Was sind die Heraus­for­de­rungen
bei der Spei­che­rung von Solar­energie?


Der rasche Ausbau der erneu­er­baren Ener­gien bringt einen immer größeren Anteil von vola­tiler Ener­gie­menge in das Strom­netz. Um Schwan­kungen in der Ener­gie­pro­duk­tion durch Wind und Sonne auszu­glei­chen, werden Spei­cher­sys­teme benö­tigt. Vor allem für Solar­spei­cher gibt es bereits Kauf­an­reize durch Förder­pro­gramme. Doch die Spei­che­rung von Solar­energie erfolgt nicht ohne Hinder­nisse.



1. Heraus­for­de­rung:
Welche Spei­cherart ist am besten geeignet?

Viele euro­päi­sche Länder wollen bis 2050 eine Klima­neu­tra­lität errei­chen – Das heißt, eine Ener­gie­ver­sor­gung ohne Atom­kraft oder CO2-Ausstoß anbieten. Vor diesem Hinter­grund stieg die Ener­gie­leis­tung durch neu instal­lierte Wind­kraft- und Solar­an­lagen in den letzten Jahren deut­lich an, sodass knapp 45 Prozent des Stroms durch nach­hal­tige Ener­gie­quellen erzeugt wurden. Doch die Spei­che­rung der elek­tri­schen Energie gelingt nur teil­weise, da die Produk­tion nur kurz­fristig vorher­sehbar ist.


Konden­sa­toren

Das größte Problem bei der Einspei­che­rung ist die Ener­gie­form: Solar-, aber auch Wind­energie werden in Form von elek­tri­scher Energie – kWh el, also elek­tri­sche Kilo­watt­stunden – zur Verfü­gung gestellt. Spei­ch­er­formen, die elek­tri­sche Energie direkt und ohne Umwand­lung aufnehmen können, haben aller­dings begrenzte Kapa­zi­täten. Konden­sa­toren als direkte Spei­cher für elek­tri­sche Energie dienen eher einem kurz­fris­tigen Ausgleich von Last­spitzen, sind aber nicht geeignet, große Ener­gie­mengen zu spei­chern. Außerdem ist ihre Ener­gie­dichte zu gering, als dass sich eine Spei­che­rung lohnen würde.


Magne­ti­sche Spei­cher

Das Gleiche gilt für magne­ti­sche Spei­cher oder supra­lei­tende Magneten, die zwar eine hohe Leis­tungs­dichte, dafür aber eine geringe Ener­gie­dichte aufweisen. Die meist verbrei­teten Solar­strom­spei­cher sind elek­tro­che­mi­sche Spei­cher­sys­teme und basieren auf Blei­säure oder Lithium-Ionen. Bereits seit Jahr­zehnten haben sie sich in der Indus­trie und im Fahr­zeugbau bewährt.


Ther­mi­sche und chemi­sche Spei­cher

Wärme­spei­cher stellen ebenso eine lukra­tive Spei­cher­va­ri­ante dar, obwohl auch hier ein Energie-Umwand­lungs­ver­lust entsteht. Über­schüs­sige elek­tri­sche Energie aus Solar kann genutzt werden, um Wärme über elek­tri­sche Heizungen zu erzeugen.

Chemi­sche Spei­cher sollen zukünftig auf den Power-to-X-Tech­no­lo­gien basieren. Beim Power-to-Gas-Verfahren kann Solar­energie in Wasser­stoff gespei­chert werden, der in Methan gebunden im Erdgas­netz zur Verfü­gung gestellt werden kann.



2. Heraus­for­de­rung:
Wann kann gespei­chert werden?

Besitzer einer eigenen Photo­vol­ta­ik­an­lage auf dem Dach kennen die Haupt­pro­ble­matik von PV-Strom­er­zeu­gung und deren Nutzung. In der Zeit, in der die Solar­an­lage den meisten Strom produ­ziert – nämlich in den Mittags­stunden – ist die Nutzung am geringsten. Am Abend hingegen, wenn die Strom­nach­frage steigt, wird viel weniger Energie erzeugt. Aus diesem Grund gibt es für den privaten Bereich intel­li­gente Strom­spei­cher wie flow von Hager, die die Ener­gie­ver­wen­dung dann möglich machen, wenn sie wirk­lich gebraucht wird.

Unter Berück­sich­ti­gung der Wetter­vor­her­sage kann flow und das gesamte Ener­gie­ma­nage­ment­system von Hager den Eigen­ver­brauch derart stei­gern, dass bis zu 80 Prozent des selbst produ­zierten Solar­stroms in den eigenen vier Wänden genutzt werden kann. So gewinnt Ihr Smart Home immer mehr an Autarkie und auch die Strom­rech­nung wird deut­lich gesenkt.

Bis 2011 wurde die eigene Energie lieber einge­speist, als sie selbst zu verbrau­chen, da es eine attrak­tive Einspei­se­ver­gü­tung gab. Seither ist sie aller­dings unter den Strom­preis gesunken, weshalb viele Besitzer von PV-Anlagen darüber nach­denken, sich einen Batte­rie­spei­cher zu kaufen. Ob sich die Inves­ti­tion lohnt, hängt unter anderem von der Größe der Solar­an­lage und vom Eigen­ver­brauch ab und kann pauschal nicht beant­wortet werden. Bei einem Neubau sollten alle Kompo­nenten zur intel­li­genten Ener­gie­ver­sor­gung direkt beachtet werden. In unserem Elek­tro­kosten-Guide erhalten Sie einen Über­blick der zu berück­sich­ti­genden Kosten.



3. Heraus­for­de­rung:
Vernet­zung im Ener­gie­ver­sor­gungs­system

Bislang basieren Strom­netze häufig auf einer zentralen Strom­er­zeu­gung. Doch die zuneh­mende dezen­trale Ener­gie­er­zeu­gung durch Photo­vol­taik, Solar­thermie, Wind­kraft oder Biogas­an­lagen sowie die Verwen­dung von Ener­gie­spei­chern erfor­dert den Ausbau intel­li­genter Strom­netze, soge­nannte smart power oder smart grid-Systeme.

Die Schwan­kungen in der Strom­pro­duk­tion durch erneu­er­bare Ener­gien können mithilfe einer Verknüp­fung von vielen kleinen Strom­pro­du­zenten dyna­misch ausge­gli­chen werden. Privat­haus­halte oder Unter­nehmen, die ihre eigene Energie erzeugen, werden so zum Teil des großen Netz­werks – smart grid – und können aktiv am Strom­handel teil­nehmen.

Über diese digi­tale Netz­struktur können Erzeu­gung, Verbrauch und Spei­che­rung intel­li­gent gesteuert und die Beschrän­kungen der geogra­fi­schen Reich­weite über­wunden werden. Intel­li­gent erwei­terte Strom­netze ermög­li­chen zudem eine erleich­terte Anwen­dung im Bereich Haus­au­to­ma­tion. Eine kluge Steue­rung der mitein­ander vernetzten Geräte in einer intel­li­genten Tech­nik­zen­trale führt zu Ener­gie­ein­spa­rungen und damit zu Kosten­sen­kungen. So gelingt die häus­liche, dezen­trale Ener­gie­ver­sor­gung.



Fazit

Die Heraus­for­de­rungen bei der Spei­che­rung von Solar­energie sind facet­ten­reich, doch alle­samt lösbar. Zunächst steht immer die Frage nach der passenden Spei­cherart im Raum – elek­trisch, ther­misch, chemisch. Anschlie­ßend muss über ein intel­li­gentes Ener­gie­spei­cher­ma­nage­ment der güns­tigste Zeit­raum für die Einspei­che­rung gefunden werden, sodass alle Vorteile der Solar­spei­che­rung genutzt werden können: Autarkie vom öffent­li­chen Strom­netz, zeit­liche Unab­hän­gig­keit in der Nutzung sauberer Energie, Kosten­ein­spa­rungen. Hager bietet dazu mit dem intel­li­genten Strom­spei­cher und Ener­gie­ma­nage­ment-Systemen passende Lösungen für den Heim­be­reich.

 

Quellen:

Hinder­nisse und Heraus­for­de­rungen für Ener­gie­spei­cher, Store Project

Aktu­elle Fakten zur Photo­vol­taik in Deutsch­land, Fraun­hofer ISE

Intel­li­gente Netze, Bundes­mi­nis­te­rium für Wirt­schaft und Energie

Smart Grid, das schlaue Ener­gie­netz der Zukunft, Deut­sche Welle

Smart Grid = Connected Grid, Fraun­hofer ESK