Lithium-Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen

Lithium-Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen

Lithium-Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen – wirtschaftlich sinnvoll?

Was ist ein Energiespeicher?

Energiespeicher dienen dem Ausgleich von zeitlichen Differenzen zwischen Energieerzeugung und Energieverbrauch. Erzeugt eine PV-Anlage mehr Strom, als sie gerade verbraucht, so wird die überschüssige Energie in den Akku eingespeichert. Wird dagegen mehr Strom verbraucht, als gerade erzeugt wird, so wird die Energie wieder ausgespeichert und der Akku entleert.

Worin liegt der Vorteil eines Speichers? (Stand: Mai 2013)

Sie können Ihren „sauber“ erzeugten Solarstrom zu einem erhöhten Anteil selbst verbrauchen und beziehen weniger Atom- und Kohlestrom. Der finanzielle Vorteil eines Speichers liegt darin, dass der Eigenverbrauchsanteil gesteigert werden kann und somit Kosten für den Strom eingespart werden können. Der Grund dafür ist, dass seit Januar 2012 der Strompreis für Privathaushalte erstmals die Einspeisevergütung überschritten hat und somit die Differenz zusätzlich eingespart werden kann. Wie anhand Abbildung 1 verdeutlicht wird, ist der Strompreis in den letzten Jahren stark gestiegen (durchschnittlich 5,27 %/a), gleichzeitig ist die Einspeisevergütung stark gesunken. Generell lohnt es sich den eigenen Energieverbrauch an die solare Energieerzeugung anzupassen.

Abbildung 1:

Die Einspeisevergütung liegt derzeit (Stand: Mai 2013) bei 15,63 Cent/kWh für Anlagengrößen unter 10 kWp bzw. 14,83 Cent für Anlagen bis 40 kWp. Der aktuelle Strompreis beträgt beispielsweise bei den Stadtwerken München (Grundversorgung) 28,11 Cent/kWh für einen Privathaushalt mit einem Jahresverbrauch von 5.009 kWh. Verbrauchen Sie, als PV-Anlagenbetreiber Ihren Strom selbst, so bekommen Sie Ihren erzeugten Strom nicht nur für 15,63 Cent/kWh vergütet, sondern sparen sich zusätzlich die Differenz des Strompreises zur Einspeisevergütung ein. Das bedeutet, dass Sie beim Eigenverbrauch genau genommen eine Einspeisevergütung von 28,11 Cent/kWh bekommen.

Dieses Einsparpotenzial nimmt mit steigendem Strompreis und sinkender Einspeisevergütung weiter zu. Der Strompreis der letzten 10 Jahren mit einer durchschnittlichen jährlichen Steigerung von 5,27% sowie zukünftige Strompreisentwicklungen in Abhängigkeit der jährlichen Strompreissteigerung sind in Abbildung 2 dargestellt. Die Gesamtkosten für den von der Photovoltaikanlage erzeugten Strom, also die Gesamtstromerzeugung dividiert durch die Kosten der PV-Anlage, betragen derzeit etwa 10 Cent/kWh (Quelle: Frankensolar).

Abbildung 2:

 

Worin liegen die Vor- und Nachteile eines Lithium-Speichers gegenüber eines Blei-Speichers?

Vorteile:                                                    Nachteile:

+ Wirkungsgrad                                         – Erstinvestitionskosten

+ Selbstentladung                                     – fehlende Langzeiterfahrungswerte

+ Zyklenzahl                                             – Lademanagement erforderlich

+ Lebensdauer

+ Gewicht, Volumen

+ Umweltverträglichkeit

Wie gut sind die aktuellen Lithium-Ionen-Akkus?

Lithium-Ionen-Akkus gibt es in verschiedenen Ausführungen, die verbreitetesten Varianten sind Lithium-Polymer-, Lithium-Eisenphosphat- und Lithiumtitanat-Akkus.

Sie unterscheiden sich wiederum in Entladetiefe, Wirkungsgrad, Lebensdauer und natürlich auch im Preis. Durchschnittlich erreicht ein Akku laut Herstellerangaben mit einer Zyklenzahl von 6000, eine Lebensdauer von etwa 20 Jahren, also in etwa der vergütete Zeitraum einer Photovoltaikanlage. Durch ein sogenanntes Power-Management kann jede einzelne Zelle des Akkus angesteuert werden und somit die Entladetiefe optimiert und die Lebensdauer erhöht werden.

Lohnt sich ein Speichersystem für mich?

Bereits aus heutiger Sicht kann ein Energiespeicher eine lohnende Investition sein. Die Rendite des Energiespeichersystems ist unter anderem abhängig von Anlagengröße, -standort, -ausrichtung, Eigenverbrauchsanteil, Strompreisentwicklung und Lebensdauer des Speichersystems.

Im Folgenden soll anhand dreier Beispiele veranschaulicht werden, wie sich die Anlagengröße und der Eigenverbrauchsanteil auf die Wirtschaftlichkeit des Systems auswirken.

Als Referenz wird eine 4-köpfige Familie mit einem Jahresverbrauch von 5.009 kWh (Quelle: EnergieAgentur NRW) und einem daraus resultierenden Strompreis von 28,11 Cent/kWh (SWM Grundversorgung; Stand: Mai 2013) angenommen. Die PV-Anlage befindet sich in München. Sie ist 30° geneigt und nach Süden ausgerichtet. Das verwendete Energiespeichersystem ist ein Lithium-Eisenphosphat Speicher von SONY in Kombination mit einem SMA Batteriewechselrichter (Sunny Island 6.0H) und dem SMA Management-System ausgestattet. Das System hat eine nutzbare Speicherkapazität von 4,4 kWh und kostet 11.500 €. Der Betrachtungszeitraum beträgt 20 Jahre und es wird von einer konstanten jährlichen Degradation[1] von 0,5% ausgegangen.

Beispiel 1:

Die Anlage aus Beispiel 1 mit einer Größe von 4,9 kWp kostet in unserem Beispiel 8.300 € und erzeugt jährlich 5.659 kWh. Laut dem Simulationsprogramm „Sunny Design Web“ von SMA kann die Familie durch ihr Energiespeichersystem den Anteil der verbrauchten Energiemenge aus solarer Erzeugung ihrer PV-Anlage auf 3.116 kWh anheben. Dies entspricht einem Autarkiegrad[2] von 62,2 % und einem Eigenverbrauchsanteil[3] von 55,1 %. Bei einem durchschnittlichen jährlichen Strompreisanstieg von 5,27 % würde sich die Familie, auf 20 Jahren betrachtet, 29.803 € an Stromkosten sparen, bekäme 7.134 € an Einspeisevergütung (bei 15,63 Cent/kWh)und würde einen Gewinn von 17.137 € erzielen.

Beispiel 2:

Beispiel 2 zeigt eine PV-Anlage mit einer Größe von 12,25 kWp. Sie erzeugt 14.351 kWh/a und erfordert eine Investition von etwa 18.400 €. Mit Hilfe des Speichersystems kann die Familie den Eigenverbrauch auf 3.805 kWh erhöhen. In diesem Beispiel könnte die Familie einen Gewinn von 37.194 € erwirtschaften.

Welche Energiespeicherspeichergröße ist für mich optimal?

Prinzipiell hängt die Energiespeichergröße von Ihren Handlungsmotiven ab. Möchten Sie Ihren Gewinn maximieren, so sind zumeist Speichergrößen zwischen 4 und 7 kWh optimal. Ist Ihr Ziel dagegen ein möglichst hohes Maß an Autarkie, so sind größere Speicher notwendig, zu Lasten der Wirtschaftlichkeit. Die Energiespeichergröße hängt von vielen Faktoren ab und sollte gut geplant sein, wenn Sie Ihren Gewinn maximieren möchten. Die Speichergröße ist unter anderem von der Größe und Ausrichtung der Photovoltaikanlage sowie vom Verbraucherverhalten abhängig. Entscheidend dabei ist die Menge an Energie, die für den Abend und die Nacht bereitgestellt werden soll (ca. 19.00 – 8.00 Uhr). Mit Hilfe unserer Simulationssoftware können wir für Ihren individuellen Haushalt, die für Sie optimale Speichergröße bestimmen.

Auf was muss ich bei meiner Wahl des Energiespeichersystems achten?

Generell ist es sinnvoll darauf zu achten, dass defekte Teile des Systems einfach und kostengünstig ausgetauscht werden. Deswegen raten wir von Speichersystemen, die aus nur einem Gerät bestehen ab. Außerdem sollten Sie dringend darauf achten von welchem Unternehmen die Batterien sowie das Managementsystem hergestellt wurden. Das Energiemanagementsystem für die Be- und Entladung der einzelnen Akkus sowie die Überwachung des Gesamtsystems ist das Gehirn der Anlage und für die Lebensdauer der Akkus entscheidend. Deshalb sollten Sie qualitativ hochwertige Produkte von namhaften Herstellern beziehen, die zudem den Vorteil haben, dass sie auch bei eventuellen  Reklamationen in einigen Jahren noch existieren werden.

Fazit:

  • Lithium-Ionen-Speicher haben eine längere Lebensdauer, höhere Entladetiefe und einen besseren Wirkungsgrad als Bleispeicher
  • Energiespeichersysteme aus Lithium-Akkus haben höhere Erstinvestitionskosten als Blei-Akkus, dafür müssen sie in den 20 Jahren laut Herstellerangaben nicht ausgetauscht werden, wodurch sie voraussichtlich in den Gesamtinvestitionskosten etwas günstiger sein werden als Energiespeicher aus Blei
  • Mit einem Energiespeichersystem können Sie Ihren Eigenverbrauchstanteil und somit Ihren Verbrauch an Ökostrom steigern
  • Seien Sie vorsichtig bei der Wahl des Energiespeichersystems und lassen Sie sich gut beraten

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[1] Degradation: Leistungsreduktion der Module aufgrund von Alterung und Verschmutzung

[1] Autarkiegrad: Anteil der selbst verbrauchten solaren Energie am Jahresenergieverbrauch

[3] Eigenverbrauchsanteil: Anteil der selbst verbrauchten solaren Energie an der gesamten solaren Erzeugung

Links:

BDEW Strompreisanalyse:https://www.bdew.de/internet.nsf/id/123176ABDD9ECE5DC1257AA20040E368/$file/Strompreisanalyse_Jan2013.pdf

EnergieAgentur NRW: http://www.energieagentur.nrw.de/_database/_data/datainfopool/erhebung_wo_bleibt_der_strom.pdf

 

Hinweis: Für die Richtigkeit der Angaben übernimmt die Solista Solar GmbH keine Gewähr.
Bitte beachten sie zusätzlich, dass die oben gemachten Ausführungen nicht rechtsverbindlich sind.

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