Stromspeicher - Strom auch ohne Sonne
Mit Hilfe eines Stromspeichers ist es möglich, den produzierten Strom am Tag auch in der Nacht zu nutzen. Die Photovoltaikanlage produziert dann Strom, wenn die Sonne scheint, also tagsüber. Wird weniger Strom verbraucht als produziert, so wird dieser in das öffentliche Stromnetz gespiesen. Nachts, wenn kein eigener Strom produziert wird, muss der Strom aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen werden. Will man den eigenen Strom speichern, bieten Stromspeicher die optimale Lösung. So lässt sich der selbst produzierte Strom rund um die Uhr nutzen.
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Redox Flow Batterien und Lithium-Ionen Batterien sind zwei verschiedene Technologien für die Speicherung von Energie.
Redox Flow Batterie
Die Redox Flow Batterie ist ein elektrochemisches Energiespeichersystem, welches Energie in Form von flüssigen Elektrolytlösungen speichert.
Die Redox Flow Batterie, hat die einzigartige Eigenschaft, die Speicherung von Energie und die Abgabe von Leistung unabhängig voneinander zu skalieren.
Diese Technologie bietet die sicherste Art, selbst erzeugten Strom zu speichern.
Lithium-Ionen Batterie
Eine Lithium-Ionen-Batterie nutzt die Bewegung von Lithium-Ionen zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode.
Dank ihrer hohen Energiedichte und Zuverlässigkeit sind Lithium-Ionen-Batterien weit verbreitet und eine beliebte Wahl für Photovoltaik-Batteriespeicher.
Vorteile Redox Flow Batterie
- Keine Entladungsgrenzen / Zyklenstabil
- Hoher Wirkungsgrad
- Lange Lebensdauer
- Nicht brennbar
Nachteile Redox Flow Batterie
- Geringe Energiedichte (benötigt viel Platz)
- Grösse und Gewicht
- Hohe Kosten
Vorteile Lithium-Ionen-Batterie
- Hohe Energiedichte (speichert viel Energie auf kleinem raum)
- Schnelles Laden und Entladen
- Geringe Selbstentladung
Nachteile Lithium-Ionen-Batterie
- Begrenzte Lebensdauer (Anzahl der Ladezyklen)
- Sicherheitsrisiko (bsp. Brandgefahr bei Beschädigung)
- Empfindlich gegenüber extremen Temperaturen
- Kosten aufgrund kostspieliger Brandschutztüre (da der Raum, in welchem die Batterie steht, einem Feuer 30 min standhalten muss, wird oft eine kostspielige Brandschutztüre vorausgesetzt).
Vergleiche Redox Flow & Lithium-Ionen Speicher
Aufbau
Redox Flow Batterien bestehen aus zwei separaten Tanks für Elektrolyte und einer galvanischen Zelle, in der der Energieaustausch stattfindet.
Lithium-Ionen-Batterien bestehen aus einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten. Die Kapazität hängt von der Grösse der Elektroden und der Menge an Lithium im Elektrolyten ab.
Funktion
Die Elektrolyte können Elektronen aufnehmen und wieder freisetzen, wodurch Energie gespeichert und freigesetzt wird. Die Leistung und Speicherkapazität sind unabhängig voneinander skalierbar.
Diese Technologie nutzt die Bewegung von Lithium-Ionen zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode. Während des Lade- und Entladevorgangs wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt und gespeichert.
Sicherheit
Redox Flow Batterien gelten als sicher, da sie ohne entflammbaren Rohstoffe oder hohe Temperaturen auskommen, die zu Sicherheitsrisiken führen könnten. Die Elektrolytlösungen sind in der Regel ungiftig und nicht entflammbar, was das Risiko von Bränden oder Chemieunfällen ausschliesst. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien sind Redox Flow Batterien feuersicher.
Insgesamt sind Lithium-Ionen Batterien eine zuverlässige und effiziente Wahl für die Energiespeicherung, insofern sie ordnungsgemäss behandelt werden. Extreme Hitze oder Kälte muss vermieden werden.
Kapazität
Redox Flow Batterien verfügen über eine geringere Energiedichte und benötigen somit im Vergleich zur Lithium-Ionen Batterie mehr Platz. Die Kapazität nimmt nach tausenden Zyklen nicht merklich ab.
Aufgrund der hohen Energiedichte speichern Lithium-Ionen-Batterien viel Energie in einem kompakten Format.
Nachhaltigkeit
Der Verzicht auf kritische und entflammbare Rohstoffe wirkt sich positiv auf Mensch und Umwelt aus. Das im Elektrolyt verwendete Vanadium ist hochverfügbar, wertbeständig und wieder verwendbar.
Die Gewinnung von Lithium ist vermehrt umstritten.
Lithium-Ionen Batterien können recycelt werden, um wertvolle Materialen zurückzugewinnen.
Lebensdauer
Redox Flow Batterien sind zyklenstabil. Die Kapazität nimmt nach tausenden Zyklen nicht merklich ab.
Aufgrund einer begrenzten Anzahl Ladezyklen haben Lithium-Ionen-Batterien eine begrenzte Lebensdauer.
Kosten
Redox Flow Batterien sind im Vergleich zur Lithium-Ionen Batterie (auf den ersten Blick) um einiges teurer.
Diese Technologie ist aufgrund gesunkener Preise dominierend und hat in den letzten Jahren ihren Marktanteil stark erhöht.
Grösstenteils fallen zusätzliche Kosten für die Anschaffung einer kostspieligen Brandschutztüre an. Der Raum, in welchem die Batterie steht, muss einem Feuer 30 Minuten standhalten können.
Unterschiedliche Speichersysteme
Photovoltaikmodule erzeugen immer Gleichstrom und es kann auch nur Gleichstrom gespeichert werden. Jedoch ist der Strom, der im Hausnetz ankommt, Wechselstrom. Das bedeutet, dass mithilfe eines Wechselrichters von der Solaranlage zur Steckdose eine Umwandlung stattfindet. Gleichstrom Speicher und Wechselstrom Speicher werden unterschiedlich angekoppelt und sind auch anders aufgebaut, was verschiedene Vor- und Nachteile zur Folge hat.
Welcher Speicher für Sie optimal ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Handelt es sich um eine neu geplante Anlage oder um eine Nachrüstung?
- Wurden bei der vorhandenen Anlage entsprechende Anschlüsse freigelassen?
- Welche Leistungsstärke hat Ihre Anlage oder soll sie haben?
Gleichstrom Speicher (DC-Speicher)
Stromspeicher werden direkt an den Hybrid-Photovoltaik-Wechselrichter angeschlossen.
Wechselstrom Speicher (AC-Speicher)
Nachrüstbar zu bestehender Photovoltaik-Anlage ohne Hybrid-Photovoltaik Wechselrichter.
Wasserstoff Speicher
Stromspeicher basierend auf Wasserstoff und Solarenergie.
Notstrom Versorgung / Autarkie
Im Falle eines Stromausfalls mit Energie versorgt werden.
Lithium-Ionen Speicher = DC Speicher
Redox Flow Batteriespeicher = AC Speicher
Übersicht benötigte Leistungen
In der folgenden Grafik werden die Zusammenhänge zwischen den durchschnittlich benötigten Leistungen einer Photovoltaikanlage (grün) und einem Stromspeicher (rot) aufgeführt. Je nach Energieverbrauch wird die Grösse des Stromspeichers unterschiedlich berechnet.
Blog: Unabhängiger mit einem Stromspeicher?
Bin ich mit einem Stromspeicher unabhängiger von externen Stromanbietern und steigenden Strompreisen?
Autarkiegrad berechnen
Berechnen Sie mit dem Unabhängigkeitsrechner der HTW Berlin ganz einfach den Autarkiegrad, welcher von der Grösse der PV-Anlage und des Stromspeichers abhängt.
Mit Stromspeicher Eigenverbrauch erhöhen
Mit Stromspeichern lässt sich der Eigenverbrauch um rund 60% erhöhen. Eine Möglichkeit, Solaranlagen noch rentabler zu machen, sind Zusammenschlüsse zum Eigenverbrauch mit Nachbarn oder der ganzen Hausgemeinschaft.
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