Solarspeicher – thermische und elektrische Energie aus Sonnenkraft speichern

Welche Formen von Solarspeichern gibt es?

Wenn Sonnenstrahlen auf Sonnenkollektoren treffen, wird die Strahlungsenergie entweder in Wärmeenergie (Solarthermie) oder in Strom (Photovoltaik) umgewandelt.

Da die Sonneneinstrahlung über einen Tag oder eine Woche nicht zu jeder Zeit konstant ist, gibt es mit Solarspeichern eine Lösung, um die überschüssige Energie bei Spitzenlast zu speichern.

Solarspeicher, auch Energiespeicher genannt, erhöhen somit die Wirkungsgrade von Solarzellen bzw. Photovoltaikanlagen.

• Pufferspeicher für warmes Wasser: Wenn mit Solarthermie Wärme erzeugt wird, die zum Heizen oder für Brauchwasser verwendet wird, sind meist Pufferspeicher gefragt. In diesen großen Tanks wird warmes Wasser vorgehalten, um es in die Heizungsanlage oder das Trinkwassersystem zu speisen. Häufig werden auch sogenannte Kombispeicher eingesetzt, die sowohl für die Heizung als auch für das Warmwasser genutzt werden können. Pufferspeicher sind überwiegend für die taggleiche Speicherung und Nutzung von Solarthermie ausgelegt und nicht für eine längere Speicherdauer von mehreren Tagen. Dafür lassen sich die Pufferspeicher mit allen gängigen Heizsystemen wie Öl-, Gas- oder Holzheizung kombinieren.
• Solarspeicher für Strom: Wird eine Photovoltaikanlage zur Stromgewinnung eingesetzt, kann überschüssige Energie in großen Batterien gespeichert werden. Diese großen Solarspeicher bestehen heute meist aus Lithium-Ionen-Akkus. Sie bieten bei überschaubarem Platzbedarf hohe Speicherkapazitäten.

Solarspeicher für Photovoltaik und Solarthermie

Eine Solarthermie-Anlage erzeugt mit Hilfe von Sonnenenergie nur bei Sonnenschein Wärme. Um die Wärme auch zu den übrigen Zeiten ohne Sonnenschein nutzbar zu machen, ist ein Solarspeicher in Form von Pufferspeichern notwendig.

Diese Speicher werden abhängig von der Größe der Solaranlage und abhängig von der Warmwassernutzung dimensioniert. Für einen Vier-Personen-Haushalt sind Pufferspeicher mit rund 400 Litern Volumen empfehlenswert.

Wird der Pufferspeicher zur Unterstützung der Heizungsanlage mitgenutzt, sind Kombispeicher gefragt. Diese Produkte speichern warmes Wasser für die Heizung und für das Trinkwasser. Der Vorteil dieser größeren Speicher besteht darin, dass sie noch weniger Wärmeverluste aufweisen als kleinere Speicher. Nachteilig ist der zusätzliche Platzbedarf.

Warum Solarspeicher für Photovoltaik-Anlagen wichtig sind

Wenn Sie bereits eine Photovoltaik-Anlage betreiben, erzeugen Sie umweltfreundlichen Strom aus Sonnenenergie. Doch ebenso wie bei Solarthermie-Anlagen kann nur dann Strom erzeugt werden, wenn die Sonne scheint. Allerdings wird die so erzeugte Strommenge nicht sofort abgerufen. Ohne Stromspeicher wäre eine PV-Anlage somit sehr ineffizient, da ein Großteil der Solarenergie ungenutzt wäre.

Ein Solarspeicher ist für PV-Anlagen mittlerweile auch wichtig, weil bisher überschüssig erzeugter Strom ins Gesamtnetz gespeist werden konnte. Über eine sogenannte „Einspeisevergütung“ erhielten Betreiber von PV-Anlagen Geld für ihren Strom. Mittlerweile liegt diese Einspeisevergütung jedoch auf einem so niedrigen Niveau, dass sich diese Form der Weiterverwendung von Energieüberschüssen kaum mehr für private Verbraucher lohnt.

Ein Stromspeicher ist demnach auch aus dieser Perspektive heraus eine sinnvolle Investition. Denn wer eigenen Strom produziert und diesen speichern kann, wird noch unabhängiger von Energieversorgern. Gleichzeitig kann dieser Strom verwendet werden, um zum Beispiel alternative Heizsysteme wie Wärmepumpen oder Blockheizkraftwerke mit der benötigten Energie zu versorgen.

Stromspeicher für Solaranlagen

Solarspeicher zum Speichern von Strom sind im Grunde große Batterien. Heute werden überwiegend Lithium-Ionen-Akkus verwendet. Diese Stoffkombination bietet eine sehr hohe Energiedichte, wodurch die Speicherkapazität enorm erhöht wird.

Nicht umsonst sind Lithium-Ionen-Akkus wichtige Elemente in der Elektromobilität oder für Smartphones. Aufgrund der höheren Energiedichte benötigen Lithium-Ionen-Solarspeicher deutlich weniger Platz als die bisher eingesetzten Blei-Säure oder Blei-Gel-Speicher. Darüber hinaus hat die Lithium-Ionen-Technik den Vorteil, dass sie weniger wartungsintensiv ist.

Damit ein Solarspeicher Strom speichern und abgeben kann, besteht er neben den großen Akku-Packs aus einem Batterie-Management-System (BMS), das die Be- und Entladung steuert. Ein Laderegler optimiert die Ladung der Akkus.

Ein Batterie-Wechselrichter wandelt die Stromspannung um, damit die Energie im Haushalt genutzt werden kann. Das Energie-Management-System (EMS) sorgt für die gleichmäßige Stromentnahme.

Vergleichbar mit der Akkustandanzeige bei einem Smartphone benötigt der Solarspeicher ebenfalls ein Monitoring-System mit Bildschirm und Grafiken, die Akkuzustand und Ladestand anzeigen.

Solarspeicher gibt es in unterschiedlichen Ausführungen:

• AC-gekoppelte Solarspeicher: Diese Anlagen verfügen über einen eigenen Batteriewechselrichter und werden an das Hausnetz angeschlossen. Ein Stromzähler zeigt an, wann Strom benötigt wird und wann er gespeichert wird. AC-Solarspeicher werden häufig zum Nachrüsten für PV-Anlagen genutzt.
• Solarspeicher mit Hybrid-Wechselrichter: Diese auch „ESS“ genannten Solarspeicher werden direkt mit der PV-Anlage verbunden. Sie beziehen Strom von der Anlage und geben ihn bei Bedarf an den gewünschten Verbraucher weiter. Der integrierte Wechselrichter regelt die Stromzufuhr über die PV-Anlage sowie die Stromentnahme.
• DC-gekoppelte Stromspeicher: Diese Solarspeicher werden an die Gleichspannungsseite (=DC) der PV-Anlage angeschlossen. Die PV-Anlage liefert dann den Gleichstrom, der über einen Wechselrichter direkt umgewandelt wird.

Voraussetzungen für die Installation von Solarspeichern

Wer einen Solarspeicher installieren möchte, sollte verschiedene Voraussetzungen berücksichtigen.

• Stromspeicher: Um Strom aus einer PV-Anlage sinnvoll zu speichern, sollte der Solarspeicher an den sogenannten „Sonnenertrag“ sowie die Fläche der Sonnenkollektoren angepasst werden. So wird eine Über- oder Unterdimensionierung der Speicheranlage verhindert.
• Wärmespeicher: Soll Wärme mit einem Solarspeicher gesichert werden, spielt vor allem der Heizbedarf bzw. der Warmwasserbedarf eine Rolle. Wird ein Kombispeicher eingesetzt, muss er zur Leistung des verwendeten Heizsystems passen.

Solarspeicher Kosten und Modelle

Auf dem Markt gibt es für Solarstrom-Speicher mehrere hundert Möglichkeiten. Gerade bei der Stromspeicherung sollten Verbraucher auf leistungsfähige und langlebige Akkus achten. Abhängig von der Größe des Speichers können Kosten zwischen 5.000 und 30.000 Euro entstehen, die sich jedoch mit steigender Nutzung der Solarenergie langfristig amortisieren können.

Pufferspeicher für Solarthermieanlagen und Kombispeicher für Heizsysteme gibt es schon ab rund 1.000 Euro. Wer sein Heizungssystem erneuert und Solarthermie nutzt, kann dabei zusätzlich von Fördermitteln über die KfW profitieren.

Fazit

Solarspeicher sind wichtig, um Sonnenergie in Form von Wärme oder Strom sinnvoll zu nutzen. Ohne diese Speicher würde ein Großteil der mit Photovoltaik oder Solarthermie erzeugen Energie ungenutzt bleiben.

Welche Solarspeicher sich für Ihr Haus lohnen können und wie Sie diese am besten in Ihr bestehendes Heizungssystem oder Hausnetz einbinden, fragen Sie am besten einen Fachbetrieb.