Von Sonnenlicht zu Nachtstrom: Batteriespeicher machen es möglich
Batteriespeicher sind Systeme, die elektrische Energie in chemischer Form speichern und bei Bedarf wieder in Strom umwandeln können. Sie bestehen aus einer oder mehreren Batteriezellen, die in einem Gehäuse zusammengefasst sind. Batteriespeicher können sowohl für den privaten Haushalt als auch für größere Anlagen wie Windparks oder Solarfelder eingesetzt werden.
Der Hauptzweck von Batteriespeichern ist es, die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien zu erhöhen. Denn Sonne und Wind liefern nicht immer dann Strom, wenn er benötigt wird. Mithilfe von Batteriespeichern kann überschüssige Energie gespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen werden.
Die Vorteile von Batteriespeichern
Batteriespeicher bieten eine Reihe von Vorteilen:
- Erhöhung der Nutzung erneuerbarer Energien: Durch die Speicherung von überschüssiger Energie können erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind effizienter genutzt werden.
- Netzstabilität und Versorgungssicherheit: Batteriespeicher können Schwankungen im Stromnetz ausgleichen und so die Versorgungssicherheit erhöhen.
- Unabhängigkeit vom Stromnetz: Privathaushalte mit Batteriespeichern können einen Teil ihres Strombedarfs selbst decken und so unabhängiger vom öffentlichen Stromnetz werden.
- Kosteneinsparungen: Der Eigenverbrauch von selbst erzeugtem Strom kann die Stromkosten senken.
- Umweltfreundlichkeit: Batteriespeicher tragen dazu bei, den Anteil erneuerbarer Energien am Strommix zu erhöhen und so die CO2-Emissionen zu reduzieren.
Funktionsweise von Batteriespeichern
Batteriespeicher wandeln elektrische Energie in chemische Energie um und speichern sie in Form von Ladungen in den Batteriezellen. Wenn Strom benötigt wird, wandeln die Batterien die chemische Energie wieder in elektrische Energie um.
Der Ladevorgang erfolgt in der Regel über einen Wechselrichter, der den Strom aus dem Stromnetz oder von einer Solaranlage in die für die Batterien geeignete Gleichspannung umwandelt. Beim Entladevorgang wandelt der Wechselrichter die Gleichspannung der Batterien wieder in Wechselstrom um, der dann ins Netz eingespeist oder im Haushalt genutzt werden kann.
Arten von Batteriespeichern
Es gibt verschiedene Arten von Batteriespeichern, die sich in Technologie, Kapazität und Anwendungsbereich unterscheiden:
- Lithium-Ionen-Batterien: Diese sind derzeit die am häufigsten eingesetzten Batteriespeicher für private Haushalte und kleinere Anwendungen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte, geringe Selbstentladung und lange Lebensdauer aus.
- Blei-Säure-Batterien: Traditionell wurden Blei-Säure-Batterien in Automobilen und USV-Anlagen (unterbrechungsfreie Stromversorgung) eingesetzt. Sie sind kostengünstiger als Lithium-Ionen-Batterien, haben aber eine geringere Energiedichte und Lebensdauer.
- Redox-Flow-Batterien: Diese Batteriespeicher speichern die Energie in flüssigen Elektrolyten. Sie eignen sich besonders für große, stationäre Anwendungen wie Energiespeicher für Windparks oder Solaranlagen.
- Natrium-Schwefel-Batterien: Diese Hochtemperaturbatterien arbeiten bei etwa 300°C und zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus. Sie werden vor allem für stationäre Anwendungen in Energieversorgungsnetzen eingesetzt.
Die Bedeutung von Batteriespeichern für erneuerbare Energien
Batteriespeicher spielen eine Schlüsselrolle bei der Transformation des Energiesystems hin zu einer nachhaltigen, emissionsarmen Stromversorgung. Sie ermöglichen es, die fluktuierende Erzeugung von Strom aus Wind- und Solarenergie besser in das Stromnetz zu integrieren.
Ohne Speicher wäre es schwierig, den hohen Anteil an erneuerbaren Energien im Stromnetz zu managen. Denn Sonne und Wind liefern nicht immer dann Strom, wenn er benötigt wird. Batteriespeicher können diese Lücken schließen, indem sie überschüssige Energie speichern und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen.
Darüber hinaus tragen Batteriespeicher dazu bei, die Netzstabilität zu erhöhen, Lastspitzen abzufedern und die Versorgungssicherheit zu verbessern. Sie sind daher ein wichtiger Baustein der Energiewende.
Batteriespeicher und Solarenergie
Eine besonders sinnvolle Kombination ist der Einsatz von Batteriespeichern in Verbindung mit Solaranlagen. Photovoltaikanlagen erzeugen tagsüber Strom, der häufig nicht direkt vor Ort verbraucht werden kann. Mithilfe eines Batteriespeichers kann dieser Überschussstrom gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden.
So können Solaranlagenbetreiber ihren Eigenverbrauchsanteil deutlich erhöhen und ihre Stromkosten reduzieren. Gleichzeitig tragen Batteriespeicher dazu bei, die Netzstabilität zu erhöhen, da Schwankungen in der Solarstromerzeugung ausgeglichen werden können.
Batteriespeicher für den Eigenverbrauch
Für Privathaushalte bietet der Einsatz von Batteriespeichern die Möglichkeit, einen größeren Anteil des selbst erzeugten Solarstroms selbst zu verbrauchen. Statt den überschüssigen Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen und dafür eine vergleichsweise geringe Vergütung zu erhalten, kann er in den Batteriespeicher geladen und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden.
Der Eigenverbrauch von Solarstrom kann so deutlich gesteigert werden. Je mehr Strom im Haushalt selbst verbraucht wird, desto mehr Geld lässt sich langfristig sparen. Zudem erhöht sich die Unabhängigkeit vom Stromnetz und der CO2-Fußabdruck des Haushalts wird reduziert.
Wie funktioniert ein Batteriespeicher im Haushalt?
In einem Haushalt mit Solaranlage und Batteriespeicher läuft der Stromfluss folgendermaßen ab:
- Die Solaranlage erzeugt tagsüber Strom, der zunächst den Eigenverbrauch im Haushalt deckt.
- Überschüssiger Solarstrom wird in den Batteriespeicher geladen.
- Wird abends oder nachts mehr Strom benötigt, als die Solaranlage liefern kann, wird der gespeicherte Strom aus dem Batteriespeicher entnommen und im Haushalt verbraucht.
- Nur wenn weder Solarstrom noch Batteriespeicher ausreichen, wird Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen.
So können Haushalte einen Großteil ihres Strombedarfs selbst decken und von den Vorteilen der Eigenversorgung profitieren.
Die Kosten von Batteriespeichern
Die Kosten für Batteriespeicher haben in den letzten Jahren deutlich abgenommen, sind aber immer noch ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung für den Einsatz. Die Preise hängen von verschiedenen Faktoren ab:
- Batterietechnologie (Lithium-Ionen, Blei-Säure, etc.)
- Speicherkapazität (kWh)
- Leistung (kW)
- Zusätzliche Komponenten wie Wechselrichter, Steuerung, etc.
Für ein Batteriespeichersystem für ein Einfamilienhaus mit einer Kapazität von 5-10 kWh liegen die Kosten derzeit in einer Größenordnung von 8.000 bis 15.000 Euro inklusive Montage. In den kommenden Jahren ist mit weiter sinkenden Preisen zu rechnen.
Neben den Anschaffungskosten fallen auch laufende Kosten für Wartung und Betrieb an. Allerdings können diese durch die eingesparten Stromkosten zumindest teilweise kompensiert werden.
Batteriespeicher im Vergleich zu anderen Energiespeichertechnologien
Neben Batteriespeichern gibt es weitere Technologien zur Speicherung von Energie, wie zum Beispiel:
- Pumpspeicherkraftwerke: Diese nutzen Höhenunterschiede, um Wasser in Zeiten von Überschussenergie in ein Oberbecken zu pumpen und bei Bedarf wieder abzulassen, um Strom zu erzeugen.
- Druckluftspeicher: Hier wird Luft unter Druck gesetzt, um sie später zur Stromerzeugung zu nutzen.
- Wasserstoffspeicher: Überschüssiger Strom wird zur Elektrolyse von Wasser genutzt, um Wasserstoff zu erzeugen, der dann in Brennstoffzellen wieder in Strom umgewandelt werden kann.
Jede dieser Technologien hat ihre spezifischen Vor- und Nachteile in Bezug auf Effizienz, Kosten, Skalierbarkeit und Einsatzzweck. Batteriespeicher zeichnen sich vor allem durch ihre Kompaktheit, Modularität und Anwendungsflexibilität aus.
Anbieter von Batteriespeichern
Der Markt für Batteriespeicher in Deutschland wird von einigen führenden Anbietern dominiert:
- Tesla: Der US-Elektroautohersteller bietet mit der Powerwall eine der bekanntesten Batteriespeicherlösungen für den Privathaushalt.
- sonnen: Der deutsche Anbieter sonnen ist Marktführer im Bereich der Batteriespeicher für Eigenheime.
- LG Chem: Der südkoreanische Elektronikriese LG Chem ist ebenfalls ein wichtiger Anbieter von Lithium-Ionen-Batteriespeichern.
- BYD: Der chinesische Automobilhersteller BYD ist auch im Bereich der stationären Batteriespeicher aktiv.
- Varta: Der deutsche Batteriehersteller Varta bietet Batteriespeicherlösungen für Privathaushalte und Gewerbekunden an.
Neben diesen Großen gibt es auch eine Reihe von kleineren, spezialisierten Anbietern, die sich auf bestimmte Zielgruppen oder Anwendungen konzentrieren.
Fazit
Batteriespeicher spielen eine Schlüsselrolle bei der Transformation des Energiesystems hin zu einer nachhaltigen, erneuerbaren Stromversorgung. Sie ermöglichen es, überschüssige Energie aus Wind- und Solaranlagen zu speichern und bei Bedarf wieder abzurufen. Dadurch können Schwankungen im Stromnetz ausgeglichen und der Anteil erneuerbarer Energien erhöht werden.
Für Privathaushalte bietet der Einsatz von Batteriespeichern die Möglichkeit, einen größeren Teil des selbst erzeugten Solarstroms selbst zu verbrauchen und so Stromkosten zu sparen. Gleichzeitig steigt die Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz.
Obwohl die Anschaffungskosten für Batteriespeicher noch relativ hoch sind, rechnen sich die Investitionen für viele Verbraucher langfristig. Angesichts der wachsenden Bedeutung von Batteriespeichern für eine nachhaltige Energieversorgung ist davon auszugehen, dass die Preise in Zukunft weiter sinken werden.
