Solarstrom speichern: Welche Möglichkeiten gibt es?

Wenn du Stromkosten und Energie sparen willst, ist eine Photovoltaikanlage eine Investition wert. Wichtig ist, dass du den Solarstrom speichern kannst, den du nicht sofort verbrauchst. So steht er dir zur Verfügung, wenn die Sonne selbst nicht ausreichend Energie liefert. Wie das funktioniert und welche Optionen dir offenstehen, verraten die folgenden Tipps.

Mit einer Photovoltaikanlage Solarstrom speichern.

Die Solarzellen einer Photovoltaikanlage nehmen die Lichtenergie der Sonnenstrahlen auf und wandeln sie in elektrische Energie um, also in Strom. Eine Photovoltaikanlage für die Deckung deines Eigenbedarfs an Strom besteht aus vier Elementen:

  • Solarmodule mit Solarzellen
  • Wechselrichter
  • Speicher für Solarstrom
  • Laderegler
Die Solarmodule der Photovoltaikanlage nehmen die Lichtenergie auf.

Die Lichtenergie, die die Solarmodule aufnehmen, wird zunächst in Gleichstrom umgewandelt. Damit du die elektrische Energie aber in deinem Haushalt nutzen kannst, brauchst du Wechselstrom. Dafür sorgt der sogenannte Wechselrichter. Willst du den Strom nicht komplett in dein Stromnetz zu Hause einspeisen, brauchst du einen Solarstromspeicher. Schließlich benötigst du vor allem abends, frühmorgens und an grauen Wintertagen Strom, wenn die Sonne kaum oder gar nicht scheint und daher auch keine Solarenergie liefert. Tagsüber, wenn du arbeiten gehst oder die Sonne dir ausreichend Licht spendet, sammelt sich hingegen viel Energie an, die du nicht sofort verbrauchen kannst.

Hier kommt nun der Laderegler ins Spiel: Er verteilt den Solarstrom so, dass zuerst die aktiven Verbraucher mit Energie versorgt werden – zum Beispiel der Kühlschrank oder die Heizung. Was dann noch an Strom übrig bleibt, wandert in den Solarstromspeicher. Ist der Speicher voll und kein aktiver Verbraucher in deinem Haus eingeschaltet, kannst du die übrige Solarenergie ins Stromnetz einspeisen und dafür eine Einspeisevergütung bekommen.

Du sparst also Kosten, wenn du deinen Strom weitestgehend selbst nutzt. Denn wenn du deinen Strombedarf hauptsächlich über eine eigene Solaranlage deckst, musst du nur noch für den Strom zahlen, den du zusätzlich von einem Stromanbieter beziehst, wenn deine Anlage mal nicht genügend Energie liefert. Und produziert deine Anlage mehr Strom als du selbst benötigst und speichern kannst, verdienst du Geld über eine Einspeisevergütung.

Akku und Batterie als Speicher für Solarstrom.

Als Speicher für deinen Solarstrom dient ein Akku, eine wiederaufladbare Batterie. Der Akku wandelt die elektrische Energie in chemische Energie um. Wird etwas von dem Stromvorrat benötigt, wandelt er die chemische Energie zurück in elektrische Energie um und gibt diese an das Gerät ab, das ihn benötigt. Dabei gibt es unterschiedliche Arten von Akkus – je nachdem wie sie chemisch zusammengesetzt sind, um die Energie umzuwandeln. In Photovoltaikanlagen kommen hauptsächlich zwei Typen von Batterien als Speicher für Solarstrom zum Einsatz: Bleiakkus und Lithium-Ionen-Akkus.

Speichern den Solarstrom: Bleiakku und Lithium-Ionen-Akku

Solarstrom speichern mit Bleiakku: Vor- und Nachteile.

Im Bleiakku reagieren Schwefelsäure und Bleielektroden miteinander, um die Energie umzuwandeln. Es gibt einerseits Blei-Säure-Batterien und andererseits Blei-Gel-Batterien. Im Unterschied zu Blei-Säure-Akkus ist die Schwefelsäure in Blei-Gel-Akkus von einem Gel umschlossen. Als Speicher für Solarstrom sind die Blei-Gel-Batterien daher sicherer. Ohne Gel kommt das Blei direkt mit der Schwefelsäure in Kontakt. Bei der folgenden Reaktion entsteht Gas, das entweichen muss. Ist die Raumbelüftung ungenügend, droht deshalb eine Knallgasexplosion. Eine regelmäßige Wartung ist bei Blei-Säure-Akkus daher unumgänglich und auch bei Blei-Gel-Akkus sicherheitshalber ratsam.

Der Vorteil des Bleiakkus liegt darin, dass die Technik schon lange existiert und sich bewährt hat. Dadurch sind Bleiakkus kostengünstig und es gibt zuverlässige Erfahrungswerte darüber, wie lange sie halten und was sie leisten können. Der Solarstromspeicher mit Blei hat eine Lebensdauer von rund zehn Jahren beziehungsweise 1.200 bis 1.500 Ladezyklen. Allerdings kannst du nicht die gesamte Energie nutzen, die du über die Sonnenstrahlen im Bleiakku sammelst. Sein Wirkungsgrad liegt bei 70 bis 85 Prozent und er verträgt nur eine Entladetiefe von 50 bis 60 Prozent. Nutzt du also mehr als die Hälfte der gespeicherten Energie, verkürzt sich die Lebensdauer des Bleiakkus drastisch.

Mit Lithium-Ionen-Akku Solarstrom zu Hause speichern.

In letzter Zeit ist die Lithium-Ionen-Technik auf dem Vormarsch, wenn es darum geht, Solarstrom zu speichern. Sie ist zwar teurer als die Blei-Säure-Technik, bietet aber diverse Vorteile. So kannst du zum Beispiel die gespeicherte Sonnenenergie dank einem Wirkungsgrad von 93 bis 98 Prozent nahezu vollständig nutzen. Außerdem verträgt der Lithium-Ionen-Akku eine Entladetiefe von 70 bis 100 Prozent – ist der Speicher also gelegentlich vollständig geleert, wirkt sich das nicht so negativ auf seine Lebensdauer aus. Wie lange ein Lithium-Ionen-Akku genutzt werden kann – dazu gibt es derzeit nur Schätzwerte auf Grundlage von Labortests. Bei optimalem Energiemanagement kann die Lebensdauer demnach bis zu 20 Jahre betragen.

Second-Life-Batterien: Zweite Chance für alte Akkus.

Tolle Speichermöglichkeiten für Solarstrom bieten sogenannte Second-Life-Batterien. Das sind Akkus von Elektroautos, die nicht mehr ausreichend Leistung bringen, um das Elektrofahrzeug mit genug Energie zu versorgen. Aber um Solarstrom speichern zu können, reicht ihr Wirkungsgrad noch aus. Es ist nicht nur eine große Chance für die Umwelt, wenn ausrangierte Batterien von Elektromobilen auf diese Weise sinnvoll wiederverwertet werden. Ausrangierte Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen sind zudem kostengünstiger als neue Batterien. Des Weiteren erhöht sich durch die Second-Life-Batterien das Gesamtangebot an verfügbaren Lithium-Ionen-Akkus für die Speicherung von Solarenergie.

Der Akku eines Elektroautos: Bald eine Second-Life-Batterie?

Große Speicher: Wasserstoff & Pumpspeicherkraftwerke.

Wenn du Solarstrom, den du nicht selbst verbrauchst, in die Netzversorgung einspeist, muss diese Energie ebenfalls zunächst gespeichert werden. Normale Akkus sind zu klein und zu teuer, um die Solarenergie aus mehreren Haushalten zu sammeln, aufzubewahren und bei Bedarf weiter zu verteilen. Zu diesem Zweck gibt es sogenannte Pumpspeicherkraftwerke. Eine Alternative ist es, mit Wasserstoff Solarstrom zu speichern.

Solarstrom speichern mit Wasserstoff: So funktioniert das Prinzip.

Die elektrische Energie, die aus deinem Haushalt ins Stromnetz eingespeist wird, erzeugt mittels Elektrolyse Wasserstoff, der gespeichert wird. Mithilfe von Brennstoffzellen lässt sich aus dem Wasserstoff im Bedarfsfall wieder elektrische Energie gewinnen. Der Nachteil dieses Stromspeichers ist, dass bei diesen Prozessen viel Energie verloren geht. Zudem ist der Vorgang sehr aufwendig.

Was sind Pumpspeicherkraftwerke und wie speichern sie Solarenergie?

Ein Pumpspeicherkraftwerk wandelt den zu speichernden Strom in kinetische Energie (Bewegungsenergie) um. Es enthält einen Wasserspeicher, der auf einem Berg steht. Gelangt Strom über die Netzversorgung zum Kraftwerk, wird er genutzt, um das Wasser den Berg hinauf in den Speicher zu pumpen – die elektrische Energie setzt es in Bewegung. Wird der Strom benötigt, läuft das Wasser den Berg wieder hinunter. Die kinetische Energie wird dabei mithilfe von Generatoren wieder zu Strom umgewandelt. Hier erfährst du Genaueres zum Pumpspeicherkraftwerk.

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