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Stromspeicher

Die wichtigsten Kennzahlen eines Stromspeichers

Bei der Anschaffung eines Stromspeichers ergeben sich beim Vergleich verschiedener Speichermodelle oft Schwierigkeiten. Was ist mit der sogenannten Zyklenanzahl gemeint und wie hoch sollte der Wirkungsgrad eines Speichers sein? Wir stellen die wichtigsten Kenngrößen von Photovoltaikstromspeichern vor.

Speicherkapazität (Nennkapazität)

Die Speicherkapazität ist die wichtigste Kenngröße eines Stromspeichers. Sie gibt an wie viel Energie bei der Aufladung maximal im Speicher gespeichert werden kann. Die Angabe erfolgt in der Regel in Kilowattstunden (kWh). Übliche Speicherkapazitäten für Privathäuser liegen zwischen 4-16 kWh.

Um Ihren Stromspeicher zu dimensionieren und Ihre persönliche Speicherkapazität zu ermitteln, müssen Sie viele Faktoren beachten. Wichtig ist vor allem die Größe der Photovoltaikanlage, als auch der durchschnittlichen Stromverbrauch des Haushalts und das Verbrauchsverhalten der Nutzer.

Entladetiefe (engl. DOD= depth of discharge) & Beladungsgrenze

Eine vollständige Tiefenentladung schädigt viele Akkus. Daher gibt es häufig eine Empfehlung wie viel Prozent der Speicherkapazität höchstens entnommen werden sollte. Nur wenn diese zulässige Entladetiefe eingehalten wird, kann ein Speicher auch die von den Herstellern angegebene Lebensdauer erreichen. Bei Blei-Akkus sollte nur etwa 50 % der Speicherkapazität entnommen werden. Lithium-Ion-Akkus haben eine deutliche höhere Entladetiefe. Sie liegt bei etwa 95 % oder mehr.

Nutzkapazität

Die Nutzkapazität ist die für die Praxis entscheidende Größe zur Messung der Speicherkapazität. Sie gibt an wie viel Kapazität vom Speicher tatsächlich genutzt werden kann, wenn die zulässige Entladetiefe bzw. Beladungsgrenze eingehalten wird.

Nennkapazität und Nutzkapazität Stromspeicher

                                                                                 Nutzkapazität vs. Speicherkapazität

Wirkungsgrad

Bei der Speicherung und Umwandlung von Energie entsteht immer ein Energieverlust. Der Wirkungsgrad eines Speichers gibt an, wie viel Prozent der ursprünglich dem Speicher zugeführten Energie nach der Speicherung wieder genutzt werden kann. Hierbei ist es wichtig System- und Batteriewirkungsgrad zu unterscheiden.

Der Batteriewirkungsgrad bezieht nur die Verluste der Batterie selbst mit ein. Er kann bei Lithium-Ion-Akkus Werte von bis zu 98 % erreichen. Der Systemwirkungsgrad hingegen berücksichtigt den gesamten Speicherprozess. Das heißt, er zählt auch Verluste, die durch die Stromumwandlung in den Wechselrichtern des Speichers und durch den Betrieb des Batteriemanagementsystems entstehen.

Zu beachten ist auch, dass der Wirkungsgrad je nach Ladestand, Temperatur und Auslastung des Speichers variieren kann. In der Regel werden solche Schwankungen jedoch durch einen optimierten Betrieb mit Batteriemanagementsystemen ausgeglichen.

Zyklenanzahl

Batteriespeicher haben keine unendliche Lebensdauer und verschleißen mit der Nutzung. Daher geben die Hersteller zumeist eine Zyklenanzahl an, die beschreibt wie viele Zyklen ein Speicher aushält. Ein Zyklus bedeutet das einmalige Laden, Speichern und Entladen des Speichers bei Ausnutzung der gesamten Nutzkapazität des Speichers. Moderne Stromspeicher erreichen 5.000-10.000 Ladezyklen. Oft werden Speicher jedoch nicht ganz ausgelastet. Man spricht dann von sogenannten Teil-Zyklen. Diese können bei der Berechnung der Zyklenanzahl addiert und zu Vollzyklen zusammengefasst werden.

Nennkapazität Nutzkapazität Stromspeicher

                                                                                            Teilzyklus vs. Vollzyklus

Lebensdauer

Die Lebensdauer einer Batterie hängt nicht nur von der Anzahl der möglichen Lade- und Entladezyklen ab. Neben der Alterung durch Nutzung kommt es auch zu einer natürlichen Alterung, wenn die Batterie nicht verwendet wird. Wirtschaftlicher ist es immer, wenn die Batterie ausgelastet wird und die Alterung durch eine hohe Zyklenanzahl, anstatt durch Materialalterung ohne Nutzung, eintritt. Lithium-Ion-Batterien erreichen heute häufig eine Lebensdauer von 20 Jahren.

Akku-Typ

Für Solarakkus werden hauptsächlich Blei- und Lithium-Ion-Akkus verwendet. In den letzten Jahren kommt vermehrt die Lithium-Ion-Technologie zum Einsatz. Zwar sind Lithium-Ion-Akkus noch etwas teurer und haben eine geringere Speicherkapazität als Blei-Akkus, allerdings ist ihr Wirkungsgrad sehr hoch und sie weisen gegenüber Blei-Akkus eine erhebliche längere Lebensdauer auf. Durch den Einsatz moderner Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus kann eine bei Lithium-Ion-Akkus manchmal auftretende Überhitzung, die den Akku schädigen kann, verhindert werden.

Anschlussart

AC-Kopplung

Der Speicher wird hinter dem Wechselrichter angeschlossen. Im Speicher wird der vom Wechselrichter kommende Wechselstrom wieder in Gleichstrom umgewandelt. Nach der Speicherung erfolgt eine Rückumwandlung in Wechselstrom.

DC-Kopplung

Bei DC-Direkt-Systemen wird der Speicher bereits zwischen Photovoltaikanlage und Wechselrichter angeschlossen. So muss der Strom vor der Einspeicherung nicht den Wechselrichter durchlaufen und eine Umwandlung des Stroms in Gleichstrom zur Speicherung ist nicht nötig. Wechselrichter-DC-Systeme ersetzen den Wechselrichter vollständig.

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