Speichersysteme für Photovoltaikanlagen erhöhen die Unabhängigkeit, können mitunter Notstrom zur Verfügung stellen und gehören seit den Anfängen der Photovoltaik zu dieser.

Während in Vergangenheit viele Speichersysteme aus Blei-Akkumulatoren zusammen gestellt wurden, ist die heute häufigste Speicher-Chemie auf Lithium basierend. Dabei ist zu beachten, dass es innerhalb der Lithium-Ionen-Akkumulatoren viele verschiedene Aufbauten für viele verschiedene Anwendungsbereiche gibt. Für den Heimspeicher wären folgende Eigenschaften wünschenswert: hohe Sicherheit, lange Haltbarkeit, geringer Platzbedarf, gute Leistung, gutes Temperaturverhalten. Leider schließen sich einige der Eigenschaften gegenseitig aus, bzw. beeinflussen sie sich stark.

Momentan zeichnen sich 2 verschiedene Lager bzgl. der Zell-Chemie ab:

Das erste Lager setzt auf langlebige Materialien wie z.B. Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) oder Lithium-Titanat, diese Zellen bestechen mit einer Haltbarkeit von über 20 Jahren. Sie haben eine sehr hohe Eigensicherheit, eine gute Leistung, aber brauchen realtiv viel Platz und sind relativ empfindlich bzgl. der Temperatur. Und: sie sind momentan deutlich teuer als ihre Konkurrenz, nimmt man jedoch die chemische Haltbarkeit mit in die Gleichung nehmen sich die System preislich nicht viel.

Das zweite Lager setzt auf Standard Materialien wie sie auch in Handys oder Autos verwendet werden, z.B. Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (NCA) oder Nickel-Mangan-Kobald (NMC). Die Zellen werden dabei als PV-Speicher weniger belastet als in anderen Szenarien, und erreichen dadurch Haltbarkeiten von über 10 Jahren, die chemische Haltbarkeit liegt unter optimalen Bedingungen bei maximal 15 Jahren. Einen großen Einfluss auf die Haltbarkeit hat auch hier die Temperatur, manche Hersteller begegnen diesem Manko mit aktiven Kühl- und Heizsystemen, andere beschränken die Bedingungen an den Aufstellungsort entsprechend. Als positiv verbuchen kann man bei diesen Technologien den geringen Platzbedarf und die gute Leistung, sowie den niedrigeren Preis im Vergleich zur erst genannten Technologie. Die Eigensicherheit leidet ein wenig unter der Platzeinsparung, trotzdem sind alle von uns angebotenen Systeme nach den KIT Speicherkriterien einwandfrei und empfehlenswert.

Weitere Informationen zu den verschiedenen Zell-Materialien finden Sie z.B. bei der Battery University.

Neben der Wahl der Zell-Chemie gibt es weitere wichtige Aspekte bei der Auswahl eines Speichersystems, und zwar die Art der Kopplung an die Photovoltaik-Anlage, dabei unterscheidet man zwischen AC- und DC-Kopplung, und die Spannung in der Batterie, dabei unterscheidet man zwischen Hoch- und Niedervolt-Systemen.

Während AC-gekoppelte Speichersysteme vor allem zur unkomplizierten Nachrüstung in bestehenden PV-Anlagen geeignet sind, empfiehlt sich die DC-gekoppelte Variante für Neuinstallationen. Dies begründet sich wie folgt: Solarstrom ist Gleichstrom und Batteriestrom ist Gleichstrom (DC). Möchte man überschüssigen Solarstrom einspeichern muss man diesen in einen DC-gekoppelten System nur auf die richtige Spannungsebene bringen und kann ihn mit wenig Verlusten einlagern, und auch wieder auslagern. Die Wandlung des Gleichstroms in Wechselstrom passiert dabei unabhängig davon ob er direkt vom Solarfeld oder aus dem Speicher kommt im PV-Wechselrichter.

In einen AC-gekoppelten System wird der überschüssige Solarstrom (DC) durch den PV-Wechselrichter in Wechselstrom (AC) gewandelt, dieser wiederum wird durch den Batterie-Wechselrichter in Batteriestrom (DC) gewandelt und eingelagert, und bei Bedarf wiederrum in Wechselstrom (AC) zurück gewandelt. Im Schnitt entstehen durch diese doppelte Wandlung bei der AC-Kopplung Verluste von 8-10%. Außerdem benötigt man einen zweiten Wechselrichter, welche zusätzliche Kosten und zusätzliche Technik bedeutet.

Damit der Solarstrom besonders effizient eingespeichert werden kann, ist es weiterhin sinnvoll ein sogenanntes Hochvolt-System zu nutzen. Dieses hat eine ähnliche Spannungsebene wie das Solarfeld, wodurch die Wandlung DC-DC optimiert wird. Ein zweiter positiver Effekt der Hochvolt-Systeme sind die sehr viel geringeren Ströme bei gleicher Leistung im Vergleich zu Niedervolt-Systemen. Durch diesen Umstand können Speicher und Wechselrichter räumlich getrennt werden, da selbst auf längeren Kabelwegen nur minimale Verluste auftreten, und auch die Kabel-Querschnitte klein bleiben können.

Die von uns im Wesentlichen angebotenen Systeme sind:

Fronius Energy Package (Hybrid DC, LFP)

Kostal Plenticore Plus mit BYD B-Box HV (Hybrid DC, LFP)

SolarEdge mit LG RESU H (Hybrid DC, NMC)

Solarwatt Matrix (Nachrüstung, DC, NMC)

Tesla Powerwall (Nachrüstung, AC, NCA, großer Temperaturbereich)