Der promovierte Chemie-Ingenieur Dr. Andreas Gutsch arbeitet seit vielen Jahren an der Forschung und Entwicklung von Energiespeichern, unter anderem für die Li-Tec Battery GmbH, den seinerzeit größten Lithium-Ionen-Zellhersteller Europas, und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Beim Dresdner Unternehmen Solarwatt ist er für die Weiterentwicklung des Speichersystems MyReserve zuständig.
Grundsätzlich: Warum lohnen sich Heimspeicher überhaupt?
Mittlerweile ist es ein Fakt, dass die Aussage „Solarstrom lohnt sich nicht“ überholt ist. Mit der richtigen Technologie ist der Strom vom eigenen Dach sogar deutlich günstiger als Netzstrom.
Üblicherweise ist der Strombedarf eines Haushalts in der Mittagszeit sowie abends und am Wochenende am größten. Der Heimspeicher sorgt dafür, dass der Solarstrom dann zur Verfügung steht, wenn er benötigt wird, auch wenn die Sonne nicht scheint. Grundlegend sollte der Speicher groß genug sein, einen Haushalt vom Abend bis zum nächsten Morgen mit Solarstrom zu versorgen. Für einen durchschnittlichen Drei- bis Vier-Personen-Haushalt mit einem Jahresstromverbrauch von rund 4.500 Kilowattstunden (kWh) ist meist eine Größe von 4 bis 6 kWh ausreichend. Wird das Gerät jedoch zu klein oder zu groß dimensioniert, entstehen unnötige Mehrkosten. Wichtig ist, dass die Speicherkapazität so genau wie möglich zur Größe der PV-Anlage und zum eigenen Bedarf passt. Das klingt eigentlich logisch, ist aber nur bei wenigen Systemen der Fall.
Stromkosten um bis zu 80 Prozent reduzieren
Grundsätzlich gilt: Durch ein Photovoltaiksystem mit Heimspeicher für den Eigenverbrauch kann ein Hausbesitzer nicht nur seine Stromkosten um bis zu 80 Prozent reduzieren. Er macht sich weitgehend unabhängig von den Strompreisen, die auch in Zukunft weiter steigen dürften. Im Gegensatz dazu sind die Preise auf dem Heimspeichermarkt signifikant gesunken. Noch vor einigen Jahren wurden Lithium-Ionen-Heimspeicher für über 20.000 Euro angeboten; heute sind sie oft schon für ein Viertel dieses Preises erhältlich – Tendenz weiter fallend.
Welche Batterie ist die beste?
Die Technologien, auf denen die Heimspeicher basieren, unterscheiden sich deutlich hinsichtlich ihrer Effizienz. Die Lithium-Ionen-Technik hat sich inzwischen durchgesetzt, da sie mittlerweile wirtschaftlicher ist als Blei-Gel-Akkus. Die Lebensdauer eines Speichers spielt eine entscheidende Rolle bei der Frage, wie wirtschaftlich die Photovoltaikanlage ist.
Ein Bleisystem hält beispielsweise nur zwischen fünf und zehn Jahre; eine Ionen-Batterie mehr als fünfzehn – das entspricht in etwa 4.000 bis 5.000 Ladezyklen. Bleiakkus müssen zwingend in einem belüfteten Raum aufgestellt werden, da die Batterien ausgasen, bei Lithium-Ionen-Batterien muss das nicht sein. Auch beim Wirkungsgrad der Anlage liegen Lithium-Ionen-Systeme deutlich vorn. Die Verlustleistung von Bleispeichern ist etwa zwei- bis viermal so hoch wie bei Lithium-Ionen-Systemen. Lithium-Ionen-Batterien können eine Entladetiefe von bis zu 100 Prozent erreichen, wohingegen Bleibatterien für gewöhnlich nur zu 50 Prozent entladen werden. Auch beim Systemwirkungsgrad liegen Lithium-Ionen-Akkus bei über 90 Prozent, bei Bleibatterien sind rund 70 Prozent möglich.
Wie bewerte ich die Effizienz eines Heimspeichers?
Der Zweck eines Heimspeichers besteht darin, dafür zu sorgen, dass der erzeugte Sonnenstrom optimal selbst genutzt werden kann. Die Geschwindigkeit eines Speichers trägt also entscheidend zur Steigerung des Eigenverbrauchs bei. Nur ein schnelles System kann zügig auf eine Stromanforderung reagieren. Das ist besonders wichtig bei den so genannten taktenden Verbrauchern wie Kaffeemaschinen oder Induktionsherden, die sich innerhalb von Millisekunden ein- und ausschalten.
Wichtig für die hohe Wirtschaftlichkeit eines Speichers sind noch weitere technische Kennzahlen, wie zum Beispiel der Wirkungsgrad eines Systems und die Lebensdauer und Zyklenzahl der Batteriemodule. Die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie liegt bei rund 15 Jahren. Solarwatt gewährt seinen Kunden eine Garantie, falls die Leistung innerhalb der ersten zehn Jahre auf unter 80 Prozent fallen sollte. Eine wertoptimierte Betriebsstrategie sorgt jedoch dafür, dass die Batterie in dieser Zeit deutlich mehr als 80 Prozent Leistung bringen kann.
Unser Wissen über das Alterungsverhalten der Batteriemodule fließt in die Betriebsstrategie unseres Speichers ein. Wer alle Hauptkomponenten für seine Anlage, also die Photovoltaikmodule, den Energiemanager und den Heimspeicher, aus einer Hand kauft, kann sichergehen, dass alle Geräte optimal aufeinander abgestimmt sind. In diesem Fall sind von den Entwicklern viele Fragen, die sich beim Anschließen der einzelnen Komponenten ergeben, schon bei der Produktentwicklung mitgedacht worden.
Wie wird ein Heimspeicher installiert?
In der Vergangenheit waren Heimspeicher sehr groß. Das sorgte oft für Schwierigkeiten beim Einbau. Denken Sie an die engen Kellertreppen. Durch die kompakte Bauweise sind die Speicher heute sehr platzsparend und passen damit praktisch in jeden Nutzraum. Für eine kostengünstige Installation ist es wichtig, dass keine Komponente mehr wiegt als 25 Kilogramm, wie es beispielsweise bei einem modular aufgebauten Speicher wie dem MyReserve von Solarwatt der Fall ist. Die Komponenten haben nur noch die Größe eines Schuhkartons und lassen sich bequem in den Keller tragen. Dies ist immer noch der Ort, an dem die meisten Speicher installiert werden. Dadurch spart der Installateur Zeit bei der Montage und der Endkunde bares Geld. Wenn ein Kunde sich mehr Speicherkapazität wünscht, dann bekommt er nicht etwa einen neuen Speicher, der schwerer und größer ist, sondern einfach zusätzliche Module zum Nachrüsten.
Der modular aufgebaute Speicher MyReserve von Solarwatt ist platzsparend und passt praktisch in jeden Nutzraum Foto: Solarwatt
Wie sicher sind Heimspeicher?
Ein Batteriespeicher ist wie beispielweise eine Ölheizung ein potentieller Gefahrenherd. Nach wie vor gibt es zu viele Anbieter, die dem Thema Sicherheit nicht genug Aufmerksamkeit schenken. Wer sich an die Bilder der brennenden Lithium-Ionen-Akkus in Handys erinnert, kann sich vorstellen, welche Größenordnung so eine Reaktion in einem Heimspeicher annehmen kann, der ungleich größer ist. Die Sicherheit von Heimspeichern ist also keine Spielerei. Deswegen ist es unabdingbar, dass der Speicher über ein ausgeklügeltes Monitoringsystem verfügt, das sofort Alarm schlägt und den Speicher abschaltet, wenn mit der Batterie einmal etwas nicht stimmt.
Als Käufer eines Heimspeichers sollte man unbedingt darauf achten, dass das gesamte System nach der IEC 62109 und dem Sicherheitsleitfaden für Lithium-Ionen-Heimspeicher geprüft und zertifiziert ist. Denn dadurch haben Installateur und Endkunde die Bestätigung, dass sowohl die versprochene Leistungsfähigkeit als auch die Sicherheit gewährleistet werden. Das ist im verhältnismäßig jungen Speichermarkt leider noch keine Selbstverständlichkeit. Irreführend ist ebenfalls die immer mal wieder getroffene Behauptung, dass Batterien aus Lithium-Eisenphosphat sicherer sind als moderne Lithium-Ionen-Batterien. Wenn das so wäre, wären sämtliche Hersteller von Elektrofahrzeugen sehr leichtsinnig. Denn sie verwenden allesamt Batterien mit Lithium-Ionen-Technologie.
Ist Datensicherheit bei Heimspeichern ein Thema?
Die Datensicherheit von Heimspeichern sollte eine extrem wichtige Rolle spielen, leider spielt sie für viele Hersteller noch eine untergeordnete Rolle. In der Vision des Smart Home sind viele Haushaltsgeräte mit dem Internet verbunden, was sie auch zu potentiellen Zielen von Hackerangriffen macht.
Wenn es gelingt, von außen auf einen Heimspeicher zuzugreifen, ist es theoretisch möglich, die Batterie zu manipulieren. Verlässt sie den sicheren Betriebsbereich, kommt es im schlimmsten Fall zu einem unkontrollierbaren Batteriebrand. Für Solarwatt war es die sicherste Lösung, den Heimspeicher MyReserve als komplett nach außen abgeschirmtes System zu konzipieren. Updates werden per Stick aufgespielt, ohne Internetschnittstelle ist er von extern nicht erreichbar und damit vor Attacken aus dem Internet geschützt.
Auch in unserem modernen, vernetzten Lebensalltag sollte Sicherheit an erster Stelle stehen. Dies zeigt das aktuelle Beispiel, bei dem gravierende Sicherheitslücken in Prozessoren mehrerer Hersteller gefunden wurden. Bei einem abgeschirmten System haben Hacker keine Chance.
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