Energiespeicher

Bleibatterien, wie sie in Autos eingesetzt werden, eignen sich sehr gut als Solarstromspeicher

Energiespeicher ermöglichen die Speicherung von Energie, d.h. die Energie kann aufbewahrt werden, bis sie benötigt wird. Jede Form von Energie (z.B. Wärme) kann gespeichert werden, allerdings gewinnt besonders das Speichern von elektrischer Energie zunehmend an Bedeutung.

Erneuerbare Energiequellen wie Sonnen- oder Windenergie unterliegen natürlichen Schwankungen. Die Nutzung von Energiespeichern ermöglicht es z.B. Photovoltaikbetreibern, Energie, die sie mittags erzeugen und nicht benötigen, in den Abendstunden zu verbrauchen.
Über das Jahr gesehen lässt sich die Eigenverbrauchsquote so nicht unerheblich steigern. Ein höherer Eigenverbrauch bedeutet für den PV-Betreiber:

Unabhängigkeit von Energieversorgern (Strompreis), aber auch der Einspeisevergütung
und den Gewinn durch den vermiedenen Stromzukauf.

Der Eigenverbrauch von Solarstrom ist ein entscheidendes Kriterium für die Rendite einer Photovoltaik-Anlage. Zwar lässt sich durch den Einsatz der Solarstromspeicher der Eigenverbrauch deutlich steigern. Gegenwärtig muss aber sehr genau kalkuliert werden, ob die relativ hohen Kosten für Energiespeicher den Gewinn übersteigen. Es ist jedoch abzusehen, dass mit der erwarteten Preisereduktion der Solarstromspeicher deren Nutzung für PV-Betreiber zunehmend rentabel wird.

Solarstromspeicher – Selbstverbrauch und Notstromversorgung

Blei- und Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden als Kurz- und Tagesstromspeicher eingesetzt, um den nicht benötigten Solarstrom zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben. Der gespeicherte Solarstrom kann später entweder:

ins Netz eingespeist,
zur Überbrückung von Stromausfällen genutzt
oder selbst verbraucht werden.

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Noch sind Energiespeicher vergleichsweise teuer; die Preise sinken aber kontinuierlich - © Agentur für EE

Der für Betreiber von Photovoltaik-Anlagen attraktivste Einsatzbereich der Energiespeicher ist die Optimierung des Eigenverbrauchs. Die Solarstromspeicher müssen dazu über eine hohe Zyklenfestigkeit verfügen – d.h. auf eine möglichst hohe Zahl von Be- und Entladungen ausgelegt sein -, da im Laufe der mindestens 20-jährigen Betriebszeit einer PV-Anlage mehrere tausend Be- und Entlade-Zyklen anfallen.

Ohne Energiespeicher ist ein Eigenverbrauchsanteil zwischen 20 und gut 40% möglich. Durch Speicher wie die hier vorgestellten kann der Eigenverbrauch bei Aufdachanlagen (mit einer Leistung von 3 bis 5 kWp) über 40 bis sogar 95% angehoben werden (vgl. zu den Details den Artikel Eigenverbrauch und Stromspeicher).

Energiespeicher-Typen

Im Bereich der Solarstromspeicherung setzen Forscher und Hersteller bei kleinen und mittelgroßen Aufdachanlagen gegenwärtig auf zwei Bauformen elektro-chemischer Batteriespeicher:

Blei-Säure-Akkumulatoren
Lithium-Ionen-Akkumulatoren

Beide Speichertechnologien sind bereits auf dem Markt erhältlich.

Eigenschaften von Blei- und Li-I-Akkumulatoren im Überblick:

Blei-Säure-Akku
Speicherkapazität	1 kWh–40 MWh
Wirkungsgrad	65-90%
Selbstentladung	5%/Monat
Investitionskosten	25-250 Euro/kWh
Lebensdauer	3-12 Jahre
Zyklenzahl	50-2.000 (selten 7.000)
Vorteile	geringer Preis, erprobte PV-Technologie
Nachteile	Lebensdauer, Wirkungsgrad niedrig
Entwicklungs-Potential	Lebensdauer und Leistungsfähigkeit

Lithium-Ionen-Akku
Speicherkapazität	bis 50kWh
Wirkungsgrad	90-95%
Selbstentladung	5%/Monat
Investitionskosten	800-1.500 Euro/kWh
Lebensdauer	10-20 Jahre
Zyklenzahl	500-7.000
Vorteile	hohe Lebensdauer, hoher Wirkungsgrad
Nachteile	hoher Preis, begrenzter Rohstoff
Entwicklungs-Potential	Lebensdauer und Kostenreduktion

Anbieter von Solarspeichern, Kosten und PV-Rendite

Zu den Anbietern gehören etwa der deutsche Wechselrichter Hersteller SMA, dessen Notstrom- bzw. Eigenverbrauchsoptimierungssysteme auf Basis von Blei- oder Lithium-Ionen-Akkus unter anderem von Solarworld (unter dem Namen SunPac), IBC (SolSore) oder Energy 3000 angeboten werden; ähnliche Systeme, aber ausschließlich auf Basis von Lithium-Ionen-Akkus, gibt es bspw. auch vom Itzehoer Speicherhersteller Dispatch Energy (Diamond Serie) oder dem französischen Saft-Konzern.
Die Eigenverbrauchsoptimierungssysteme liegen derzeit – ohne Installationskosten – preislich in diesem Bereich:

etwa 4.600€ (Blei-Akkus mit 3,5 kWh Speicherkapazität, inkl. 2. Batteriesatz nach 10 Jahren),
ca. 7.000€ (Blei-Akkus mit 7 kWh Speicherkapazität, inkl. 2. Batteriesatz nach 10 Jahren)
rund 10.000€ (Lithium-Ionen-Batterie mit 3,5 kWh Speicherkapazität, Lebensdauer 20 Jahre).

Obwohl der Eigenverbrauchsanteil mit einem Energiespeicher deutlich gesteigert werden kann – und damit der Gewinn durch den eingesparten Stromzukauf – lassen sich gegenwärtig mit einem ohne Speicher erreichten, hohen Eigenverbrauch bessere PV-Renditen erzielen.

Da die Technologien rasch weiterentwickelt werden und immer mehr Hersteller Solarstromspeicher auf den Markt bringen, gehen Marktbeobachter davon aus, dass die Kosten rasch sinken. Für Lithium-Ionen-Akkus streben die Hersteller bis Ende 2012 bspw. Preise von unter 320 Euro/kWh – derzeit zwischen 800 und 1.500 € – an (externe Links öffnen sich in neuem Fenster).

Förderungen für Solarstromspeicher

Mit den am 1. April in Kraft getretenen Neuregelungen zu Solarstromvergütung ist der Strombezug aus Stromspeichern von der EEG-Umlage befreit (§37, Abs. 4). Für eine bessere Förderung der Energiespeicher sammelt das Bundesumweltministerium darüber hinaus bis Herbst 2012 Vorschläge zur Einführung eines “Marktintegrationsmodells” für Speicher.

Pumpspeicherkraftwerke sind eine Möglichkeit, über lange Zeit große Mengen von Solarstrom zu speichern

Im Sommer 2011 hat das BMU überdies eine eigene Förderinititative zur Entwicklung der Speichertechnologien eingerichtet. Zur Umsetzung der Energiewende werden mittel- und langfristig auch zentrale Energiespeicher insbesondere zur verlustarmen Speicherung der im Tages- und Jahresverlauf fluktuierenden Solar- und Windstromproduktion benötigt.
Große Solarstromspeicher sollen dabei den momentan nicht benötigten Solar- bzw. Windstrom aufnehmen und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen. Mögliche Technologien für diese Energiespeicher sind etwa Pumpspeicher- bzw. Druckluftspeicherkraftwerke oder Wasserstoff-, Methan- bzw. Methanol-Speicher.

Gegenwärtig lassen sich mit einer Photovoltaik-Anlage durch den Eigenverbrauch auch bereits ohne Solarstromspeicher attraktive Renditen erzielen. Sobald in naher Zukunft die Technologie weiterentwickelt ist und die Preise für die Energiespeicher nachlassen, kann eine bestehende PV-Anlagen mit einem Speicher nachgerüstet und so die Rendite weiter gesteigert werden.

Solarzellen im Zusammenspiel