Stromspeicher:
Aufbau & Funktion
Wie funktionieren Stromspeicher?
Stromspeicher sind „ganz normale“ Akkus, wie sie in Handys oder auch Elektroautos in unterschiedlichen Größen verbaut werden. Der Strom aus den Solaranlagen ist dabei wie das Ladekabel an der Steckdose, dass den Akku auflädt. Kommt vom Dach gerade kein Strom, springt der Stromspeicher ein und gibt den gespeicherten Strom frei, um das Haus mit Energie zu versorgen.
Außerdem verfügen Stromspeicher über einen eingebauten Wechselrichter, der den Strom von Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt und den gleichzeitig das Laden und Entladen steuert.
Der Wechselrichter
Der Wechselrichter ist ein essenzieller Bestandteil einer jeden Photovoltaikanlage. Prozessbedingt produziert diese nämlich Gleichstrom. Dieser ist jedoch in unserem Stromnetz nicht nutzbar, da es auf Wechselstrom ausgelegt ist. Bevor der eigenproduzierte Strom also im Haus genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden kann, muss er von Gleichstrom zu Wechselstrom umgewandelt werden.
Da kommt der Wechselrichter ins Spiel. In einem System ohne Stromspeicher, hängt dieser als einzelnes Gerät im Keller. Stromspeicher haben den Wechselrichter allerdings schon eingebaut.
Das hat zwei entscheidende Vorteile. Es wird der Platz und die Kosten für ein zusätzliches Gerät gespart und der Wechselrichter und die Batterie sind perfekt aufeinander abgestimmt.
Die Batterie
Die Batterie ist das Herzstück des Stromspeichers. Hier wird die Energie des produzierten Stroms in chemische Energie umgewandelt und so abgespeichert. Bei Bedarf kann sie dann wieder freigegeben werden. Das Prinzip ist aus Smartphones, Elektroautos und vielen weiteren Geräten bekannt. Dabei basieren fast alle Akkus auf der gleichen Technik, bekannt als „Lithium-Ionen-Akku“.
Der Prozess in dem Akku läuft wie folgt: Ist der Akku entladen sitzen auf der einen Seite des Akkus die positiv geladenen Lithium-Ionen und die negativ geladenen Elektronen. Beim Aufladen wird dann eine Spannung angelegt, die Elektronen über einen Stromkreis außerhalb des Akkus auf die andere Seite des Akkus transportiert. Die Lithium-Ionen wollen auch auf die andere Seite, können den Elektronen allerdings nicht direkt folgen, da sie zu groß sind. Sie können allerdings durch den Akku hindurch auf die andere Seite „schwimmen“. Dort treffen sie wieder die Elektronen und verbinden sich mit ihnen. Wenn alle Lithium-Ionen und Elektronen auf der anderen Seite sind, ist der Akku geladen. Wird die Spannung mit zum Ende des Aufladens vom Akku genommen, hält sich dieser Zustand zunächst. Wird der Stromkreis außerhalb des Akkus über ein Gerät geschlossen, dass diesmal Strom benötigt, läuft der Prozess umgekehrt ab. Die Elektronen fließen durch den externen Stromkreis und die Lithium-Ionen durch den Akku wieder zurück auf die andere Seite. Die Elektronen, die durch den externen Stromkreis fließen, erzeugen dabei den Strom, der das Gerät antreibt.
Die Vorteile des Lithium-Ionen Akku
Ladetiefe:
Die Akkus können fast ganz entladen werden, ohne dabei beschädigt zu werden
Zyklen:
In Stromspeichern sind bis zu 10.000 Ladezyklen möglich
Langlebigkeit:
Durch die vielen Ladezyklen können die Stromspeicher über 20 Jahre ohne Leistungsverlust durchhalten
Wirkungsgrad:
Lithium-Ionen-Akkus haben einen sehr hohen Wirkungsgrad. Das heißt es geht kaum Energie bei der Speicherung verloren
Worauf bei der Anschaffung achten?
Für eine effiziente Nutzung ist die Wahl des passenden Stromspeichers entscheidend. Dabei kommt es vor allem auf die richtige Kapazität an, die von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst wird.
Hinzu kommen weitere Kennzahlen, die Sie kennen sollten, um eine fundierte Entscheidung treffen zu können.
Die wichtigsten Kennzahlen
Speicherkapazität
Die Speicherkapazität ist die wahrscheinlich wichtigste Kennzahl und steht daher hier ganz oben. Um der Komplexität gerecht zu werden, haben wir dem Thema weiter unten einen ausführlichen Abschnitt gewidmet.
Anzahl Ladezyklen
Ein Ladezyklus bedeutet ein vollständiges Ent- und wieder Aufladen des Speichers. Die angegebene Zahl bezieht sich meistens auf die Zahl an Zyklen, die ein Speicher durchläuft, bis ein gewisses Speicherniveau unterschritten wird. Gibt ein Hersteller 10.000 Ladezyklen an, dann ist gemeint, dass nach 10.000 Zyklen bspw. noch 80% Kapazität verfügbar sind. Halten Sie also Ausschau nach der Referenzgröße, wenn Sie verschiedene Speicher vergleichen.
Wirkungsgrad
Bei der Speicherung von Strom geht im Prozess immer auch Energie verloren. Der Wirkungsgrad beschreibt, wieviel von der eingespeisten Energie nachher auch wieder zur Verfügung steht. Der Wirkungsgrad ist meistens sehr hoch und kann bis zu 95% betragen.
Entladetiefe
Wird ein Akku vollständig entladen, kann das die Lebensdauer stark verringern. Daher haben die meisten Speicher die Entladetiefe abgeriegelt, damit die Batterie keinen Schaden nimmt und möglichst lange hält. Je höher die Entladetiefe, desto mehr der genannten Kapazität können Sie auch tatsächlich nutzen. Eine hohe Entladetiefe sollte daher das Ziel sein.
Nutzkapazität
Die Nutzkapazität ist im Grunde wichtiger als die Nennkapazität. Die Nennkapazität beschreibt die Menge an Strom, die theoretisch gespeichert werden kann. Bei der Nutzkapazität wird die Entladetiefe abgezogen, sodass dieser Wert aussagt, wieviel Strom tatsächlich gespeichert und auch wieder freigegeben werden kann. Vergleichen Sie daher die Nutzkapazitäten und nicht die Nennkapazitäten der Speicher.
Entladeleistung
Dieser Wert wird relevant, wenn der Speicher viel Strom auf einmal zur Verfügung stellen muss. Abends brauchen oft viele Geräte gleichzeitig Strom. Diesen hohen akuten Bedarf muss der Speicher auch liefern können. Je höher die Entladeleistung, desto besser.
Die richtige Speicherkapazität wählen
Die richtige Speicherkapazität ist entscheidend für den wirtschaftlichen Betrieb Ihrer Anlage. Daher sollten Sie sich im Klaren sein, wie groß Ihr Speicher ausfallen sollte. Die folgenden Fragen geben Ihnen ein Überblick, was es zu beachten gibt.
Wie hoch ist Ihr Stromverbrauch im Jahr?
Ihren Jahresstromverbrauch können Sie ganz einfach in Ihrer Stromrechnung nachschauen. Grundsätzlich gilt: Je höher der Stromverbrauch, desto größer der Stromspeicher.
Wie verteilt sich Ihr Stromverbrauch über den Tag?
Dieser Faktor ist sehr individuell und abhängig von Ihrem Tagesablauf und dem Ihrer Familie oder Mitbewohner. Ist den ganzen Tag niemand zu Hause, wird Ihre Stromverbrauch zur Mittagszeit relativ gering sein. Dem gegenüber steht allerdings eine hohe Stromproduktion durch die Mittagssonne. Wird der Strom nicht direkt verbraucht, weil keiner zu Hause ist, wird ein großer Überschuss produziert, der gespeichert werden muss. Andersherum ist der Überschuss kleiner, wenn der Strom auch in dem Moment verbraucht wird. Je größer der Überschuss, desto größer muss auch Ihr Speicher sein, um das gesamte Potenzial Ihrer Anlage auszunutzen.
Wie groß ist Ihre Photovoltaik-Anlage?
Hier gibt es wenig Erklärungsbedarf. Je größer Ihre Anlage, desto mehr Strom wird produziert und Ihr Bedarf an Speicherkapazität steigt an.
Wie ist Ihre Anlage ausgerichtet?
Wie Ihre Anlage ausgerichtet hat einen großen Einfluss darauf, wie Ihnen Strom zur Verfügung steht. Ist Ihr Dach Richtung Süden ausgerichtet, ist der Wirkungsgrad am Mittag besonders hoch. Dadurch wächst wahrscheinlich der Überschuss weiter an, der gespeichert werden muss. Ist Ihr Dach jedoch nach Osten und Westen ausgerichtet, ist der Überschuss am Mittag vergleichsweise kleiner und es wird mehr Strom in den Morgen- und Abendstunden produziert. Dann kann ein kleinerer Speicher gewählt werden, da die Lücke zwischen verfügbarem Strom und dem akuten Bedarf nicht so groß ist.
Was ist Ihr Ziel?
Neben allen technischen Details ist das wahrscheinlich die entscheidendste Frage. Streben Sie einen besonders hohen Autarkiegrad und Eigenverbrauch an, ist ein größerer Speicher ratsam. Dafür spricht, dass Sie mehr Geld sparen, je höher der Eigenverbrauch ist. Dem gegenüber stehen allerdings höhere Anschaffungskosten. Ist ihr Stromspeicher überdimensioniert, bezahlen Sie unnötig viel Geld für Speicherkapazität, die Sie gar nicht benötigen.
Sind Sie auf maximale Wirtschaftlichkeit bedacht, lohnt es sich also Ihren Verbrauch und die Leistung Ihrer Anlage genau zu kennen, um so den perfekten Stromspeicher für Ihr System zu finden. Sollten Sie Ihre Anlage erweitern, ist es auch möglich Ihren Speicher nachträglich zu erweitern.
Noch Fragen?
Sind Sie mit der Beantwortung der Fragen überfordert, oder haben Sie weitere Fragen, können Sie sich gerne bei unseren persönlichen Beratern melden!
Installation, Betrieb & Wartung
Haben Sie den passenden Stromspeicher für Ihre Anlage gefunden, sind die wichtigsten Fragezeichen geklärt. Ein paar Informationen, die danach noch relevant werden könnten, haben wir für Sie im Folgenden zusammengefasst.
Wie groß ist ein Stromspeicher?
Die Größe des Speichers ist abhängig von seiner Kapazität. Viele Modelle sind modular aufgebaut und so wird mit jeder nächsten Größe ein weiterer „Bauklotz“ an den Speicher gehängt.
So variiert die Größe oft zwischen 1 – 2 Metern. Das wirkt sich logischerweise auch auf das Gewicht aus. Kleinere Versionen wiegen um die 100 kg, während die größten Ausführungen bis zu 250 kg wiegen können.
Wo wird mein Stromspeicher aufgestellt?
Im besten Fall steht der Stromspeicher in direkter Nähe zu Ihrem Stromzähler und damit meistens im Keller.
Wer installiert meinen Stromspeicher?
Die Installation sollte ausschließlich von zertifizierten Profis durchgeführt werden. Das dient zum einen der Sicherheit und zum anderen der optimalen Abstimmung der einzelnen Einheiten Ihrer Anlage. Sollten Sie sich für eine neue Photovoltaik–Anlage entscheiden, wird der Stromspeicher ohnehin im Zuge dessen installiert.
Muss mein Stromspeicher regelmäßig gewartet werden?
Die regelmäßige Wartung Ihres Speichers wird dringend empfohlen. Dabei geht es weniger um die Batterie, sondern viel mehr um die Verbindung aller Komponenten. Ihre Anlage arbeitet täglich, wodurch Verschleiß und kleinere Schäden nicht auszuschließen sind. Sicherheitsbedenken müssen Sie dabei keine haben. Um die Effizienz Ihrer Anlage zu halten, sollten Sie sie jedoch regelmäßig kontrollieren lassen.
