeinflussen den Preis. Je nach Größe muss man bei einem Stromspeicher inklusive Instandsetzung mit Kosten in Höhe von 5.000 bis 20.000 Euro rechnen.

Die Wirtschaftlichkeit eines Stromspeichers hängt immer von der Speichergröße und den effektiven Kosten für eine Kilowattstunde Speicherkapazität ab. Außerdem sind noch Faktoren wie der Eigenbedarf oder die Dauer der Sonneneinstrahlung maßgeblich. Sehr hohen Einfluss haben zudem die Leistung der Anlage, die Art der eingesetzten Technologie und natürlich auch die Fördermittel.

Fördermöglichkeiten

Möchtest du Fördermittel beanspruchen, musst du diese vor dem Kauf und der Installation beantragen. Die Regierung hat erkannt, wie wichtig Stromspeicher für die Energiewende ist, so kannst du unterschiedliche Fördermöglichkeiten in Anspruch nehmen. 

  1. Förderung durch die KfW: Das Förderprogramm 270 „Erneuerbare Energien“ ermöglicht die zinsgünstige Finanzierung von Photovoltaikanlagen inklusive Solarstromspeicher
  2. Förderung durch Bundesländer: Um die Umweltbilanz zu verbessern, fördert der Staat Solarenergie. So möchte man erreichen, dass bis 2030 erneuerbare Energien einen Anteil von 65 % in Deutschland einnehmen. Alle Bundesländer haben ihre eigenen Förderprogramme. Die komplette Übersicht findest du hier.
  3. Förderung durch Städte, Gemeinden und Kommunen: Jede Stadt fördert auf unterschiedliche Weise. Deine örtlichen Stadtwerke sind der richtige Ansprechpartner, um dich über die Fördermöglichkeiten zu informieren.
  4. Förderung durch Energieunternehmen: Keine direkte Förderung, aber ein Rabatt: Unterschiedliche Energieunternehmen gewähren dir einen Rabatt, wenn du den Speicher bei Ihnen kaufst.

Ausblick und Fazit

Nach heutigem Stand ist die Photovoltaikanlage mit Energiespeicher die rentabelste Möglichkeit der Nutzung von erneuerbaren Energien. Sie ermöglicht eine weitgehend autarke Anwendung und erspart dem Nutzer hohe Energiekosten bei langfristiger Planung. Zudem leistet so jeder Haushalt jedes Unternehmen einen enormen Beitrag zur Klimawende, wenn es auf Solarenergie setzt. Die Speichertechnologie wird stetig verbessert, so forschen und entwickeln seit Jahren Wissenschaftler alternative System und Materialien: Sei es das umweltschädliche Kobalt in den Akkus durch organische Stoffe wie Erdnussschalen, Magnesium oder Natrium zu ersetzen oder die Ladezyklen durch Acrylglas zu verlängern.

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Giuliano Fuchs
Dein Energiewende Guide

Erst mal ein bisschen was zu mir: Ich bin 37 Jahre alt, komme aus Hessen und lebe im Frankfurter Umland genauer gesagt im wunderschönen Taunus. Als einer der Experten Guides auf net4energy schreibe und veröffentliche ich Blogbeiträge rund um ein Thema, dass mir persönlich besonders am Herzen liegt - das Erzeugen von erneuerbaren Energien. Ich bin davon überzeugt das, die Nutzung von nachhaltigen Energiequellen, wie z.b. Photovoltaik und Solarthermie ein integraler Bestandteil der nationalen und vor allem persönlichen Energiewende ist. Um immer up to date zu bleiben und andere auch über net4energy hinaus zu unterstützen, bin ich aktiv in unterschiedlichen User Gruppen und Foren die sich z.b. mit neuen Technologien wie Stromspeichern und Solaranlagen im Allgemeinen beschäftigen.

Schau dir gerne alle meine Beiträge zum Energie erzeugen in unserem Magazin an.