Inhaltsverzeichnis
- PV-Speicher sind wichtiger Teil der Energiewende
- Aktuelle Entwicklungen der PV-Speicher-Technologie
- Vier innovative PV-Speicherlösungen im Vergleich
- Vor- und Nachteile von PV-Speicher-Technologien
- Verbreitung und Entwicklung von PV-Speichertechnologie in Deutschland
- Welche Zukunftstrends sind bei PV-Speichern zu erwarten?
- Fazit: PV-Speicher und die Energiewende
PV-Speicher sind wichtiger Teil der Energiewende
PV-Speicher tragen maßgeblich zur nachhaltigen Transformation des Energiesystems bei. Ihre Bedeutung lässt sich in drei Hauptaspekten zusammenfassen:
1. Integration erneuerbarer Energien ins Stromnetz
PV-Speicher gleichen die natürlichen Schwankungen der Solarenergieerzeugung aus, indem sie überschüssigen Strom speichern und bei Bedarf wieder abgeben. Das Stromnetz wird dabei entlastet, was besonders in Zeiten hoher Solarstromproduktion wichtig ist.
2. Beitrag zur Netzstabilität
PV-Speicher können ebenfalls einen wesentlichen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes leisten. Große PV-Speichersysteme können zur Primärregelleistung beitragen und helfen, die Netzfrequenz stabil zu halten. Durch die Bereitstellung von Blindleistung unterstützen PV-Speicher die lokale Spannungshaltung im Verteilnetz, da die Stromqualität gleichmäßig bleibt, auch wenn viele Haushalte gleichzeitig Strom verbrauchen oder einspeisen. Auch kann der Bedarf an Netzausbau in bestimmten Regionen reduziert werden, wenn Strom in lokalen Solarspeichern bereitsteht.
3. Potenzial für die Reduzierung von CO²-Emissionen
PV-Speicher tragen signifikant zur Reduzierung von CO²-Emissionen bei. PV-Speicher können Lastspitzen abfangen (“Lastspitzenglättung”) und reduzieren damit den Bedarf an CO²-intensiven Spitzenlastkraftwerken. Durch die zeitliche Verschiebung der Solarstromnutzung kann der Energiemix optimiert und der Anteil erneuerbarer Energien erhöht werden.
Zusätzlich können PV-Speicher im privaten Bereich als Puffer für Ladestationen von Elektrofahrzeugen dienen (Smart Grid) und so die CO²-Bilanz des Verkehrssektors verbessern. Eine Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) zeigt, dass PV-Speicher in Deutschland bis 2030 potenziell bis zu 8 Millionen Tonnen CO² pro Jahr einsparen könnten.
Aktuelle Entwicklungen der PV-Speicher-Technologie
Die PV-Speicher-Technologie hat in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte gemacht, die ihre Effizienz, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit erheblich verbessert haben.
Vor allem die Verbesserung der Batteriechemie und Wirkungsgrade von über 95 % bei modernen Systemen könnten den Weg für einen großflächigen Einsatz von PV-Speichern ebnen. Auch die Preisentwicklung macht Speichersysteme zunehmend für Nutzer im privaten und gewerblichen Bereich erschwinglich.
Lithium-basierte Technologien machen den größten Anteil von PV-Speichern aus. Doch es entwickeln sich vielversprechende Alternativen, die das Spektrum der Energiespeicherlösungen in Zukunft erheblich erweitern und diversifizieren können.
Vier innovative PV-Speicherlösungen im Vergleich
1. Redox-Flow-Batterien
Redox-Flow-Batterien sind wie ein flexibles Energiespeichersystem. Man kann sie sich wie einen Wassertank mit Wasserhahn vorstellen:
- Der Tank entspricht der Kapazität (Energiemenge)
- Der Wasserhahn entspricht der Leistung (Energiefluss)
Der Hauptvorteil: Bei Redox-Flow-Batterien können Kapazität und Leistung unabhängig voneinander angepasst werden. Dies ermöglicht eine flexible Gestaltung für verschiedene Anwendungen, im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, bei denen Kapazität und Leistung gekoppelt sind.
Diese Eigenschaft macht sie ideal für den Einsatz bei größeren Photovoltaik-Anlagen, wie sie in Gewerbe und Industrie zu finden sind. Durch die Möglichkeit, die Speicherkapazität durch Vergrößerung der Elektrolyttanks flexibel zu erhöhen, können Redox-Flow-Systeme optimal an die spezifischen Anforderungen einer PV-Anlage angepasst werden. Zudem zeichnen sie sich durch eine lange Lebensdauer und hohe Zyklenfestigkeit aus, was gut zur langfristigen Nutzung von Solarenergie passt. Die aktuell größte Batterie der Welt in China nutzt ebenfalls Vanadium-Redox-Akkumulatoren.
2. Salzwasser-Batterien
Salzwasser-Batterien gelten als besonders umweltfreundlich und sicher, da sie keine giftigen Materialien oder seltenen Erden verwenden. Die Salzwasser-Technologie nutzt stattdessen leicht verfügbare und ungiftige Materialien wie Salz, Wasser und Kohlenstoff. Dadurch bieten sie eine hohe Sicherheit ohne Brand- oder Explosionsgefahr, was sie für den Einsatz in Wohngebäuden prädestiniert. Ihre Herstellung und Entsorgung sind weniger umweltbelastend und die verwendeten Rohstoffe sind reichlich vorhanden sowie leicht recyclebar. Zudem sind Salzwasser-Batterien wartungsarm. Allerdings haben sie eine geringere Energiedichte als Lithium-Ionen-Batterien, was zu einem höheren Platzbedarf führt.
3. Feststoffbatterien
Feststoffbatterien versprechen höhere Energiedichten und verbesserte Sicherheit gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, befinden sich aber noch in der Entwicklungsphase. Diese innovative Technologie verwendet feste Elektrolyte anstelle von flüssigen oder gelartigen, was potenziell zu einer höheren Stabilität und längeren Lebensdauer führt. Allerdings stehen noch technische Herausforderungen bei der Massenproduktion und Kosteneffizienz bevor, bevor sie weitverbreitet in PV-Systemen eingesetzt werden können.
4. Schwungradspeicher
Schwungradspeicher bieten für Anwendungen, die schnelle Reaktionszeiten und häufige Lade-/Entladezyklen erfordern, eine interessante Alternative. Diese mechanische Speichertechnologie nutzt die Rotationsenergie einer schnell drehenden Masse, um Energie zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben. Im Kontext von Photovoltaik-Anlagen können Schwungradspeicher besonders nützlich sein, um in kleinen Netzen kurzfristige Schwankungen in der Solarstromerzeugung, etwa durch vorbeiziehende Wolken, auszugleichen. Für kurzfristige Speicheranwendungen können Schwungradspeicher eine sinnvolle Alternative sein.
Vor- und Nachteile von PV-Speicher-Technologien
| Technologie | Wirkungsgrad | Energiedichte | Lebensdauer | Kosten (€/kWh) | Skalierbarkeit |
|---|---|---|---|---|---|
| Lithium-Ionen | 90-95 % | Hoch | 10-15 Jahre | 600-900 | Modular |
| Blei-Säure | 70-80 % | Niedrig | 5-10 Jahre | 300-500 | Begrenzt |
| Redox-Flow | 65-75 % | Mittel | 15-20 Jahre | 500-700 | Sehr gut |
| Natrium-Ionen | 80-90 % | Mittel | 10-15 Jahre | 400-600 | Modular |
| Salzwasser | 80-90 % | Niedrig | 15-20 Jahre | 500-700 | Modular |
| Feststoff | 90-95 % | Sehr hoch | 15-20 Jahre | 800-1000 | Modular |
| Schwungrad | 85-95 % | Sehr niedrig | 20+ Jahre | 1000-2000 | Begrenzt |
Anmerkung: Es handelt sich bei den hier angegebenen Werten um Schätzungen.
Verbreitung und Entwicklung von PV-Speichertechnologie in Deutschland
Die Verbreitung von PV-Speichern in Deutschland hat in den letzten Jahren einen bemerkenswerten Aufschwung erlebt. Dieser Trend spiegelt das wachsende Interesse an nachhaltigen Energielösungen und die zunehmende Wirtschaftlichkeit dieser Technologie wider.
Laut aktuellen Daten hat die Anzahl der installierten PV-Speichersysteme in Deutschland einen neuen Höchststand erreicht. Ende 2023 waren schätzungsweise über 500.000 Heimspeicher in Betrieb. Im gewerblichen Bereich ist ebenfalls ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen, wobei genaue Zahlen aufgrund der Vielfalt der Anwendungen schwieriger zu erfassen sind.
Experten prognostizieren eine Fortsetzung des starken Wachstums im PV-Speichermarkt:
- Bis 2025 wird erwartet, dass die Zahl der installierten Heimspeicher die Millionenmarke überschreiten könnte.
- Im gewerblichen Bereich wird mit einer Verdopplung der installierten Kapazität innerhalb der nächsten drei Jahre gerechnet.
- Die Integration von PV-Speichern in Smart-Grid-Lösungen und virtuelle Kraftwerke wird voraussichtlich zu einem weiteren Nachfrageschub führen.
Welche Zukunftstrends sind bei PV-Speichern zu erwarten?
Die Entwicklung von PV-Speichern schreitet kontinuierlich voran und mehrere vielversprechende Trends zeichnen sich ab.
- Bidirektionale Kommunikation: PV-Speicher werden in der Lage sein, in Echtzeit mit dem Stromnetz zu kommunizieren, um Angebot und Nachfrage optimal auszubalancieren.
- Dynamische Tarifmodelle: Speichersysteme können automatisch auf schwankende Strompreise reagieren, indem sie Energie speichern, wenn sie günstig ist, und abgeben, wenn die Preise hoch sind.
- Aggregation zu virtuellen Kraftwerken: Mehrere dezentrale PV-Speicher können zu virtuellen Kraftwerken zusammengeschlossen werden, um Netzdienstleistungen anzubieten und die Netzstabilität zu verbessern.
- Prädiktive Steuerung: Durch die Nutzung von Wetterdaten und Verbrauchsprognosen können PV-Speicher vorausschauend gesteuert werden, um die Effizienz zu maximieren.
Fazit: PV-Speicher und die Energiewende
PV-Speicher haben sich als Schlüsseltechnologie für die Energiewende in Deutschland etabliert. Technologische Fortschritte haben zu höherer Effizienz und sinkenden Kosten geführt, während die wirtschaftliche Attraktivität durch kürzere Amortisationszeiten und neue Geschäftsmodelle gestiegen ist. Auch das EEG 2023 zielt darauf ab, die Integration von Stromspeichern in das Energiesystem zu erleichtern und deren Nutzung in Kombination mit erneuerbaren Energien zu fördern.
Zudem tragen PV-Speicher wesentlich zur Netzstabilität und CO²-Reduktion bei. Zukunftstrends wie Smart-Grid-Integration und KI-Steuerung versprechen weitere Innovationen. KI-Steuerung bei PV-Speichern nutzt künstliche Intelligenz, um durch intelligente Analyse von Echtzeit-Daten wie Wetter, Strompreisen und Verbrauchsmustern den Betrieb des Speichersystems zu optimieren, was zu effizienterer Energienutzung, längerer Batterielebensdauer und reduzierten Kosten führt.
PV-Speicher bieten Unternehmen und Investoren im Bereich erneuerbare Energien Chancen, von der Energiewende zu profitieren und aktiv zur nachhaltigen Energiezukunft beizutragen. Das Unternehmen FENECON beispielsweise gibt ausrangierten Autobatterien ein zweites Leben – als Stromspeicher, der auch für Photovoltaik genutzt werden kann.
Im Rahmen einer Crowdinvesting-Kampagne konnte FENECON im Jahr 2022 fast 3.000.000 € auf der GLS Crowd einwerben.
