Energiespeicheroptionen für Photovoltaik

Was tun mit überschüssiger Energie von Photovoltaikanlagen oder umgekehrt, was tun in Fällen, in denen das Photovoltaiksystem nicht genug Strom produziert, um den Haushaltsverbrauch zu decken?

Im Fall eines Systems (On-Grid oder Hybrid) kann überschüssiger Strom ins öffentliche Netz eingespeist werden, oder bei einem Mangel können wir den benötigten Strom direkt aus dem Netz beziehen. Eine weitere Möglichkeit, überschüssigen Strom einer Photovoltaikanlage zu nutzen, ist die direkte Energiespeicherung in Batterieakkumulatoren oder die indirekte Umwandlung von Strom in Wärme in einem Warmwasserspeicher.


Batterieakkumulatoren
Wenn der von der Photovoltaikanlage erzeugte Strom den aktuellen Verbrauch übersteigt, ist es sinnvoll, diese Energie zu speichern.

Eine Methode zur direkten Speicherung von Strom ist die Speicherung in einem Batterieakkumulator. Die Kapazität des Akkumulators ist der entscheidende Indikator dafür, wie viel Energie bei Bedarf gespeichert werden kann.

Wie funktioniert das? Photovoltaikmodule werden niemals direkt an die Akkumulatoren angeschlossen, sondern immer über sogenannte Halbleiter-Laderegler (Charge Controller). Diese sorgen dafür, dass der Akkumulator unter allen erforderlichen Parametern optimal geladen wird und somit eine maximale Lebensdauer der Akkumulatoren gewährleistet ist. Heutzutage gibt es eine breite Palette von Akkumulatoren und Ladereglern mit unterschiedlichen Parametern und Qualitäten auf dem Markt. Die Wahl des richtigen Geräts hilft, die Lebensdauer aller Geräte zu optimieren und Wartungskosten zu reduzieren.

Akkumulatoren liefern Gleichspannung (DC), typischerweise mit einer Ausgangsspannung von 12 oder 24 Volt.

Wenn ein Haushalt ein separates 12V- oder 24V-Verkabelungssystem installiert hat, ist es möglich, Geräte direkt aus der Batterie zu betreiben.

Vorteile
Maximale Nutzung des erzeugten Stroms – überschüssige Energie von Photovoltaikmodulen landet nicht im öffentlichen Stromnetz, sondern wird in Batterieakkumulatoren gespeichert.

Nachteile
Begrenzte Lebensdauer von Akkumulatoren (5 bis 15 Jahre) – ihre Lebensdauer hängt hauptsächlich von der Art des verwendeten Akkumulators, dem Typ des Ladereglers und den klimatischen Bedingungen ab, unter denen der Akkumulator betrieben wird – hohe Umgebungstemperaturen verkürzen die Lebensdauer. Abnahme der Batteriekapazität je nach Alter.


Thermische Speicherung
Eine weitere Form der Energiespeicherung ist die indirekte Speicherung von Strom in Form von thermischer Energie in sogenannten Wärmespeichern.

Überschüssige elektrische Energie, die im Haushalt nicht sofort verbraucht werden kann, wird automatisch in die Speichereinheit umgeleitet, wo sie über eine elektrische Heizspirale in Wärmeenergie umgewandelt und in Form von heißem Wasser in der Speichereinheit gespeichert wird.

Umgekehrt wird im Falle eines Strommangels im Haushalt die Wassererwärmung automatisch abgeschaltet, und die Stromversorgung des Haushalts erhält Priorität.

Die Priorität für die Wassererwärmung oder die Stromversorgung des Haushalts kann so eingestellt werden, dass der erzeugte Strom unter allen Umständen möglichst effizient genutzt wird.

Die Umwandlung von Strom in Wärme erfolgt durch eine elektrische Heizspirale, die so ausgelegt sein kann, dass sie direkt mit Gleichstrom oder mit standardisierter Wechselspannung betrieben wird (in diesem Fall ist jedoch ein Spannungswandler erforderlich).

Im Falle einer ausreichend großen Photovoltaikanlage in Kombination mit einem Wasserspeicher mit entsprechendem Volumen ist es möglich, vorübergehend Gebäude zu beheizen. Der Speicher enthält eine Spirale mit einem Ein- und Auslass für die Erwärmung von Warmwasser sowie eine weitere Spirale für die Erwärmung von Wasser, das für Heizungszwecke verwendet wird.

Wenn sich genug Wärme im Tank ansammelt, kann das erhitzte Wasser nicht nur als Warmwasser für den Haushalt, sondern auch als Heizwasser genutzt werden.

Vorteile
Maximale Nutzung des erzeugten Stroms. Überschüssige Energie aus Photovoltaik-Anlagen landet nicht im öffentlichen Stromnetz, sondern wird indirekt im Wärmespeicher gespeichert.

Nachteile
Es ist nicht möglich, thermische Energie wieder in Strom umzuwandeln. Größerer Platzbedarf abhängig von der Größe des Wärmespeichers.