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Solarbatterie – was ist das eigentlich?

In einer Solarbatterie wird der mit Hilfe der Photovoltaikanlagen erzeugte Strom gespeichert und für die eigene Nutzung verfügbar gemacht. Man bezeichnet sie daher auch als Solarspeicher oder als Solarstromspeicher. Solarbatterien sind eine neuartige Erfindung, die im Jahr 2012 einen Aufschwung erlebte. In diesem Jahr verabschiedete die Bundesregierung eine Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG). In diesem wurde die Einspeisevergütung für Solarstrom deutlich gesenkt. Die Folgen: Immer mehr Privatpersonen entschieden sich dafür, den selbst produzierten Strom nicht in das öffentliche Netz einzuspeisen, sondern ihn für den Eigenbedarf zu verwenden. Heute erfreuen sich Solarbatterien noch immer einer großen Beliebtheit. Die autarke Energieversorgung ist nicht nur vor dem Hintergrund der steigenden Energiepreise, sondern auch aus ökologischen Aspekten eine populäre Alternative. Die Solarbatterie dient als Ergänzung zur Photovoltaikanlage. Während ohne den Solarstromspeicher lediglich rund 30 Prozent der erzeugten Solarenergie für die eigene Stromversorgung genutzt werden können, erhöht die Batterie diesen Anteil auf bis zu 80 Prozent. Im Folgenden werden die wichtigsten Komponenten der Solarbatterie vorgestellt. Zudem haben wir nützliche Hinweise zur Pflege und Wartung zusammengestellt.
 

Wie funktioniert eine Solarbatterie?

Genau genommen handelt es sich bei einem Solarstromspeicher nicht nur um eine Batterie, sondern um einen wiederaufladbaren Solar-Akku. Bei starker Sonneneinstrahlung übersteigt die erzeugte Solarenergie den Energiebedarf des Hauses. Die überschüssige Energie wird in den Batteriespeicher geleitet und lädt diesen, wie einen Akku, auf. Der gespeicherte Solarstrom kann zu einem späteren Zeitpunkt zum Betrieb elektronischer Geräte im Haushalt verwendet werden. In der Regel unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen Solarstromspeichern: Lithium-Ionen-Batteriespeichern und Blei-Batteriespeichern. Die chemische Reaktion, die für die Funktion der Solarbatterie zuständig ist, verläuft jedoch ähnlich. Im Inneren des Batteriespeichers befinden sich zwei Elektroden. Eine Elektrode besitzt eine positive elektronische Ladung, die andere ist negativ geladen. Die Elektroden sind von einer Leitflüssigkeit umgeben, die man als Elektrolyt bezeichnet. Sie sorgt für den Stofftransport zwischen den beiden Elektroden, die durch eine teilchendurchlässige Trennschicht (Separator) voneinander isoliert sind. Ist der Solar-Akku leer, befinden sich Stoff-Teilchen an der positiven Elektrode. Trifft Solarstrom, also elektrische Spannung, auf die positive Elektrode, lösen sich die Teilchen und gleiten durch das Elektrolyt zur negativen Elektrode. Da die Teilchen positiv geladen sind, entsteht eine Potenzialdifferenz zwischen den beiden Elektroden und der Akku wird aufgeladen. Bei der Entladung, sprich beim Stromverbrauch, findet dieser Vorgang genau andersherum statt.
 

Welche Solarbatterie eignet sich für Solaranlagen?

Obwohl sich die grundlegenden Funktionsweisen von Lithium-Ionen-Batterien und Blei-Akkus nicht unterscheiden, handelt es sich um zwei divergente Technologien. Um herauszufinden, welche Solarbatterie für den Einsatz in der hauseigenen Photovoltaikanlage am besten geeignet ist, müssen vorab einige Begrifflichkeiten geklärt werden.

Energiedichte

Die Energiedichte gibt Auskunft über Kapazität des Solar-Akkus in Bezug auf seine Größe. Je höher die Energiedichte, desto kleiner ist die Solarbatterie – bei gleicher Speicherkapazität. In diesem Punkt liegen Lithium-Ionen-Batterien klar vorne, da hier sämtliche Komponenten auf engstem Raum verbaut sind. Nicht zuletzt werden Lithium-Ionen-Batterien – fernab der Photovoltaik – auch in Smartphones und Notebooks verbaut.

Kapazität

Hier gibt es zwei Werte: die Nennspeicherkapazität und die nutzbare Kapazität. Beide werden in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Die Nennspeicherkapazität bezeichnet die Energiemenge, die der Solarstromspeicher maximal aufnehmen kann. Die tatsächlich nutzbare Kapazität multipliziert diesen Wert mit der Entladetiefe und ist somit aussagekräftiger.

Wirkungsgrad

Beim Auf- und Entladen gibt die Solarbatterie Wärme an die Umgebung ab. Dadurch geht ein Teil des gespeicherten Solarstroms verloren. Von 100 Prozent zwischengespeichertem Strom erhält man also nur einen gewissen Prozentsatz zurück. Dieser wird als Wirkungsgrad bezeichnet. Moderne Lithium-Solarbatterien besitzen oftmals einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent, bei der Blei-Variante liegt dieser Wert zwischen 70 und 80 Prozent. Um Aussagen über den Wirkungsgrad treffen zu können, muss das gesamte System berücksichtig werden. Neben dem Wirkungsgrad der Solarbatterie muss daher auch der Wirkungsgrad der anderen Systemkomponenten, z. B. PV-Wechselrichter, Batteriewechselrichter, DC/DC-Wandler, oder Backup-Komponenten betrachtet werden. Außerdem spielt die passende Dimensionierung des Systems eine essentielle Rolle. Für eine fachgerechte Auslegung können Sie sich gerne an Ihren lokalen IBC Fachpartner wenden oder eine unverbindliche, telefonische Beratung vereinbaren.

Lebensdauer

Die Lebensdauer der Solarbatterie wird durch zwei Alterungsmechanismen bestimmt. Gemäß dieser Mechanismen spricht man von der Zyklenlebensdauer und der kalendarischen Lebensdauer einer Solarbatterie. Das Ende der Lebensdauer ist nicht gleichbedeutend mit dem „Tod“ der Solarbatterie, sondern bedeutet, dass die Kapazität der Solarbatterie auf einen vom Hersteller definierten Restwert gesunken ist. In der Regel liegt dieser zwischen 60 und 80 Prozent der Ausgangskapazität. Die kalendarische Lebensdauer ist unabhängig von der Nutzung des Speichers . Bei Lithium-Solarbatterien beträgt sie 15-20 Jahre, bei Blei-Solarbatterien etwa 10 Jahre. Die Zyklenlebensdauer, veranschaulicht durch die Zyklenzahlgibt an, wie häufig der Batteriespeicher vollständig be- und entladen werden kann, bevor seine Kapazität unter eine nicht mehr tragbare Grenze fällt. Lithium-Ionen-Solarbatterien haben eine Zyklenzahl mindestens 4.000 . Pro Jahr benötigt eine Solarbatterie etwa 250 Zyklen. Eine Lithium-Solarbatterie, die in der Regel bereits mit 4.000 Zyklen ausreichend dimensioniert ist, hält daher etwa 20 Jahre. Blei-Akkus besitzen etwa 1.200 bis 2.500 Ladezyklen und halten daher nur etwa zehn Jahre. Auch eine höhere Zyklenzahl bringt demnach keinen Vorteil, da die kalendarische Lebensdauer die Obergrenze darstellt. . Sowohl Lithium-Ionen-Batterien, als auch Blei-Akkus verlieren an Lebensdauer, wenn sie in sich über längere Zeit in sehr warmen Umgebungen befinden. Als Faustregel gilt: 10°C höhere Durchschnittstemperatur bedeutet doppelte Alterungsgeschwindigkeit.

Entladungstiefe

In vielen Solarbatterien ist eine sogenannte maximale Entladungstiefe festgelegt. Grundsätzlich gilt: Eine geringere Entladungstiefe bedeutet eine Verlängerung der Zyklenlebensdauer , aber selbstverständlich auch eine geringere nutzbare Speicherkapazität. Die Entladungstiefe wird in Prozent angegeben: 80 Prozent DoD (Depth of discharge = Entladungstiefe) bedeutet demnach, dass 80 Prozent des vollständig geladenen Solarstromspeichers genutzt werden. Während moderne Lithium-Ionen-Batteriespeicher mit Entladungstiefen von 100 Prozent werben, liegt das Kosten-Nutzen-Optimum für Blei-Akkus bei rund 50 Prozent.
 

Solarbatterien – Ausblick und Fazit

Viele Gründe sprechen für den Kauf einer Solarbatterie. Ganz gleich, ob Lithium-Modell oder Blei-Batteriespeicher: Die Speicherung selbst erzeugter Solarenergie schont die Umwelt und den Geldbeutel. Die Forschung arbeitet mit Hochdruck an immer effizienteren und leistungsstärkeren Modellen für den Privatgebrauch und es ist anzunehmen, dass sich die Zahl privater Solaranlagen auch in Zukunft stetig erhöht. Die Energie-Experten von IBC Solar unterstützen Sie gerne bei der Wahl des für Sie passenden Solarstromspeichers und informieren Sie umfassend über das Thema Photovoltaik.