Energiespeicher Photovoltaik

Batteriespeicher machen unabhängiger von steigenden Strompreisen

Voltwerk VS 5 Hybrid
Voltwerk VS 5 Hybrid
Voltwerk VS 5 Hybrid
Voltwerk VS 5 Hybrid

Noch zwei Tage bis zu meinem ersten Besuch der weltgrößten Solarmesse Intersolar Europe. Ich bin schon schon sehr gespannt auf die vielen neuen Produkte zur Speicherung des Stroms aus Photovoltaik-Anlagen oder mit Energiemanagement-Lösungen zur Erhöhung des Eigenverbrauchs. Es sind erstaunlich viele Anbieter solcher Produkte, die alle dazu beitragen, Besitzer von Photovoltaik-Anlagen unabhängiger von der Entwicklung der Strompreise zu machen. Wer Fragen hat zu diesen Systemen, kann sie gerne im Kommentar stellen, damit ich sie an die Aussteller auf der Intersolar weiterleiten  kann.

Auch wenn die Speicher noch sehr teuer sind, soweit ich weiß kostet ein Speicher mit einer Kapazität von 5 kWh aktuell um die 10.000,- €, scheint es für diese Produkte einen großen Markt zu geben. Wer es sich leisten kann, wird sich künftig wohl unabhängiger machen von den Strompreisen. Ist das etwa die marktwirtschaftliche Lösung der Energiewende?

Im letzten Jahr hieß es noch, dass mit einem Batteriespeicher 60% des eigenen Strombedarfs gedeckt werden kann, mittlerweile liest man öfters sogar von 70% und mehr. Teilweise wird sogar eine Deckung des Strombedarfs zu 100% angegeben, wie z.B. bei Voltwerk, die auch schon Praxistests erfolgreich absolviert haben:

Mit der Speicherlösung VS 5 Hybrid von Voltwerk ist es möglich, bis zu 70% und mehr des gesamten Stromverbrauchs eines Einfamilienhaushalts mit Solarstrom abzudecken. Erste Auswertungen eines umfassenden Feldtests belegen, dass zuvor berechnete Parameter und Lastprofile genau dem Verbraucherverhalten der Zielgruppe entsprechen. „Wir sind mit dem Verlauf der Tests sehr zufrieden. An sonnenreichen Tagen erreichten einige Testhaushalte sogar einen Autarkiegrad von 100%“, erläutert Dr. Armin Schmiegel, Programm Manager Hybrid & Smart Grid Systems bei Voltwerk.

Auch bei dem Einbau des VS 5 Hybrid in größere, bereits bestehende Anlagen, erwies sich das Energiemanagementsystem als zuverlässig. „In mehreren Fällen teilten wir die Anlage, sodass 5 kWp Generatorleistung direkt in den VS 5 Hybrid einspeisten, die Restleistung von dem bestehenden Wechselrichter umgewandelt wurden“, so Schmiegel. Der zweite PV-Generator wurde vom Energiemanagementsystem automatisch als negative Last interpretiert, sodass der VS 5 Hybrid seine Einspeisung komplett unterbrach und die Batterie lud, während der zweite PV-Generator den Eigenverbrauch des Hauses deckte. Somit ist dokumentiert, dass die Speicherlösung nicht nur als alleinstehendes System verwendbar ist, sondern auch problemlos in bestehende PV-Anlagen integriert werden kann, um den Eigenverbrauch eines Haushalts zu optimieren.

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Über den Autor

Andreas Kühl

Ich bin Energieblogger aus Leidenschaft mit einem großen Faible für Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Mit energynet.de betreibe ich einen der bekanntesten und einflussreichsten Energieblogs im deutschsprachigen Raum. Innovationen für die Energiewende in Technologien und Geschäftsmodellen sind meine aktuellen Schwerpunktthemen.

16 Kommentare

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  • Mit Verlaub: Solche Prozentangaben sind einfach nur die halbe Wahrheit … und eigentlich sogar ein ‚Verrat‘ am Prinzip des Nachhaltigkeitsgedankens. Der setzt nämlich voraus, daß etwas auch im großen Stil funktioniert und nicht nur eine temporäre, egoistische Opportunitätslösung darstellt.

    Ich will das kurz erläutern:
    Ich kann mit praxisnahen Produktions- und Verbrauchsdaten abschätzen, daß ein PV-Stromspeicher etwa 4 mittlere Verbrauchsmonate Energie speichern können muß, um die gesamte PV-Produktion eines Jahres verbrauchsgerecht ‚zuzuschneiden‘.

    Wer mit deutlich weniger Speicherkapazität auskommen muß (und das müssen wir alle), der kann nur folgendes tun: Die Anlage stark überdimensionieren. So daß zB die dürftige PV-Produktion eines durchschnittlichen Wintertages immerhin noch reicht, um nennenswerte Teile des Tagesbedarfs zu decken – dann kommt man beispielsweise mit einer Kapazität in ungefährer Größenordnung eines Tagesbedarfs aus.

    An Sommertagen produziert dieselbe Anlage dann natürlich erhebliche Überschüsse; weit mehr, als ein typischer Verbraucher konsumiert und ein typischer Speicher aufnehmen könnte. Wer verbraucht also diese Überschüsse? Wer kann sie speichern?
    Eben nicht der ‚man‘, der eine typische PV und einen Speicher typisch bescheidener Größe installiert hat. Sondern jemand, der ausgerechnet keine PV, aber enorme, bisher brachliegende Speichermöglichkeiten hat .. und für diese Überschüsse trotzdem einen auskömmlichen Preis zahlen kann.

    Das mit dem wunderbaren, bisher unentdeckten Speicherpotential kann man getrost haken, dieses hätte die konventionelle Energiewirtschaft schon längst entdeckt und für den Tag-/Nachtausgleich ausgebutet.

    So erfordert der photovoltaische Segen also immer eine große Gruppe, die im Sommer zwar konsumieren und zahlen muß, aber gerade nicht als Produzent auftreten darf – und für die im Winter kaum was an Überschüssen zu nutzen bleibt.

    Deshalb halte ich gerade die PV in der derzeitigen Form für eines der asozialsten Konzepte der ‚Energiewende‘. Aus rein physikalischen Gesichtspunkten heraus muß sie einen Teil der Bevölkerung zum energetischen Frondienst verdammen – nur zu konsumieren, dafür teuer zu zahlen … und im Winter, wo die teuren Überschüsse überhaupt ausbleiben, sollen diese ‚halt Kuchen essen‘. Das ist definitiv nicht das gelobte Land.

    • Hallo Wolfgang,

      die Photovoltaik ist immer im Mix mit den anderen erneuerbaren Energiequellen zu sehen. Im Dezember, wenn wenig Sonne scheint, ist der Wind sehr stark. Im Juni dagegen, wenn kaum Wind weht, scheint die Sonne kräftig. Nachlesen kannst du das hier:
      http://www.ise.fraunhofer.de/downloads/pdf-files/aktuelles/vortragsfolien-stromproduktion-aus-solar-und-windenergie-im-jahr-2011

      Wenn beides mal nicht zur Verfügung steht (nachts und im Winter bei Flaute), ist es oft kalt, sodass eine Ergänzung mit BHKWs sinnvoll erscheint. Und hier beantwortet sich auch Deine Frage bezüglich der Abnahme des Überschusses – der Überschuss wird nämlich einfach der Methanisierung zugeführt und dient den BHKWs dann, verteilt durch unser Erdgasnetz, als Brennstoff.

      Du siehst, PV und die übrigen erneuerbaren Energien haben ein großes Potential, unseren Strombedarf zu decken. Lokale speicherung ist unter diesen Bedingungen nur in erheblich kleinerem Maßstab (eben für einen Tag-Nacht-Zyklus) nötig. Mit vernünftigem Energiemanagement kann man den Bedarf in der Nachtzeit sogar noch verringern.

      Und nicht zuletzt: Wir brauchen massive Überschüsse an elektrischer Energie im Sommer, um damit die Energie für den Winter bereitstellen zu können.

    • @Wolfgang, Batteriespeicher sind ein Kurzzeitspeicher und haben nichts mit einer Langzeitspeicherung zu tun, hierfür werden andere Lösungen benötigt. Mit Batterien kann allenfalls die Nacht und ein bewölkter Tag überbrückt werden. Die konventionelle Stromwirtschaft hat gar kein Interesse an dem Tag-/ Nachtausgleich, sie möchte wenigstens Nachts ihren Strom verkaufen.

      Unsere Politiker rufen doch immer nach marktwirtschaftlichen Lösungen. Daher werden sich die Lösungen am Markt durchsetzen, mit denen einzelne Personen und Betriebe ihre Stromkosten langfristig begrenzen oder reduzieren können, egal wie sich die Preise der Stromversorger entwickeln werden. Dies wird auch so sein, wenn jede Förderung abgeschafft wird. Das steht auch so in dem Beitrag drin. Es ist der Marktwirtschaft egal, wie sinnvoll etwas volkswirtschaftlich ist.

      Natürlich brauchen wir auch Lösungen für alle, die keine eigene Anlage haben oder sich leisten können. Und es braucht Langzeitspeicher, die Überschüsse aufnehmen können.

      Eine Bitte bei künftigen Kommentare die Behauptungen mit Quellenangaben versehen, schreiben (interne Quelle von …). Damit wissen alle anderen Leser woher diese Aussagen stammen.

  • @Christian Höhle (13. Juni 2012 at 05:25)

    Herr Höhle,
    diese Aussage, daß PV- und Windstromproduktion eine Tendenz aufweisen sich gegenseitig zu kompensieren (gegenläufige Korrelation), läßt sich statistisch einfach anhand vorliegender Zeitreihen prüfen … und das Resultat ist ernüchternd.

    Erst wenn man die Produktion mindestens wöchentlich, besser noch monatlich oder sogar saisonal mittelt und diese Ergebnisse dann korreliert, erkennt man allmählich ausgleichende Tendenzen.
    Allerdings ist das rechnerische Mitteln oder Glätten nichts anderes als das Herstellen eines Ausgleichs innerhalb des betrachteten Zeitraumes und – wenn es sich um vergleichmäßigte elektrische Arbeit handelt – ein impliziertes Ein-/Ausspeichern. Es muß also nicht wundern, daß in einem solchen Endergebnis deutlich weniger auszugleichen bleibt, wenn vorher schon (rechnerisch) ausgeglichen wurde.

    Wie auch immer, man kann den Speicherbedarf eines bestimmten Mixes recht passabel abschätzen; ich habe das hier mal für einen sehr diversen Mix getan, den mir ein Herr Sperling in einem Forum vorschlug:

    http://i171.photobucket.com/albums/u304/wflamme/BMU-Sperling-Mix1.png

    http://i171.photobucket.com/albums/u304/wflamme/BMU-Sperling-Mix2.png

    Das ergibt (ohne Speicherverluste gerechnet) einen Mindestbedarf von gut 20TWh entspr. knapp 14 Stromverbrauchstagen, eine Reserve gegen schlechte oder atypisch verlaufende Wind-/Sonnenjahre ist da auch noch nicht drin.

    Weiterhin kann man neben der benötigten Riesenkapazität auch sehen, daß enorme Leistungen erforderlich sind – in diesem praxisnahen Beispiel muß ‚der Speicher‘ bisweilen mit 80GW geladen und mit 50GW entladen werden können. Vergröbert dargestellt: Dieser Mix leistet bisweilen so gut wir gar nichts, so daß Deutschland sich komplett aus Speichern versorgen müßte, zu anderen Zeiten haben wir mehr als doppelt soviel Leistung wie wir brauchen, was der Speicher dann als Überschuß aufnehmen müßte. Damit hat sich dann auch das Thema Elektrolyse/Treibstoffsynthese und Verstromung erledigt (aus den Leistungsdauerlinien kann man ja die vernichtenden Auslastungen herauslesen).

    Was das darüber hinaus auch für den Netzzubau und Netzbetrieb bedeutet, kann man durch diese Gegenüberstellung ja ebenfalls etwa erahnen, oder?

  • @Andy (13. Juni 2012 at 11:01)

    1)
    (Andy: „Die konventionelle Stromwirtschaft hat gar kein Interesse an dem Tag-/ Nachtausgleich, sie möchte wenigstens Nachts ihren Strom verkaufen.“)

    Nun, die Elektrizitätswirtschaft hätte auch ohne diese regenerative Konkurrenz gerne spottbillige Speicher zur Verfügung. Warum absatzfördernde Niedrigtarife zu Schwachlastzeiten ersinnen, wenn sich diese Produktion doch billig zu teurer Spitzen- oder Ausgleichsleistung veredeln ließe?

    2)
    Das Problem mit Langzeitspeichern ist die Rentabilität. Speicher müssen Ihre Investitions- und Betrebskosten aus der Wertdifferenz zwischen eingespeichertem (billigen) und ausgespeichertem (teuren) Strom finanzieren. Bei Speichern, die (fast) keiner Abnutzung unterliegen wie zB Hydrospeicher ist also die Umschlaghäufigkeit des Speichers ein entscheidender Kostenfaktor.

    Herkömmliche Pumpspeicher sind schon teuer genug, dort wird die Speicherkapazität vielleicht 200x im Jahr umgeschlagen. Wie soll sich also ein saisonaler oder gar überjähriger Speicher finanzieren, wo die Speicherkapazität allenfalls 1x im Jahr umgeschlagen wird?

    3)
    Ich verstehe nicht, was jetzt konkret gerechtfertigt werden soll durch den plausiblen Hinweis darauf, daß (nicht nur) Unternehmen egoistische/opportunistische Entscheidungen treffen. Inwieweit widerlegt/beschädigt das meine Darstellung?

  • @Christian Höhle

    Was die Fraunhofer-Präsentation betrifft, so halte ich einige Aussagen darin für fragwürdig.
    Wie verstehen Sie zB die Darstellung auf PDF-Seite 72 zur Situation an Pfingsten 2011?

  • Andy,

    der Forenteilnehmer machte damals Vorgaben, wie ein breitgefächerter regenerativer Mix aussehen könnte – er gab an, sich dabei an, sich an einem ‚offiziellen‘ Konzpt der deutschen Politik zu orientieren.

    Zur Deckung der veranschlagten 550 TWh Jahresverbrauch sollten 70TWh Wind onshore, 140 TWh Wind offshore, 105 TWh PV, 175 TWh Geothermie+Hydro sowie 60TWh Biomasse mt einer installierten Leistung von 10 GW herangezogen werden. Rein summarisch geht das also auf.

    1. Seite:
    Für Wind- und PV lagen mir stündliche Daten eines Beispieljahres vor, die ich entsprechend hochskaliert habe, um auf die geforderten Jahreserträge zu kommen; bei der Netzlast wurde auch so vorgegangen.
    .
    Die Zeitreihe für Offshore-Wind gewann ich aus den Windmeßdaten der FINO1-Plattform, wie Sie beim BSH nach Registrierung verfügbar sind und der Anlagenkennlinie einer 5MW-Offshoreanlage. Der resultierende Verlauf wurde dann ebenfalls hochskaliert, um den geforderten Jahresertrag zu erreichen.

    Für Geothermie und Hydro habe ich vereinfachend Grundlastbetrieb angesetzt,

    Auf der ersten Seite, linke Spalte sind diese Vorgaben im Grafiktitel vermerkt, die Quellen im Fußtext.
    In der rechten Spalte sind die zug. Leistungsdauerlinien (LDL) dieser Verläufe ausgewiesen – auch das geht aus dem jeweiligen Grafiktitel hervor.

    Da die LDL einer als konstant angenommenen GT+Hydro-Produktion (u.l.) keinen Informationswert besitzt, habe ich dort statt dieser LDL die verwendete Offshore-WEA-Kennlinie dokumentiert.

    2. Seite
    Hier wird oben links der zeitliche Verlauf der Residuallast (RL) ohne Biomasseeinsatz dokumntiert, rechts davon die entspr. LDL.
    Kurz: Man rechnet zu jeder Stunde Netzlast abzgl. Summe aller verfügbaren Einspeisungen. Positive RL bedeutet, es bleibt noch Last zu decken, neg. RL bedeutet Leistungsüberschuß.

    Die mittlere Reihe zeigt rechts auf der LDL-Darstellung, wie ich nun die 10 GW Biomasseleistung gezielt einsetze, um die verbleibende RL nach Möglichkeit abzusenken. Die Fläche zwischen ursprünglichem und abgesenktem Verlauf entspricht der vorgegebenen Biomassearbeit von 60TWh (10GW*6000h).
    Wieder in korrekte zeitliche Abfolge umsortiert ergibt sich aus der abgesenkten LDL der Restlastverlauf nach Einsatz aller Erzeugungskapazitäten. Im Jahresmittel ist die Bilanz nun ausgeglichen, die Jahressumme der Erzeugung deckt die Jahressumme des Verbrauchs.

    Die Vergleichmäßigung des Verlaufs – daß also zu jedem Zeitpunkt die Restlast null ist – müssen nun Speicher bewerkstelligen.

    Dieser Verlauf ist nun in der untersten Grafik für einen idealisierten, verlustfreien Speicher widergegeben. Physikalisch entspricht das einer fortlaufenden Aufsummierung des Restlastverlaufs.

    Zu beachten ist, daß diese Kurve nicht den Füllstand, sondern den Entleerungsstand des Speichers angibt. Zu Beginn des Jahres (bis etwa zur 2000sten Stunde) haben wir zB eher hohe verbleibende Restlasten zu decken und die Fehlbeträge müssen fortlaufend aus dem Speicher entnommen werden. Der Entleerungsstand des Speichers steigt in dieser Zeit also an.

    Betrachten wir die ganze Entleerungskurve übers Beispieljahr, so hat der Entleerungsstand zwischen 0 und ~22000 GWh geschwankt – das wäre dann die benötigte Ausgleichskapazität des Speichers gewesen.
    Das entspricht 22TWh / 550TWh/a*365d/a = ~14d, also einem Speicherbedarf von ca. 14 mittleren Bedarfstagen.

    Eigentlich ganz simple Physik.

  • @Wolfgang: Finde ich hochinteressant – Hut ab für die Recherchearbeit.

    Nun wollen wir noch ein bisschen Versorgungssicherheit haben, also packen wir mal noch die Hälfte oben drauf, dann sind wir bei 30 GWh.

    Jetzt nehmen wir den Wirkungsgrad der Umwandlungskette Strom -> Gas -> Strom mit 30% an, also brauchen wir über den Daumen 100 GWh mehr Energie auf der Eingangsseite. Diese Energie kann z.B. ganz bequem aus PV-Überschüssen kommen 😉

    Und damit haben wir eine Vollversorgung aus
    100% erneuerbaren Energiequellen. Nun braucht es nur noch entsprechende Anreize, um die Investitionen in der Bevölkerung auszulösen.

    Für viel problematischer halte ich die Übergangszeit. Die PV kappt den Spitzenstrom und reduziert so die Rentabilität der flexiblen Spitzenlastkraftwerke – aber genau die werden auch weiterhin als Brückentechnologie gebraucht. Dagegen bleiben die unflexiblen Kohle-Dauerläufer wahrscheinlich weiterhin (zumindest noch für wenige Jahre) rentabel. Auch hier fehlt eine Steuerung von einer Stelle, die mehr als nur eine Legislaturperiode betrachtet.

  • Vielleicht ist Power-To-Gas ja noch ein alternatives Geschäftsmodell für die EVUs, da die Energieerzeugung aus fossilen und atomaren Brennstoffen ja in absehbarer Zeit nicht mehr dazu gehört, denn das können die erneuerbaren einfach besser 😉

  • Danke für die Blumen, Herr Höhle.

    Es handelt sich wie gesagt nur um eine ungefähre Abschätzung, wo man da etwa landen würde. Natürlich müssen auch Sicherheitszuschläge sein, nicht nur wg der vereinfachten verlustfreien Rechnung sondern weil man ja auch mit anderen Verläufen oder schlechteren Jahren zurechtkommen muß. Ich habe auch keine Ahnung, woher man gut 22TWh el. Speicherkapazität allein für Deutschland bekommen könnte. Vor allem stehen auch noch keine Preise daneben.

  • Nun,

    zum „Glück“ gibt es jetzt ja das „Kombikraftwerk 2.0“,

    da das erste offenbar nicht praxistauglich war.

    Bestimmt wird hier auch wieder mit offiziellen, professionell wissenschaftlichen Auswertungen gegeizt.

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