Energiespeicher
Solarstromnutzung mit Speicher
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Möglichkeiten für die Steigerung des Eigenverbrauchs
Trennung vom Netz
Um den Eigenverbrauch zu steigern, haben sich drei Konzepte etabliert. Die konsequenteste Lösung besteht darin, dass der Haushalt vom öffentlichen Netz getrennt und vom Speicher direkt versorgt wird. Ist der Energiespeicher entladen, wird die Trennung vom Netz wieder aufgehoben. Hier ist allerdings zu beachten, dass in einigen Haushalten Verbraucher existieren, die Drehstrom benötigen. Sollte das Speichersystem dies nicht anbieten können, muss dieser Verbraucher am Netz bleiben.
Nulleinspeisung
Eine Alternative hierzu ist die Nulleinspeisung. In diesem Fall sind das Speichersystem und der Haushalt mit dem Stromnetz verbunden. Der Energiespeicher gibt dabei allerdings keine Energie in das Netz ab, sondern deckt lediglich den Bedarf im Haushalt, indem genau so viel Leistung ins Hausnetz fließt, wie aktuell verbraucht wird. Diese Art des Eigenverbrauchs erfolgt phasenweise, d.h. der Energiespeicher kann nur jene Verbraucher versorgen, die an der Phase angeschlossen sind, an dem auch er selbst angeschlossen ist. Sollen alle Verbraucher versorgt werden, ist also ein dreiphasiges System nötig. Der angeschlossene Wechselrichter läuft separat und ist davon nicht betroffen.
Volleinspeisung
Dieser Nachteil wird durch die Volleinspeisung oder den bilanziellen Eigenverbrauch umgangen. Bei dieser Eigenverbrauchsart wird über alle Phasen saldiert. Wird beispielsweise auf Phase 2 1 kW verbraucht, speist der Speicher zeitgleich 1 kW auf einer beliebigen Phase ein, so dass am Stromzähler im Saldo keine Energie vom Netz bezogen wird. Im Idealfall steht somit eine 0 am Strombezugszähler. Diese Eigenverbrauchsart hat den Vorteil, dass der Haushalt stets am Netz angeschlossen ist. Wird mehr verbraucht, als der Speicher zur Verfügung stellen kann, bezieht der Verbraucher den Strom direkt vom Netz.
Auswirkungen
In allen drei Verfahren gilt, dass der Solarstrom vorzugsweise zum direkten Verbrauch genutzt wird; erst wenn alle Verbraucher versorgt sind, wird überschüssiger Solarstrom in der Batterie gespeichert. Sollte die Batterie voll sein, erfolgt in der Regel eine Einspeisung ins Netz. Diese Regelung übernimmt das Energiemanagementsystem.
Laderate ist entscheidend
Bei der Wahl der geeigneten Technologien ist zu beachten, dass für die Steigerung des Eigenverbrauchs eine hohe Lade- und Entladerate des Energiespeichers notwendig ist. „Hoch“ bedeutet dabei, dass 3-5 kW benötigt werden. Je höher die Laderate, desto schneller ist die Batterie geladen. In den sonnenlosen Stunden wird der Speicher am meisten benötigt. Dies betrifft gerade die Übergangszeiten Herbst und Frühling. In diesen Übergangszeiten ist es wichtig, die kurzzeitig zur Verfügung stehende Sonne optimal zum Laden des Speichers zu nutzen. Daher sollte auch die Ladeleistung bei 3-5 kW liegen, um eine komplette Ladung für die Nacht zu erlauben.
Bei Endladung entspricht dies der maximal im Haushalt auftretenden Leistungen. Gerade hohe Anlaufströme können bei einer hohen Entladerate gedeckt werden. Aber auch kurzzeitige Lastspitzen, die die augenblickliche Leistung des PV-Generators überschreiten, können dann aus der Batterie abgedeckt werden, ohne kurzzeitig Strom aus dem öffentlichen Netz zu beziehen.
Hohe Lade- und Entladeraten sowie eine möglichst lange Lebensdauer des Energiespeichers stellen hohe Anforderungen an dessen Qualität. Dabei sollte man nicht nur auf die Zahl der Zyklen, sondern auch auf die kalendarische Lebensdauer achten. Gerade sie fällt bei zu gering dimensionierten Systemen geringer aus, als es im Datenblatt steht, da eine starke Beanspruchung des Akkus auch dessen Lebensdauer verkürzt. Es lohnt sich daher, bei diesen Anwendungen eine etwas größer dimensionierte Batterie (ca. 5 kW nutzbare Leistung) mit qualitativ hochwertigen Zellen zu verwenden.
Dimensionierung
Vor der Installation stellt sich die Frage nach der korrekten Dimensionierung der Anlage. Bisher galt, dass PV-Anlagen die gesamte Dachfläche einnahmen, um den Ertrag durch den Verkauf von PV-Strom zu maximieren. Da PV-Speichersysteme zwei Einnahmequellen besitzen, nämlich den Verkauf von PV-Strom und die gesparten Stromkosten, gilt dies auch weiterhin. Bei der Wahl des Speichers sind zwei Kriterien zu beachten: Die Kapazität des Akkus und die Lade- bzw. Endladerate. Für die Kapazität des Akkus ist es notwendig zu wissen, wie viel Strom am Abend benötigt wird. Bei einem Jahresenergiebedarf von 3.000-4.000 kWh liegt der nächtliche Energiebedarf bei ca. 5-6 kWh. Die nutzbare Kapazität des Energiespeichers sollte daher in derselben Größenordnung liegen.
Da der Energiespeicher hauptsächlich für die Deckung des Nachtbedarfs genutzt wird, muss er im Idealfall vor Sonnenuntergang voll geladen sein. Doch gerade dann, wenn die Tage kurz sind, steht nicht viel Zeit zur Verfügung, den Speicher zu laden. Ist die eingestellte Laderate zu sehr begrenzt, kann er nicht schnell genug geladen werden und der Überschuss an PV-Strom fließt nicht in den Speicher, sondern wird ins Netz eingespeist. Für die Deckung des Nachtbedarfs steht nicht mehr die volle Speicherkapazität zur Verfügung. Vor diesem Hintergrund ist eine hohe Laderate zu empfehlen, so dass sichergestellt wird, dass auch an kurzen Tagen der Speicher komplett geladen werden kann.
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