Welche Stromspeicherarten für PV-Anlagen gibt es?
07.05.2024Immer mehr Menschen nutzen die Energie aus der Sonne, um Strom zu sparen und die Umwelt zu schützen
Stromspeicherarten für PV
Doch die Sonne scheint nun einmal nicht in der Nacht und auch nicht den ganzen Tag über. Strom verbrauchen wir aber vor allem auch in den Abendstunden, und auch, wenn es regnet oder schneit, sollten die Elektrogeräte laufen. Damit wir den Solarstrom nicht nur im Moment der Erzeugung, sondern durchweg nutzen können, sind Stromspeicher für die PV-Anlage wichtig. Aber welche Arten von Solarstromspeichern gibt es eigentlich?
Was ist ein Solarstromspeicher?
Es ist schon eine Weile her, als in Mannheim das erste Plusenergiehaus von Haas dem Publikum präsentiert wurde. Seitdem hat sich die Photovoltaik-Technik hochgradig weiterentwickelt. Moderne Photovoltaikanlagen produzieren weitaus mehr Strom, als im Augenblick benötigt wird. Um diesen nicht komplett in das öffentliche Netz einzuspeisen, sondern zu einem späteren Zeitpunkt auf den selbst erzeugten Strom zurückgreifen zu können, sind Stromspeicher notwendig. Solarstromspeicher können Komplettsysteme oder Systeme mit Bauteilen von unterschiedlichen Herstellern sein.
Arten von Solarstromspeichern
Im Grundsatz sind alle Speichersysteme für Photovoltaikanlagen gleich aufgebaut. Sie bestehen aus einer Batterie, einem Wechselrichter und den regelnden und kontrollierenden Bauteilen Laderegler, Monitoring-System und Management-System. Um den Strom zu speichern, sind also immer Akkumulatoren verbaut, und genau hier liegen auch die größten Unterschiede in der Art der Solarstromspeicher.
Die Alten: Blei-Akkumulatoren
Die Klassiker für das Speichern von Solarstrom sind die Blei-Akkus, die man auch als Autobatterie schon kennt. Es gibt zwei Sorten: Blei-Gel-Akkus und Blei-Säure-Akkus. Blei-Säure-Akkus arbeiten mit verdünnter Schwefelsäure und erreichen eine mögliche Speicherkapazität von bis zu 80 Prozent. In der Regel liegt sie aber etwas darunter. Mit nur etwa 60 Prozent ist die mögliche Kapazität bei Blei-Gel-Akkumulatoren noch geringer. Sie sind mit einem Gel aus Schwefelsäure und Kieselsäure als Elektrolyt ausgestattet und erreichen aber im Gegensatz zu den 5 bis 7 Jahren der Blei-Säure-Batterie mit etwa 10 Jahren eine höhere Lebensdauer.
Die Neuen: Lithium-Ionen-Speicher
Waren die Blei-Akkumulatoren bis in die 1990er Jahre die vorherrschenden Speichermöglichkeiten, wurden sie mittlerweile zu einem großen Teil von den effizienteren und kleineren Lithium-Ionen-Akkus abgelöst. Die mögliche Speicherkapazität liegt zwischen 80 und 90 Prozent und die Lebensdauer bei etwa 20 Jahren, was die Li-Ionen-Akkus äußerst attraktiv macht. Lithium-Ionen-Akkus arbeiten mit einer positiven Elektrode aus einem Lithium-Metalloxid, einer negativen Elektrode aus Grafit, einem Elektrolyt und einem Separator.
Im Bereich der Photovoltaik werden in der Regel die beiden Typen Lithium-Nickel-Cobalt und Lithium-Eisenphosphat eingesetzt. Die Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) sind dabei den Lithium-Nickel-Cobalt-Akkus überlegen. Sie benötigen zwar etwas mehr Platz, weil sie eine etwas geringere Energiedichte aufweisen, überzeugen dafür aber mit einer enormen Lebensdauer. Selbst nach 10.000 Ladezyklen sind noch bis zu 70 Prozent der möglichen Ladeleistung möglich, während sie bei den Lithium-Nickel-Cobalt-Akkus schon nach 2000-300 Ladezyklen auf 70 Prozent, bei Mangan-basierten sogar auf 60 Prozent, absinken.
Salzwasser-Batterien
Eine weitere Möglichkeit, die Energie der Sonne zu speichern, sind Salzwasser-Batterien. Die Salzwasser-Speicher sind i Vergleich zu den traditionellen und den Lithium-Ionen-Akkus vor allem umweltverträglicher. Auch die Salzwasser-Akkumulatoren arbeiten wie herkömmliche Batterien, aber es werden ökologisch verträgliche Materialien eingesetzt. Sie sind jedoch teurer als Lithium-Ionen-Akkus.
Vanadium-Redox-Flow-Speicher
Eine weitere umweltverträgliche Art der Solarstromspeicher sind die Vanadium-Redox-Flow-Speicher. Es werden keine seltenen Rohstoffe benötigt und die eingesetzten Materialien sind vollständig recycelbar. Auch hier liegen die Anschaffungskosten noch deutlich über den althergebrachten Speicherarten.
In der Zukunft wird wohl auch in der Photovoltaik Wasserstoff mehr und mehr eine Rolle spielen. Bisher aber sind die aufgezählten Arten die gängigen, zwischen denen man wählen kann. Für welchen Typ man sich entscheidet, hängt unter anderem vom Geldbeutel und der Rentabilität der Solaranlage ab.
