Welche Batterien sind die besten für Solaranlagen?
Solarbatterie: Den überschüssig erzeugten Solarstrom Ihrer PV-Anlage haben Sie zwei Möglichkeiten: Sie können ihn entweder ins öffentliche Netz einspeisen oder in einer Solarbatterie (Solarstromspeicher) speichern.
Eine Solarbatterie ermöglicht es Ihnen, Ihre Unabhängigkeit zu steigern und Ihren selbst erzeugten Strom flexibel zu nutzen.
Im Vergleich dazu sind Solarbatterien jedoch teuer und müssen alle 10-15 Jahre ausgetauscht werden.
Die Auswahl der richtigen Solarbatterie hängt von verschiedenen Kriterien ab, wie der Speicherkapazität, dem Wirkungsgrad, der maximalen Entladetiefe, der Lebensdauer, der Anzahl der Ladezyklen und der Batterie-Ankopplung.
Besonders für PV-Anlagen eignen sich Lithium-Ionen-Akkus, insbesondere Lithium-Eisenphosphat-Akkus.
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Welche Kapazität hat eine Solarbatterie?
Die Größe des Speichervolumens der Solarbatterie ist entscheidend. Es zeigt an, wie viel Energie sie maximal speichern kann. Diese Größe wird in kWh gemessen. In der Regel benötigen Eigenheime eine Solarbatterie mit einem Speichervolumen zwischen 3 und 10 kWh, um den täglich produzierten Solarstrom zu speichern.
Kennzahlen einer Solarbatterie: technische & praktische Bezugsgrößen
Bei der Betrachtung der technischen Daten einer Solarbatterie beginnt es bereits damit, zu klären, welchen Strom eine Solarbatterie überhaupt speichert: Gleichstrom oder Wechselstrom? Wussten Sie es? Es handelt sich um Gleichstrom. Und dies ist nur eine der grundlegenden Informationen, die man benötigt, um Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen zu verstehen und zu bewerten. Ein Fachbetrieb für Solarspeicher kann Sie zu diesem Thema kostenlos beraten. Bisher haben sich folgende Daten und Größen herauskristallisiert, um die Leistungsfähigkeit und das Leistungsverhalten einer Solarbatterie zu beschreiben:
Batteriewelt: Batterietechnologie
Batteriespeicher können entweder auf Blei-Basis (Blei-Säure, Blei-Gel) oder mit Lithium-Ionen arbeiten. Blei-Akkus sind wirtschaftlich erprobt und haben eine längere Einsatzzeit als Lithium-Ionen-Speicher. Allerdings ist der Wirkungsgrad von Lithium-Ionen-Akkus höher als bei Blei-Akkus.Speicherkapazität / Batteriekapazität (Nennkapazität): Die Speicherkapazität einer Solarbatterie gibt an, wie viel Energie sie bei einer vollen Aufladung speichern kann. Dieser Wert wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Die Nennkapazität sollte mit einem Hinweis des Herstellers versehen sein, für welche PV-Leistung die Solarbatterie empfohlen wird.
Entladetiefe (DoD):
Eine Solarbatterie kann nicht zu 100% entladen werden, da dies die Batterie schädigen würde. Daher kann eine Solarbatterie nur bis zu einer bestimmten Entladetiefe entladen werden. Dieser Wert variiert je nach Hersteller. So können beispielsweise zwischen 50% und mehr als 90% der gespeicherten Strommenge bei einem Entladevorgang entnommen werden.
Nutzbare Speicherkapazität / Batteriekapazität:
Die technische Speicherkapazität einer Solarbatterie ist nur theoretischer Natur, da die Entladetiefe berücksichtigt werden muss. Die tatsächlich nutzbare Speicherkapazität einer Solarbatterie gibt daher an, wie viel Energie sie praktisch speichern kann. Zum Beispiel kann eine Solarbatterie mit einer Speicherkapazität von 9 kWh und einer Entladetiefe von 80% praktisch nur 7,2 kWh speichern (80% von 9 kWh).
Vollzyklus:
Ein Vollzyklus bezeichnet das vollständige Entladen und anschließende Wiederaufladen einer Solarbatterie. Dieser Gebrauch wird theoretisch als Grundlage für die Lebensdauer einer Solarbatterie verwendet.
Kleinstzyklus:
Ein Kleinstzyklus tritt auf, wenn eine Solarbatterie nur geringfügig entladen und dann wieder aufgeladen wird. Die Auswirkungen eines solchen Betriebs auf die Alterung einer Solarbatterie sind bisher nicht ausreichend erforscht.
Maximale Lade- / Entladeleistung & C-Rate:
Größere Geräte wie Waschmaschinen benötigen kurzzeitig viel Strom und verursachen sogenannte Lastspitzen. Anhand der maximalen Entladeleistung (in kW) kann abgelesen werden, ob der Batteriespeicher diese Lastspitzen vollständig abdecken kann. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Solarbatterie entlädt, im Verhältnis zur Speicherkapazität, wird durch die C-Rate angegeben. Eine Entladung des Batteriespeichers innerhalb einer Stunde entspricht einer C-Rate von 1. Die maximale Ladeleistung gibt dagegen an, wie schnell der Batteriespeicher wieder aufgeladen werden kann.
Zyklenlebensdauer / Anzahl der Vollzyklen:
Dies ist die technische Angabe des Herstellers, für wie viele Vollzyklen die Solarbatterie ausgelegt ist. Moderne Batteriespeicher haben eine Zyklenlebensdauer von bis zu 7.000 Vollzyklen. Nach Erreichen der Zyklenlebensdauer hat die Solarbatterie noch eine Kapazität von 80% ihrer ursprünglichen Nennkapazität (und kann theoretisch weiterhin verwendet werden).
Kalendarische Lebensdauer:
Die kalendarische Lebensdauer ist ebenfalls eine theoretische Angabe des Herstellers. Nach Ablauf der angegebenen Zeit hat die Solarbatterie noch 80% ihrer ursprünglichen Nennleistung, wenn sie weder entladen noch aufgeladen wurde. Einige Hersteller bieten zum Beispiel einen kostenfreien Austausch der Solarbatterie an, falls die kalendarische Lebensdauer gering ist.
Gebrauchsdauer:
Die Gebrauchsdauer ist ähnlich wie die nutzbare Speicherkapazität eine praktische Größe. Hier wird angenommen, wie viele Vollzyklen ein Batteriespeicher pro Jahr in der Praxis durchführt. Zum Beispiel wird angenommen, dass ein Batteriespeicher jährlich etwa 200 mal vollständig entladen und geladen wird. Bei 7.000 Vollzyklen hätte die Solarbatterie eine Gebrauchsdauer von 35 Jahren.
Systemwirkungsgrad:
Die Batteriespeicherung ist eine elektrochemische Speicherung und wird über elektronische Komponenten (Laderegler/Batteriewechselrichter) gesteuert. Aus diesem Grund gibt es, wie bei allen technischen Systemen, Leistungsverluste von einigen Prozentpunkten. Die Herstellerangaben zum Systemwirkungsgrad einer Solarbatterie sind dennoch inkonsistent. Es ist entscheidend, dass sowohl der Zykluswirkungsgrad der Batterie (Blei ca. 75 %; Lithium-Ionen >90 %) als auch die Teilwirkungsgrade der verschiedenen elektronischen Komponenten zum Systemwirkungsgrad hinzugefügt werden.
AC/DC-gekoppelt: Die Batteriespeicherung kann entweder elektrisch “nach” dem Wechselrichter des PV-Systems im Wechselstromkreis des Hauses (AC-gekoppelt) oder “vor” dem Wechselrichter im Zwischen-Gleichstromkreis (DC-gekoppelt) integriert werden. Da eine Solarbatterie grundsätzlich Gleichstrom lädt, sind AC-gekoppelte Systeme auch mit einem Konverter (Batteriewechselrichter) ausgestattet, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, um die Solarbatterie aufzuladen. Für die Entladung wird der Gleichstrom der Batterie wieder in Wechselstrom umgewandelt.
DC-gekoppelte Systeme benötigen diesen Konverter nicht, da sie den vom PV-System erzeugten Gleichstrom direkt laden. Dies führt zu einer etwas höheren Effizienz, aber der Wechselrichter des PV-Systems muss bei nachträglicher Installation ausgetauscht werden. 1-phasig/3-phasig: Batteriespeicher speisen den aufgeladenen Solarstrom entweder auf einer oder drei Phasen in das Hausnetz/öffentliche Stromnetz ein. Im Falle eines Stromausfalls kann ein 1-phasiger Batteriespeicher elektrische Geräte mit einem 3-phasigen Anschluss nicht versorgen, sodass beispielsweise der Herd in der Küche nicht funktionieren würde. PV-Systeme müssen ebenfalls in drei Phasen in das Stromnetz einspeisen (Ausnahmen gelten für Systeme bis zu 4,6 kWp).
Die Anschlussmöglichkeit eines 1-phasigen Batteriespeichers sollte daher mit dem Netzbetreiber geklärt werden. Vollständige Einspeisung: Vollständige Einspeisesysteme sind Batteriespeichersysteme, die gespeicherten Solarstrom (Batteriestrom) direkt in das Netz einspeisen dürfen. AC-gekoppelte Batteriespeicher erfordern einen zusätzlichen Zähler, um zu verhindern, dass Strom aus dem Netz bezogen und als Solarstrom eingespeist wird. Notstromfunktion: Eine Notstromfunktion ermöglicht es der Solarbatterie, im Falle eines Stromausfalls innerhalb von Sekundenbruchteilen die Stromversorgung des Hauses zu übernehmen und zusammen mit dem PV-System das Haus im Inselbetrieb zu versorgen. Dies hängt unter anderem davon ab, ob die Solarbatterie einphasig oder dreiphasig einspeist, sodass alle elektrischen Geräte im Haus (dreiphasig) ebenfalls funktionieren.
