Aktuelles zur Dimensionierung von PV-Speichersystemen

Die Speicherung und Eigennutzung des selbst erzeugten Stromes ist mittlerweile wirtschaftlich geworden, da die EEG-Vergütung für PV-Strom deutlich unter den Strompreis für Haushalte gesunken ist. Mit steigender Wirtschaftlichkeit nimmt auch die Anzahl der installierten Systeme mit Speicher zu.

Die Dimensionierung des Speichers erfolgt für Neuanlagen zusammen mit der Dimensionierung der PV-Anlage selbst. Für ältere PV-Anlagen wird die Nutzung eines Speichers in der Regel erst nach Auslaufen der 20-jährigen EEG-Vergütung wirtschaftlich.

Die RWTH Aachen bringt jedes Jahr einen Bericht zur Entwicklung der Solarstromspeicher in Deutschland heraus: Aktueller Jahresbericht 2018

Arten von Batteriespeichern und ihre Charakterisierung

Auf dem Markt verfügbare übliche Speicher sind vor allem Li-Ionen Akkumulatoren, sowie Blei-Akkumulatoren. Darüber hinaus gibt es weitere Arten von Speichern, wie zum Beispiel Salzwasserbatterien oder auch Redox-Flow-Batterien.
Grundsätzlich werden die Batterien über folgende Kenngrößen charakterisiert:

• Nennkapazität (kWh):  Die Nennkapazität drückt die maximale Energiemenge aus, die in der Batterie theoretisch gespeichert ist. Sie entspricht nicht der Nutzkapazität.
• Nutzkapazität (kWh): Die Nutzkapazität ist die im Betrieb tatsächlich zur Verfügung stehende Kapazität unter Berücksichtigung der Entladetiefe.
• Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von entnommener zu zugeführter Energie.
• Lebensdauer, Vollzyklenzahl: Die Vollzyklenanzahl gibt die Anzahl der möglichen Be-und Entladungen des Speichers bis zu einem definierten Verlust der Nutzkapazität (in der Regel 20% bis 30%) an. Die Lebensdauer eines Speichers wird über seine Vollzyklenanzahl bestimmt.
• Entladetiefe: Die Entladetiefe eines Speichers gibt an, wie stark der Speicher entladen werden kann, ohne die Lebensdauer der Batterie zu verringern.

Vollzyklenzahl, Wirkungsgrad und Entladetiefe können bei unterschiedlichen Zelltypen und gleichen Nennkapazitäten variieren. Der Speicherpreis pro Kilowattstunde berücksichtigt diese Unterschiede und macht die Systeme somit besser vergleichbar.
Über 320 Systeme von insgesamt 30 Herstellern sind in der aktuellen Marktübersicht der verfügbaren Speicher von C.A.R.M.E.N. e.V. zu finden: Marktübersicht Batteriespeicher 2019.

Auslegung der PV-Anlage mit Speicher

Die Investitionsentscheidung für einen PV-Speicher wird wesentlich durch die Wirtschaftlichkeit der Investitionen für den Speicher und die dazugehörige Anlagentechnik bestimmt.

PV-Anlagen sind vor allem dann wirtschaftlich, wenn Sie entsprechend dem Verbrauch ausgelegt werden. Die Wirtschaftlichkeit ergibt sich durch die erzielten Einsparungen, über den nicht aus dem Netz bezogenen Strom. Sie hängt damit stark von der Entwicklung der Strompreise und der Vergütung für den eingespeisten Strom ab. Der elektrische Verbrauch sowie das dazugehörige Lastprofil sind die wichtigsten Eingangsinformation für die Auslegung der PV-Anlage inklusive Speicher.

Um die Wirtschaftlichkeit der Speichersysteme vergleichen zu können, müssen die Investitionskosten für den Speicher und die Stromgestehungskosten, für den durch die PV-Anlage erzeugten Strom, auf den Speicherpreis pro kWh umgerechnet werden.

Die Auslegung von PV-Speichern und die Wirtschaftlichkeit des Speichers kann überschlägig mit Hilfe des PV-Speichersystem-Tools berechnet werden.

Autarkiegrad und Eigenverbrauchsanteil

Autarkiegrad und Eigenverbrauchsanteil sind wichtige Kenngrößen zur Beschreibung eines PV-Systems. Der Zusammenhang zwischen Autarkiegrad und Eigenverbrauchsanteil wird ebenfalls in dem Tool PV-Speichersystem dargestellt.

Der Eigenverbrauchsanteil gibt an, wieviel des durch die PV-Anlage erzeugten Stromes selbst genutzt wird: Je höher der Eigenverbrauchsanteil ist, desto weniger Strom wird in das Netz eingespeist.

Der Autarkiegrad dagegen beschreibt, wie hoch der Anteil des Stromverbrauches ist, der durch das PV-Speichersystem gedeckt wird: Je höher der Autarkiegrad ist, desto weniger Strom wird aus dem Netz bezogen.

Ein reines PV-Speichersystem mit 100 % Autarkie für die Stromerzeugung ist meist nicht wirtschaftlich. Unabhängigkeit vom Stromnetz wird in der Regel erst im Zusammenhang mit weiterer Anlagentechnik, wie zum Beispiel einem BHKW, erreicht. Auf dem Markt befinden sich ebenfalls Systeme, die saisonale Wasserstoffspeicher zusammen mit einer Brennstoffzelle und einem Elektrolyseur in die Hausenergieversorgung integrieren und somit eine unabhängige Energieversorgung ermöglichen.

Vorteile dezentraler PV-Speicher für das Energieversorgungsnetz

Grundsätzlich können Heimspeicher das Netz entlasten und weitere netzdienliche Funktionen übernehmen. Die Vorteile von PV-Speichern und ihr Beitrag zur Energiewende sind in der Studie der HTW zu dezentralen PV-Speichern aus dem Jahr 2015 zusammengefasst: Solarspeicherstudie.

Quelle: Speichermonitoring Jahresbericht 2018; RWTH Aachen 2018

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