Was ist ein Batteriespeicher?
Solar-Speicher Grundlagen
Der „Stromspeicher“ erlaubt den Anwendern den Anteil des Eigenverbrauchs vom tagsüber produzierten Solarstrom weiter zu steigern und sich somit autarker gegenüber den Energieversorgern zu machen, nehmen Sie den Sonnenstrom mit in die Nacht.
Die folgenden Punkte geben einen Überblick der verschiedenen Aspekte eines Speichersystems.
Speicherkapazität
Mit einem Lithium-Ionen-Energiespeicher erhalten Sie bei der Solarberatung Bönen eigenständige Batterien mit einem zusätzlichen Batteriemanagementsystem (BMS). Je nach Modell und Hersteller beginnt die Bruttokapazität bei etwa 2kWh und lässt sich nahezu beliebig nach oben skalieren. Je nach Anwendungsfall kann mit einem kleinen Batteriespeicher begonnen werden und dieser in Zukunft erweitert werden, passend zu ihrem Nutzungsszenario.
Nutzbare Kapazität
Die nutzbare Kapazität, auch Netto-Kapazität genannt kann je nach System bei bis zu 90 % der Bruttospeicherkapazität liegen.
Zyklus-Effizienz
Die meisten Hochvolt Lithium-Ionen-Batterien haben eine Vollzyklus-Effizienz von etwa 95 %. Damit eignen sie sich ideal für Anwendungen des täglichen Gebrauchs und um die über den Tag gespeicherte Energie an die Verbraucher abends/nachts abzugeben. Viele Vollzyklen steigern die Wirtschaftlichkeit. Ideal sind 200 bis 250 Vollzyklen in Jahr.
Lebensdauer (Zyklen)
Eine qualitativ hochwertige Lithium-Ionen-Batterie kann eine Lebensdauer von 5.000 – 7.000 Zyklen erreichen. Dies entspricht einer durchschnittlichen Lebensdauer von 10 Jahren, bei normaler Nutzung. Das eingebaute Batteriemanagementsystem stellt sicher, dass der Batteriezustand immer in optimalem Zustand gehalten wird und steuert die Energieabgabe intelligent.
Gewicht
Ein qualitativ hochwertiger Lithium-Ionen-Speicher wiegt ungefähr zwischen 10 kg und 15 kg pro kWh nutzbarer Kapazität.
Betriebstemperatur
Die ideale Betriebstemperatur einer Lithium-Ionen-Batterie liegt im Bereich von 15 – 30 Grad Celsius. Wärmere und kältere Temperaturen können die Lebensdauer der Batterie beeinflussen.
Nach den Grundlagen werden im Folgenden einige Faktoren aufgeführt, die bei der Bestimmung der erforderlichen Batteriegröße berücksichtigt werden können.
Energieverbrauch bei Grundlast
Bei einem ersatzstromfähigen PV-System sind vor allem die Lasten zu berücksichtigen, die bei einem Ausfall des Netzes zu tragen sind. Bei dieser Betrachtung wird der Stromverbrauch der wichtigsten elektronischen Geräte ermittelt, so kann die Speichergröße in einem Rahmen gehalten werden, der für die meisten Haushalte geeignet ist. Daher bietet es sich an zu ermitteln wie hoch die entsprechende Grundlast eines Haushaltes ist und diese mit den Zeiten, an denen diese Geräte benötigt werden zu verbinden. In Deutschland sind Stromausfälle relativ selten, aber für den Fall eines Stromausfalls kann ein Stromspeicher diese Grundlast abfangen und die wichtigsten Verbraucher mit Strom versorgen. Die nachfolgende Tabelle zeigt einen beispielhaften Haushalt mit verschiedenen Geräten, der verbunden Leistung, der benötigte Zeitbedarf in Stunden, einen Gewichtungsfaktor und die täglich benötigte Strommenge in Wh.
| Verbraucher | Leistung (W) | Zeit | Faktor | Täglich (Wh) |
| Licht | 100 | 5 | 1 | 500 |
| Kühlschrank | 150 | 24 | 0.3 | 1.080 |
| Gefrierschrank | 150 | 24 | 0.2 | 720 |
| Internet-Router | 10 | 24 | 1 | 240 |
| Telefone | 5 | 24 | 1 | 120 |
| Fernsehen | 170 | 4 | 1 | 680 |
| Sonstige | 100 | 24 | 1 | 2.400 |
| Gesamt | 6,5kWh | 6.490 |
Betriebsdauer der Batterie für den Blackout Fall
Ebenfalls wichtig für die Größe der Batterie in einem Ersatzstromsystem ist die Bestimmung der Zeit, in der die kritischen Stromverbraucher mit Strom versorgt werden müssen. In Deutschland dauert ein durchschnittlicher Stromausfall ca. 130 Minuten pro Jahr. Hier kann das System so konzipiert werden das es groß genug ist, um in dieser Zeit die Stromlast zu decken die Heizungspumpen, Gefrierschränke oder andere notwendige Geräte benötigen.
Ladedauer der Batterie
Grundsätzlich wird die Batterie mit dem überschüssigen Strom der Solaranlage geladen. Der überschüssige Solarstrom ergibt sich aus der Differenz zwischen der erzeugten Strommenge von der Solaranlage und den Verbrauchern, die über den Tag mit Strom versorgt werden müssen. Daher ist es wichtig die Solaranlage und den Speicher so auszulegen das es möglich ist die Batterie über den Tag hinweg vollständig zu laden. Vor allem in den Wintermonaten ist dies wichtig, da hier die Strommenge von der Solaranlage geringer ausfällt als im Sommer. Ideal ist hier das Verhältnis Solargenerator / Speicher von 1,5 : 1 Ein Batteriepaket, das im Verhältnis zum PV-System zu groß ausgelegt ist, wird nicht vollständig aufgeladen und steht daher bei einem Netzausfall nicht mit der vollständigen Leistung zur Verfügung.