Photovoltaikanlage Speicher

Fotovoltaikanlage Speicher

Fotovoltaikanlagen ohne Speicher produzieren Solarstrom, der sofort genutzt werden muss. Viele Photovoltaikanlagen werden als netzgekoppelte Systeme betrieben. Sie können, müssen aber nicht, können und müssen über einen Energiespeicher verfügen. Mit einer Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher kann Ihr Haus heute fast vollständig mit Strom versorgt werden! Die Entwicklung des Marktes für Photovoltaik-Speichersysteme ist rasant.

Ist eine Photovoltaikanlage mit Speicher sinnvoll?

Inwiefern gibt es speichernde Fotovoltaikanlagen? Worin besteht der Unterschied zwischen netzgekoppeltem und autonomen Systemen? Welche Anschaffungs- und Bewirtschaftungskosten sind bei einer Photovoltaikanlage mit Speicher zu erwarten? Welche Photovoltaikanlage grundsätzlich auf Speicher verzichten kann und welche nicht, wird Ihnen in diesem Beitrag erläutert. Es werden die Grundzüge der Photovoltaikspeicherung sowie die Vor- und Nachteile sowie Unterschiede zwischen den beiden Funktionsweisen von Photovoltaiksystemen vermittelt: reine netzverbundene PV-Anlagen mit und ohne PV-Speicher sowie Stand-alone-Anlagen.

Schließlich berechnen wir die Preis- und Kostenangaben für Speicheranlagen für Photovoltaiksysteme. Bisher wird die Mehrzahl der Photovoltaiksysteme als netzverbundene Systeme eingesetzt. Die PV-Anlage auf dem Hausdach generiert also Sonnenstrom, der über einen oder mehrere Inverter, die den gewonnenen DC-Strom in AC-Strom verwandeln, in das Netz eingespeist wird.

Wie viel selbst produzierter Elektrizität in das Stromnetz eingespeist wird, wird von einem Messgerät protokolliert, da der Betreiber dafür eine entsprechende Vergütungskomponente erhält: die so genannte einspeisende Vergütungskomponente. Bei älteren Systemen ist es sinnvoll, sie in das Stromnetz einzuspeisen, da sich die Elektrizitätsnetzbetreiber seit vielen Jahren vertraglich verpflichtet haben, dringend und zu über 20 Jahre gesicherten Tarifen Elektrizität aus Photovoltaikanlagen zu beziehen. Zugleich ist es ein guter Anlass, die bisher als reine netzgebundene PV-Anlage betriebene PV-Anlage in eine netzverbundene Photovoltaikanlage mit Speicher zu verwandeln.

Weil es sich bei der geringen Vergütung rechnet, eine Photovoltaikanlage mit Speicher zu verwenden. Der Grund dafür ist, dass das PV-Speichersystem den von der Solaranlage erzeugten und nicht unmittelbar vom Haus verbrauchten Sonnenstrom vorübergehend auf dem Hausdach speichern und zu einem späteren Zeitpunkt verfügbar machen kann. In diesem Zusammenhang trägt die Photovoltaikanlage mit Speicher dazu bei, den eigenen Verbrauch nicht nur zu verwirklichen, sondern auch zu optimieren.

Außerdem dient die speichernde Solaranlage der Sicherung des eigenen Spitzenverbrauchs (Spitzenlast), auch wenn sie nicht wie dargestellt direkt neben der Leistungskennlinie der Solarstromanlage liegt. Das PV-Speichersystem leistet damit einen Beitrag zur Sicherstellung der Versorgung aus selbst erzeugtem Energie. Daran hat auch der Stromnetzbetreiber großen Nutzen: Wenn der Privathaushalt in Spitzenzeiten wie dem Mittag keinen elektrischen Energie in das ÖPNV eingespeist, sondern seinen selbst produzierten Energieträger im Speicher speichert, belasten sie das Versorgungsnetz nicht.

Nach Ansicht des Fraunhofer-Instituts für solare Energiesysteme ist die optimale Verbindung von Photovoltaikanlage und Speichersystem geeignet, bis zu 60 Prozentpunkte der zugekauften Energie einzusparen - und das bei einem ständig ansteigenden Energiepreis. So genannte Inselsysteme sind Photovoltaikanlagen, die unabhängig vom Netz, d.h. unabhängig von der Stromversorgung, d. h. unabhängig voneinander funktionieren.

Um einen optimalen Betrieb einer solchen Insel-PV-Anlage zu gewährleisten, kann der produzierte Elektrizität in einem entsprechenden Speicher zwischengespeichert werden. Weil es in der Art der Solaranlage liegt, dass sie nur dann Elektrizität produziert, wenn die Sonneneinstrahlung am Sternenhimmel - also am Tag - steht. Der in der Nacht benötigte Strombedarf kann daher nur aus dem Zwischentank kommen.

Auch PV-Akkus auf Bleibatteriebasis, kurz Blei-Säure-Batterien, sowie Akkus mit Lithium-Ionen sind hier einsetzbar. Bleibasierte Energiespeichersysteme, die einen hohen, aber niedrigeren Effizienz aufweisen als Lithium-Ionen-Speichersysteme und sowohl kleine als auch große Batterieladeströme bewältigen können, werden weiterhin überwiegend eingesetzt. Eine so genannte Ladesteuerung schützt die Photovoltaikanlage mit Speicher vor Übertemperatur und eine so genannte Ladeabgabeschaltung vor einer eventuellen Tiefentladung.

Neben der Photovoltaikanlage verfügen sie über einen zweiten Stromgenerator als Anlagenkomponente, zum Beispiel eine Windkraftanlage oder einen Dieselgenerator, der mit Biodiesel oder Bioerdgas angetrieben wird. Mit dem zweiten Stromgenerator ist das Hybridsystem in der Situation, den Energieverbraucher das ganze Jahr über mit Elektrizität zu beliefern. Speichersysteme sind beim Betreiben von Hybridsystemen mit Photovoltaikanlagen von großem Nutzen, da diese auch von der Zwischenspeicherung der Elektrizität profitierten.

Solche Insel-PV-Anlagen mit Speicherung in gut versorgtem Mitteleuropa sind beispielsweise Technikgeräte wie Ampelanlagen, Parkautomaten, Notruftelefone usw., die nur einen niedrigen Energieverbrauch haben und für die es viel teurer wäre, sie mit Verkabelung an das Stromnetz anzuschließen als sie mit einigen wenigen Modulen zu versehen. Doch auch Wochenend- und Feiertagshäuser, Hütten oder andere Infrastruktureinrichtungen wie Pumpensysteme zur Trinkwasserver- und -entsorgung oder Bewässerungssysteme, die sich außerhalb des Versorgungsnetzes befinden, lassen sich am besten mit einer Photovoltaikanlage mit Speicher versorgen.

Beim Einbau eines Speichers in eine Photovoltaikanlage wird prinzipiell zwischen der Installation des Speichers auf der Wechselspannungsseite (AC-System) oder auf der DC-Seite des Wechselrichters auf der DC-Seite (DC-System) differenziert. Letztendlich muss die Entscheidungsfindung über die Integration des Speicher in die Photovoltaikanlage auf der Grundlage der jeweiligen Ausgangslage getroffen werden. Die AC-Kopplung des Lagertanks ist besonders geeignet für die Umrüstung einer Photovoltaikanlage auf einen Speicher.

Anschließend wird der Speicher mit einem Inverter an das AC-Netz des Wohnhauses mitgenommen. Das Photovoltaiksystem mit Gleichstromrichter und Inverter ist bei dieser Art der Integration unveränderlich. Die elektrotechnische Notwendigkeit besteht darin, dass ein Photovoltaikspeicher immer mit Wechselstrom be- und entladen wird, aber zu erhöhten Konversionsverlusten neigt. Eine DC-Kopplung einer Photovoltaikanlage mit einem Speicher erfolgt in der Regelfall bei der Neuplanung der Anlagen und des Speichers.

Der Speicher wird in einem DC-Kreis vor dem Solarwechselrichter geschaltet. Mit dem von der Photovoltaikanlage generierten Strom wird der Speicher unmittelbar geladen. Der nachträgliche Einbau eines Speichertanks in einen DC-Kreis kann jedoch einen Wechselrichterwechsel erforderlich machen. Der Anschaffungspreis einer Solarsystem mit Speicher setzt sich aus den Aufwendungen der einzelnen Komponenten wie den Solarmodulen, dem Unterbau, dem Umrichter und den Gestehungskosten sowie Verbrauchsmaterial wie z.B. Kabelstrecken zusammen.

Die Gesamtkosten für den Kauf einer Photovoltaikanlage für ein durchschnittliches Wohnhaus betragen zurzeit rund 8.500 EUR für eine mittlere 5 kWp-Anlage. Bei einem Speicher muss je nach gewähltem Speichermodell und den damit verbundenen zusätzlichen Funktionen eine Kalkulation von rund 1000 bis 1500 EUR pro kW Speicherkapazität durchgeführt werden.

Bei einer 5 kWp-Anlage mit 5 KWh Speicher kann man daher mit rund 15.000 bis 15.000 EUR auskommen. Diejenigen, die ihren Sonnenstrom ins öffentliche Versorgungsnetz einspeisen, erhalten derzeit 12,31 Cent pro Kilometerstunde (bei der Installation einer neuen Solaranlage mit weniger als 10 kWp). Dafür müssen Photovoltaikanlagenbesitzer jedoch Hausstrom aus dem Elektrizitätsnetz zu rund 26 Cent pro Kilometerstunde abnehmen.

Bei einer Photovoltaikanlage mit Speicherung entsteht eine wirtschaftliche Effizienz, wenn die Gesamtproduktionskosten einer Photovoltaikanlage von einer Kilowattstunde Strom niedriger sind als die der Haushalte. Die folgende Gleichung veranschaulicht diesen Zusammenhang: Wenn eine Durchschnittsfamilie einen großen Teil ihres Strombedarfs mit selbst erzeugtem Sonnenstrom abdecken will und einen Energieverbrauch von 10 Kilowattstunden pro Tag hat, dann ist eine 5 kWp-Photovoltaikanlage mit 7,5 Kilowattstunden Stromspeicherung erforderlich.

Für rund achttausend EUR steht ein Li-Ionen-Akku mit dieser Leistung zur Verfügung. Der Rückzahlungszuschuss aus dem KfW-Speicherförderfonds, der sich in der Regel an der Grösse der Photovoltaikanlage orientiert, ist von diesen Aufwendungen zu mindern. Für die Förderungsberechnung wird der Kostenquotient des Lagersystems und die Nominalleistung der PV-Anlage mit 0,3 malgenommen.

Daraus resultiert dann der Subventionszuschuss pro KW Spitze, der bei einer Neuinstallation einer Gesamtanlage 600 EUR, bei einer Umrüstung einer Speicheranlage 660 EUR und nicht 25% der gesamten Stromspeicherungskosten übersteigen kann. Ein Neuaufbau einer 5 Kilowatt Photovoltaikanlage mit einer Speicherleistung von 7,5 Kilowattstunden führt zu einem Förderbetrag von 2.000 EUR.

Damit belaufen sich die Lagerkosten auf nur 6.000?. Zu den Nettoinvestitionskosten wird, um die Aufwendungen für die gespeicherte Kilowattstunde genau ermitteln zu können, neben den Nettoinvestitionskosten auch die "praktisch lagerfähige Strommenge" benötigt: Es ist zu beachten, dass sowohl die Entladungstiefe als auch der Effizienz die vom Speichererzeuger vorgegebene Nennleistung beeinfluss: Wie das folgende Beispiel verdeutlicht: Bei der folgenden Kalkulation werden nun der Effizienz und die Entladungstiefe von der lagerfähigen Elek romenge abgelesen: 4.000 Kilowattstunde prozentual:

Nun müssen die Beschaffungskosten des Speicherplatzes durch die nahezu lagerfähige Menge an Elektrizität dividiert werden und Sie erhalten die anfallenden Gebühren für eine gelagerte kWh. Abhängig von den Produktionskosten der selbst produzierten Kilowattstunden Sonnenstrom können die gesamten Stromkosten pro kWh aus einer Photovoltaikanlage mit Speicher berechnet werden. Für PV-Anlagen über 10 Kilowatt muss bei dieser Kalkulation auch eine persönliche Verbrauchssteuer (Sonnenabgabe) berücksichtigt werden.

Für eine genaue Kalkulation sollten Sie über unsere PV-Expertenvermittlung vergleichende Angebote über die Gesamtkosten einer Photovoltaikanlage mit Speicher erhalten. "Ist eine Photovoltaikanlage mit Speicherwert" wurde zuletzt am 07.05.2018 auf den neuesten Stand gebracht.

Mehr zum Thema