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Solarbatterie


Solarbatterien, auch als Solarakkumulatoren oder kurz Solarakkus bezeichnet, sind Akkumulatoren, die speziell für den Einsatz in Photovoltaikanlagen entwickelt wurden oder einfach nur dafür eingesetzt werden. Sie dienen besonders in Inselanlagen zur Speicherung der mit Solarmodulen gewonnenen Energie und als Pufferbatterien beim Betrieb größerer Verbraucher.[1] Oft wird der Begriff auch allgemein für in Solarstromanwendungen verbaute Akkus gebraucht, auch wenn sie nicht dafür spezifiziert sind.

Die Bezeichnung Sonnenbatterie bezeichnet auch eine Vielzahl von flächenhaft angeordneten Solarzellen, die Sonnenenergie in Elektroenergie umwandeln. Bekannt sind diese auch in Verbindung mit künstlichen Erdsatelliten, wobei Sonnensegel die oberflächlich betrachtet ähnlich aussehen können und dem Antrieb dienen, in der Regel keine Solarzellen sind.

Verwendete Akkumulatoren

Der am häufigsten für Solarbatterien verwendete Akkutyp war in der Vergangenheit der Bleiakkumulator. Für seinen Einsatz sprach der geringe Preis pro speicherbarer Energiemenge, die erreichbare Wartungsfreiheit, die geringe Selbstentladung und der vergleichsweise hohe Wirkungsgrad von etwa 80 %. Die Verluste bei Bleiakkus sind zum Teil durch das Ausgasen von Knallgas bei der Ladung zu erklären. Bei wartungsfreien Blei-Gel-Akkus sind die Ausgasungen reduziert. Solar-Bleiakkumulatoren unterscheiden sich in ihrem inneren mechanischen Aufbau von anderen Bleiakkumulatoren, sie sind optimiert auf eine besonders hohe Lebensdauer, Zyklenfestigkeit und das Verhalten bei tiefer Entladung. Typisch sind Zyklenzahlen von 1200 (mit einer Entladetiefe von ca 80 %) bis zu einer Restkapazität von 80 %, da ab dann ein Akku als defekt gilt. Wartungsfreie Blei-Gel-Akkus haben den Vorteil, dass sich keine oder nur eine minimale Säureschichtung ausbildet, sie dafür aber nur eine wesentlich geringere Zyklenzahlen von 400 bis 600 erlauben. Eine zusätzliche Umwälzung der Säure verhindert bei Bleiakkus komplett die Säureschichtung. Dies ist vor allem im stationären Betrieb von Bedeutung.

Zum Teil werden auch sog. Staplerbatterien eingesetzt, das sind Akkus, die üblicherweise bei Gabelstaplern als Traktionsbatterie zum Einsatz kommen. Dabei handelt es sich noch um Bleiakkumulatoren, jedoch mit 1500 Ladezyklen und günstigem Preis-Leistungs-Verhältnis.[2]

Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden in jüngster Zeit ebenfalls als Solarbatterien eingesetzt, was auf stark gefallene Preise der Lithium-Ionen-Akkus zurückzuführen ist (s. a. Akku-Preise).[3][4] Zudem weisen Lithium-Ionen-Akkumulatoren teilweise eine sehr hohe Zyklenfestigkeit von mehr als 10.000 Lade- und Entladezyklen und eine lange Lebensdauer von bis zu 20 Jahren auf.[5][6][7] Insbesondere werden auch Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren eingesetzt, welche sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit, hohe Sicherheit und kleinen Preis auszeichnen und auch als Traktionsbatterien zum Einsatz kommen.[8][4][9][10] Im vierten Quartal 2015 waren in Deutschland 90 Prozent aller geförderten Speichersysteme Lithiumbatterien.[11]

Teilweise werden auch gebrauchte Akkus eingesetzt, die für andere Anwendungen wie z. B. Pedelecs oder Elektroautos nicht mehr genug Kapazität haben, als Solarbatterie jedoch noch ausreichen.[12][13]

In Deutschland sind auch Lösungen realisiert, bei denen Hausbesitzer mit Solaranlagen den Akku des eigenen Elektroautos als Stromspeicher nutzen.[14] Der Ökostromversorger Lichtblick schaltet die Solarbatterien seiner Kunden zu einer Schwarmbatterie zusammen, die dann zentral gesteuert wird. Die Kunden erhalten Geld für die Bereitstellung ihrer Speicher.[15]

Eine Marktübersicht der erhältlichen Stromspeichersysteme hat das PV Magazin [16] und C.A.R.M.E.N. e.V.[17] jeweils erstellt.

In Deutschland sind Solarbatterien mit Lithium-Ionen-Akkus mit einer Kapazität von 4,4 kWh ab 5.500 Euro erhältlich (Stand 1/2016).[18] In Österreich sind Solarbatterien mit Lithium-Ionen-Akkus mit einer Kapazität von 4,5 kWh ab 4.500 Euro bzw. 7 kWh ab 8.000 Euro erhältlich (Stand 1/2016). Damit hat man eigenproduzierten Strom für die Nacht.[19]

Die Tesla Powerwall wird in den USA von SolarCity inkl. Installation usw. mit 10 kWh für 7.140 USD angeboten.[20][21][22] Tesla bietet die 7 kWh Powerwall ab Werk im Frühjahr 2016 für 3000 USD an und das 100 kWh Powerpack für 250 USD pro kWh. Die Auslieferung und Installation begann in Deutschland im Februar 2016 (siehe Tesla Powerwall).

Die Nürnberger Firma ikratos bietet die Tesla Powerwall zusammen mit Wechselrichter, Solarmodulen und Installation für 9.999 Euro an. Die 30 m² grosse Photovoltaikanlage soll pro Jahr 3000 kWh liefern.[23][24] Geht man von einem Strompreis von 30 Cent pro kWh für die nächsten zehn Jahre aus, hat sich diese Anlage nach 11 bis 12 Jahren amortisiert.[25]

Förderprogramme für Solarbatterien

Im deutschsprachigen Raum gibt es derzeit einige regionale Förderprogramme zur Anschaffung von Solarbatterien und in Deutschland ein bundesweites Programm. Diese Förderprogramme werden nachfolgend vorgestellt.

Bundesprogramm in Deutschland

Das Förderprogramm 275 “Erneuerbare Energien – Speicher” der staatlichen Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) unterstützt die Nutzung von stationären Batteriespeichersystemen in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage, die an das elektrische Netz angeschlossen sind, durch zinsgünstige Darlehen der KfW und durch Tilgungszuschüsse. Dieses Förderprogramm läuft seit dem 1. Mai 2013 und Ziel ist es, dass Besitzer von Solaranlagen stärker auf den Eigenverbrauch von Solarenergie setzen. Hierdurch sollen sie unabhängiger von Stromanbietern werden und es soll die Einspeisung von Solarenergie in das Stromnetz reguliert werden. Das Startvolumen des Förderprogramms beträgt 25 Millionen Euro.[26] Mit dem Förderprogramm werden nur neu errichtete Solaranlagen oder nachträglich installierte Solarbatterien für den von der Solaranlage produzierten Strom gefördert. Bei der Neuinstallation einer Solaranlage wird ein Zuschuss von bis zu 30 %, maximal jedoch 600 Euro pro kWh, gewährt, wenn gleichzeitig auch eine entsprechende Solarbatterie eingesetzt wird. Seit dem 1. Juli 2013 können auch Besitzer von bereits installierten Solaranlagen die Förderung beantragen, wenn diese nach dem 31. Dezember 2012 in Betrieb genommen wurden und sich mindestens ein halbes Jahr in Betrieb befinden. Für das Nachrüsten mit einer Solarbatterie erhalten die Besitzer dieser Anlagen eine finanzielle Förderung von maximal 660 Euro pro kWh. Eine in Einfamilienhäuser eingebaute Solarstromanlage mit fünf kW Leistung und passender Solarbatterie kann somit eine Förderung von ca. 3000 Euro erhalten. Gefördert werden Solarbatterien für PV-Anlagen mit einer maximalen Leistung von 30 kWp.[27]

Beantragt werden die Solarfinanzierungen der KfW nicht direkt bei dieser sondern über die sogenannten Finanzierungspartner.[28] Hierbei handelt es sich derzeit um:[29]

  • die Deutsche Bank AG,
  • die SWK Bank – Süd-West-Kreditbank Finanzierung GmbH,
  • die meisten Genossenschaftsbanken (Volksbanken, Raiffeisenbanken, PSD),
  • die meisten Sparkassen,
  • die Postbank/BHW (nur für Immobilienfinanzierungen) und
  • die Commerzbank AG.

Landesförderprogramm im Freistaat Sachsen

In Sachsen werden dezentrale Energiespeicher für erneuerbare Energien seit dem 1. Oktober 2013 mit bis zu 75 % bis maximal 50.000 Euro gefördert. Das entsprechende Förderprogramm der SAB - Sächsische Aufbaubank heißt “Innovative dezentrale Stromerzeugung und -speicherung”.[30] Gefördert werden dezentrale Stromspeicher, die den produzierten Strom einer Solaranlage speichern sowie Modellprojekte, bei denen der Solarstrom nicht über das EEG vergütet, sondern eine Vermarktung außerhalb des EEGs angestrebt wird. Die Höhe der Förderung beträgt zwischen 50 % und 75 %. Hierbei müssen mindestens 60 % des selbstproduzierten Solarstroms selber verbraucht werden und die Solarbatterie muss eine Speicherkapazität von mindestens 2 kWh haben. Für die Mindestforderung von 50 % darf maximal 40 % des produzierten Solarstroms in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Die Solarbatterie muss mindestens eine Kapazität von 2 kWh haben und die Leistungsdaten der Solarbatterie müssen für drei Jahre der Sächsischen Energieagentur zur Verfügung gestellt werden. Diese Förderung wird auf 60 % erhöht, wenn zusätzlich eine innovative Steuerung verwendet wird, mit der ein intelligentes Ansteuern von elektrischen Verbrauchern möglich ist. Mindestens 10 % des Jahresstromverbrauchs am Investitionsort müssen hierdurch steuerbar sein. Wenn die Datenerfassung nicht alle 15 Minuten, sondern alle fünf Minuten erfolgt und die Daten für Dritte im Internet für wenigstens drei Jahre bereitgestellt werden, sind 70 % der Kosten der Solarbatterie förderfähig. Die maximale Förderhöhe für dezentrale Stromspeicher beträgt 30000 Euro. Eine 75 % -Förderung bis zu 50000 Euro erhalten Modellvorhaben zum eigenwirtschaftlichen Betrieb von Photovoltaiksystemen. Hierzu muss zusätzlich zu den vorher genannten Voraussetzungen ein Konzept erarbeitet werden, durch welches auf innovative Weise eine Verbesserung der Netzintegration der Solaranlage und der Solarbatterie erreicht wird. Außerdem muss auf die Einspeisevergütung aus dem EEG verzichtet und ein Stromaustausch mit dem öffentlichen Stromnetz gewährleistet werden (keine Förderung von autarken Solar-Inselanlagen).[31]

Förderung von Solarbatterien in Österreich

Stromspeicher werden derzeit (Stand 5/2015) in der Steiermark und in Oberösterreich gefördert. Gefördert werden Stromspeicher für die Eigenverbrauchsoptimierung von Photovoltaikanlagen von Ein- und Zweifamilienhäusern. Die Höhe der Förderung beträgt 500 bzw. 400 Euro je installierter Kilowattstunde Speicherkapazität. Unterstützt wird bis zu einer Größe von fünf bzw. sechs Kilowattstunden.[32]

Alternative Thermospeicher

Hauptartikel: Power-to-Heat

Eine Alternative zur Speicherung von Solarstrom in Akkumulatoren besteht in der Speicherung der Energie in Thermospeichern. Dazu wird z.B. mit einer Wärmepumpe Solarstrom genutzt, um Brauchwasser zu erhitzen, welches anschließend in einem Thermospeicher (ähnlich einer Isolierkanne) gelagert wird. Die so gespeicherte thermische Energie wird anschließend nicht wieder in elektrische Energie zurückverwandelt, sondern dem Heizsystem zugeführt.[33][34][35] Die Kosten für die Nutzwärme können damit im Vergleich zu Öl- und Gasheizung von etwa 8 Cent/kWh auf etwa 2 Cent/kWh gesenkt werden (s. Betriebskosten von Wärmepumpenheizungen).

Siehe auch

Literatur

  • Philipp Brückmann: Autonome Stromversorgung: Auslegung und Praxis von Stromversorgungsanlagen mit Batteriespeicher. Ökobuch, Staufen bei Freiburg 2007, ISBN 978-3-936896-28-2.
  • Thomas Riegler: Solarstrom effizient nutzen: Alles über Solarpanels, Solar-Akkus, Laderegler und Wechselrichter. Verlag für Technik und Handwerk, Baden-Baden 2008, ISBN 978-3-88180-847-7 (= Funk-Technik-Berater).

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Solar-Akku für Selbstversorgung , abgerufen am 14. November 2013.
  2. solar-batterie.com "Wir nutzen für die Energiespeicherung Panzerplatten- Batterien die aus Traktionsanwendungen bekannt sind. Entsprechend DIN EN60254 haben diese Batterien 1.500 Ladezyklen." (Satz ist von der Startseite), siehe auch www.gabelstaplerbatterie.com als Hinweis, dass es sich um Gabelstaplerbatterien handelt, abgerufen am 13. März 2014.
  3. solarserver.de "Die REM GmbH (Rottenburg) hat einen Lithium-Ionen-Energiespeicher für Wohnhäuser und kleine Unternehmen auf den Markt gebracht (...)", abgerufen am 24. Februar 2014.
  4. 4,0 4,1 solarserver.de "(...) Frankensolar (Nürnberg) begeht mit einer innovativen Produktkombination aus Nedap PowerRouter und Sony „Fortelion“ Lithium-Ionen-Batterie neue Wege moderner und effizienter Energiespeicherung." und "Aufgrund der Fortelion-Lithium-Eisenphosphat-Technologie sei diese Batterie eine der sichersten Batterien am Markt: Ihre Unempfindlichkeit gegen Einflüsse von außen sowie verschiedene integrierte Sicherheitsmechanismen unterstützten die Lebensdauer von bis zu 20 Jahren." und "Die technischen Daten seien bislang unerreicht: Selbst nach 8.000 Be- und Entladungen, bei 100% Entladetiefe (DOD), seien noch 70 Prozent der ursprünglichen Kapazität vorhanden", abgerufen am 24. Februar 2014.
  5. Untersuchungen von Polarisationseffekte an Lithium-Ionen-Batterien In: Promotion Dr. Marcel Wilka 19. Dezember 2013.
  6. solarserver.de "Die Tests setzten die Batterien extremen Belastungen aus. So wurden über einen Zeitraum von 5 Jahren bei einer Entladungstiefe von 60 % mehr als 10.000 äquivalente Vollzyklen erreicht." und „Simulationen, die sich auf unsere Laborergebnisse und die unserer Kollegen vom ZSW stützen, zeigen, dass bei Berücksichtigung beider Alterungsprozesse die Batterien im BPT-S 5 Hybrid bis zu 20 Jahre betriebsfähig sind“, abgerufen am 29. März 2014.
  7. solarserver.de "Die Zellen haben laut Hersteller eine voraussichtliche Lebensdauer von 20 Jahren und könnten bis zu 15.000 Mal aufgeladen werden.", abgerufen am 29. März 2014.
  8. solarspeicher-sonnenenergie.de "Lithium-Eisen-Phosphat Technologie, LiFePO4; 7000 Ladezyklen", abgerufen am 24. April 2014.
  9. solarserver.de "Mastervolt präsentiert Photovoltaik-Speicher für Wohnhäuser auf der Intersolar Europe", abgerufen am 18. Mai 2014.
  10. solarserver.de "Dabei setzt die Sonnenbatterie wie gehabt auf die sichere und effiziente Lithium-Eisenphosphat-Technologie...", abgerufen am 3. Juni 2014.
  11. pv-magazine.de "In Q4 2015 hatten 90 Prozent der geförderten Systeme Lithiumbatterien.", abgerufen am 18. März 2016.
  12. Pedelec-Akkus als Solarstromspeicher , elektroniknet.de, abgerufen am 24. Februar 2014.
  13. elektroniknet.de Solarstromspeicher aus gebrauchten Fahrzeugakkus, abgerufen am 24. Februar 2014.
  14. manager-magazin.de Elektroauto-Rebell Karabag: "Unser Elektroauto-Konzept ist billiger als ein konventioneller Pkw"
  15. solarserver.de LichtBlick integriert Photovoltaik-Speicher in den Strommarkt
  16. Marktübersicht Batteriespeichersysteme für Photovoltaikanlagen , pv-magazine.de, abgerufen am 13. Januar 2016
  17. C.A.R.M.E.N. – Marktübersicht für Batteriespeichersysteme , carmen-ev.de, abgerufen am 1. Juli 2014
  18. PV-Magazin "Solarwatt macht Tesla Konkurrenz" abgerufen am 15. Januar 2016
  19. orf.at "Neue Speicher für Sonnenstrom" abgerufen am 24. Januar 2016
  20. cleantechnica.com "Tesla Powerwall Price vs Battery Storage Competitor Prices (Residential & Utility-Scale)" abgerufen am 24. Januar 2016
  21. wiwo.de "Wie günstig ist Teslas Powerwall wirklich?" abgerufen am 24. Januar 2016
  22. wiwo.de "SolarCity Reveals Installed Pricing For Tesla Powerwall" abgerufen am 24. Januar 2016
  23. SunPower und Tesla im Paket für jedes Dach
  24. Die 99-Dächer-Aktion .. für 9.999
  25. 3000 kWh * 30 Cent/kWh * 11 Jahre = 9900 Euro
  26. KfW-Förderung von Solarbatterien , abgerufen am 30. Mai 2014.
  27. Solar-Akku Anschaffung: Förderung durch die KfW nutzen , abgerufen am 30. Mai 2014.
  28. Eine Solarfinanzierung der KfW beantragen , abgerufen am 30. Mai 2014.
  29. Finanzierungspartner der KfW , abgerufen am 30. Mai 2014.
  30. Förderung von Energiespeichern in Sachsen durch die SAB , abgerufen am 30. Mai 2014.
  31. Bis zu 75%-Förderung von Stromspeicher-Systemen in Sachsen , abgerufen am 30. Mai 2014.
  32. pvaustria - Fördersituation in Österreich , abgerufen am 11. Mai 2015.
  33. solarserver.de Photovoltaik und thermische Energiespeicherung, abgerufen am 15. März 2014.
  34. solarserver.de Bosch präsentiert innovative Lösungen für Photovoltaik-Anlagen in Kombination mit Stromspeicher und Wärmepumpe auf der Intersolar Europe 2014, abgerufen am 24. Mai 2014.
  35. solarserver.de ZSW simuliert intelligente Betriebsführung von dezentralen Photovoltaik-Speichern für höheren Solarstrom-Eigenverbrauch und Netzoptimierung, abgerufen am 3. Juni 2014.

Kategorien: Photovoltaik | Anwendungsbezogene Batterie | Akkumulator

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