Solaranlagen mit Speicher

Eine Solaranlage mit Speicher ist eine innovative Lösung zur effizienten Nutzung von Sonnenenergie, die den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms maximiert. Die Hauptkomponenten einer solchen Anlage umfassen Photovoltaikmodule (PV-Module), einen Wechselrichter, einen Batteriespeicher, einen Batterie-Wechselrichter und ein Energiemanagementsystem (EMS).

Die PV-Module wandeln Sonnenlicht in Gleichstrom (DC) um, der dann vom Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird, der im Haushalt genutzt werden kann. Tagsüber erzeugen die PV-Module Strom aus Sonnenlicht, der direkt für den Stromverbrauch im Haushalt genutzt wird. Wenn die PV-Module mehr Strom erzeugen als benötigt wird, wird der überschüssige Strom in den Batteriespeicher geleitet und dort gespeichert.

Bei Bedarf, beispielsweise wenn die Sonne nicht scheint oder der Stromverbrauch höher ist als die aktuelle PV-Erzeugung, wird der gespeicherte Strom aus der Batterie entnommen. Der Batterie-Wechselrichter wandelt den gespeicherten Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann im Haushalt verwendet werden kann. Ein optionaler Bestandteil ist die Netzeinspeisung, bei der überschüssiger Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird, wenn der Batteriespeicher voll ist. Dafür erhält der Besitzer der Solaranlage eine Einspeisevergütung.

Das Energiemanagementsystem überwacht und steuert die Stromflüsse innerhalb des Systems. Es entscheidet, wann Strom gespeichert oder entnommen werden soll, um den Eigenverbrauch zu optimieren und die Stromkosten zu minimieren.

Die Menge an Energie, die eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) mit Speicher produzieren und speichern kann, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen die Größe der PV-Anlage, die Sonneneinstrahlung, die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Module sowie der Wirkungsgrad der PV-Module. Eine typische PV-Anlage mit einer Nennleistung von 5 Kilowatt-Peak (kWp) kann in Deutschland jährlich etwa 4.500 bis 5.000 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugen. Diese Menge variiert je nach geografischer Lage, Jahreszeit und Wetterbedingungen.

Die Größe des Batteriespeichers, die in kWh angegeben wird, bestimmt, wie viel überschüssiger Strom gespeichert werden kann. Typische Speichergrößen für Haushalte liegen zwischen 5 und 15 kWh. Ein Batteriespeicher von 10 kWh kann beispielsweise den überschüssigen Strom eines sonnigen Tages speichern, wenn die tägliche Energieproduktion etwa 12,3 kWh beträgt.

An einem sonnigen Tag kann die PV-Anlage mehr Strom produzieren, als sofort verbraucht wird. Der überschüssige Strom wird im Batteriespeicher gespeichert. Wenn die tägliche Produktion 12,3 kWh beträgt und der Speicher 10 kWh groß ist, können maximal 10 kWh gespeichert werden, während der restliche Strom entweder direkt verbraucht oder ins Netz eingespeist wird.

Das Wetter hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung einer Solaranlage mit Speicher. Die Menge an erzeugter Energie ist stark von der Sonneneinstrahlung abhängig, die durch verschiedene Wetterbedingungen beeinflusst wird.

Bei klarem, sonnigem Wetter sind die Bedingungen für die Energieproduktion optimal. Die PV-Module erhalten direktes Sonnenlicht, was zu einer maximalen Stromerzeugung führt. An solchen Tagen kann die Anlage häufig mehr Energie produzieren, als sofort im Haushalt verbraucht wird. Der überschüssige Strom wird in den Batteriespeicher geleitet und kann später genutzt werden, wenn die Sonne nicht scheint.

Bewölktes Wetter reduziert die direkte Sonneneinstrahlung und somit die Energieproduktion der PV-Module. Auch wenn die Module weiterhin Strom erzeugen, ist die Leistung deutlich geringer als bei klarem Himmel. Die Menge an erzeugtem Strom kann je nach Dichte der Wolkendecke variieren. Bei leichter Bewölkung kann noch eine beträchtliche Menge an Strom produziert werden, während bei stark bewölktem Himmel die Produktion stark abnimmt.

Regen- oder Schneewetter hat einen noch größeren negativen Einfluss auf die Leistung der Solaranlage. Regenwolken blockieren das Sonnenlicht fast vollständig, und die PV-Module produzieren nur einen Bruchteil der möglichen Energie. Schnee, der sich auf den Modulen ansammelt, kann die Stromproduktion vollständig blockieren, bis er entfernt wird oder schmilzt.

Die optimale Größe des Speichers für eine Solaranlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, die den individuellen Energiebedarf und die spezifischen Gegebenheiten vor Ort berücksichtigen. Hier sind einige wesentliche Überlegungen, die bei der Bestimmung der Speichergröße hilfreich sind.

Zunächst sollte der tägliche Stromverbrauch des Haushalts analysiert werden. Ein durchschnittlicher Haushalt in Deutschland verbraucht etwa 10 bis 15 kWh pro Tag. Es ist wichtig, den Verbrauch über einen längeren Zeitraum zu beobachten, um Schwankungen und Spitzenlasten zu berücksichtigen.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Größe der Solaranlage selbst. Eine größere PV-Anlage produziert mehr Strom, sodass ein entsprechend größerer Speicher sinnvoll sein kann. Zum Beispiel könnte eine PV-Anlage mit einer Nennleistung von 5 kWp jährlich etwa 4.500 bis 5.000 kWh Strom erzeugen. An sonnigen Tagen kann die tägliche Produktion deutlich über dem Tagesverbrauch liegen, und ein größerer Speicher ermöglicht es, mehr von diesem überschüssigen Strom zu speichern und später zu nutzen.

Die Sonneneinstrahlung und das Wetterverhalten in der Region spielen ebenfalls eine Rolle. In Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung und vielen Sonnentagen ist ein größerer Speicher vorteilhaft, da mehr überschüssiger Strom gespeichert werden kann. In Gegenden mit häufig bewölktem Wetter und weniger Sonnenschein könnte ein kleinerer Speicher ausreichen, da weniger überschüssiger Strom produziert wird.

Überschüssiger Strom, den eine PV-Anlage mit Speicher produziert, wird zunächst im Batteriespeicher gespeichert und bei Bedarf genutzt. Wenn der Speicher voll ist, kann der überschüssige Strom ins öffentliche Netz eingespeist werden, was eine finanzielle Vergütung bringt. Alternativ kann der Strom für zusätzliche Anwendungen im Haushalt genutzt oder in virtuellen Speichern und Energie-Communities gehandelt werden. Diese vielfältigen Möglichkeiten tragen dazu bei, die Effizienz und den finanziellen Nutzen der PV-Anlage zu maximieren.