Speichern von Solarenergie - Solar Batterie - Akkumulator (Akku) - Laderegler

Um Solarenergie zu speichern gibt es verschiedene Möglichkeiten (siehe Energiespeicher). Bei der Solarthermie wird ein Fluid erhitzt und meist für die Warmwasser oder Heizungsunterstützung genutzt. Da Strom am flexibelsten einzusetzen ist, werden für Photovoltaikanlagen, welche Strom erzeugen häufig Batterien eingesetzt. Der Begriff Batterie ist ein Oberbegriff und beinhaltet aufladbare Batterien (Akkumulatoren) und nicht aufladbare Batterien.

 

Durch eine elektrochemische Umwandlung (Redoxreaktion - Reduktion + Oxidation) kann ein Akkumulator Energie speichern und wieder abgeben, dabei entstehen Umwandlungsverluste. Diese thermischen Verluste spiegeln sich im Ladewirkungsgrad (Verhältnis Lade- und Endladevorgang) wieder, welcher für Bleiakkumulatoren bei ca. 65% und für Lithium Ionen Akkumulatoren bei ca. 90% (LiFePo4 bis 95%) liegt.

 

Die höchste Energiedichte (Speicherkapazität) erreichen Batterien zwischen 20°C - 40°C.

 

Außer der Kapazität spielt bei der Batterie die Lebensdauer, oft in Lade-und Endladezyklen angegeben eine wichtige Rolle. Da eine vollständige Entladung oft die Lebensdauer erheblich reduziert ist die Lebensdauer (Zyklen) für eine Entladetiefe (in Prozent angegeben- beispielsweise 3000 Zyklen bei 50% DoD - Depth Of Discharge) angegeben. Eine geladene Batterie wird durch den Grad der Selbstentladung (%/Monat) beschrieben.

 

Für Batterien gibt es sehr unterschiedliche Anwendungen, während Starterbatterien (Auto) kurze Zeit einen sehr hohen Strom liefern müssen, ist beim Gabelstapler ein hoher Strom über mehrere Stunden nötig. Batterien werden daher oft in Klassen eingeteilt. Beispielsweise kann eine Batterie mit einer 12V Nennspannung und 100Ah (1,2KW) in die Klasse C100 (100 Stunden) eingeordnet sein.

 

Die Leistung (1,2KW) der Batterie wird erreicht bei einer Stromentnahme von 1A über 100 Stunden. Die Klasse C5 bedeutet, dass der Nennstrom 5 Stunden abgeben werden kann. Soll die Leistung in einer kürzeren Zeit entnommen werden, verringert sich die Gesamtleistung. 

 

Beispiel : Leistungsverlust bei höherer Stromentnahme / Strom laut Herstellerangabe

 

Einen Anhaltpunkt dafür liefert das Diagramm. Soll ein höherer Strom beispielsweise 1A * 10 (Diagramm) = 10A bei 12V (120W - Dauerleistung) erreicht werden, ist dem Diagramm zu entnehmen, dass die Gesamtkapazität auf ca. 73% sinkt. Der Verlust wird in thermische Energie umgesetzt.

Die Batterie wird über einen Laderegler geladen und gibt diese bei Bedarf automatisch an das Hausnetz ab.

Batterietypen im Vergleich

 

Batterie Typen

Nennspannung (V)

Ladezyklen

Entladetiefe (DoD)

Selbstentladung monatl. (20°C)

Wirkungsgrad

Blei Säure

12

 500- 1200

50%

3-5%

60-70%

Blei-Gel

12

1000-3000

50%

3-5%

60-70%

Li/Ionen

24

... -5000

90%

1-3%

90%

LiFePo4

96

... -5000

70%

3-5%

95%

Li-Polymer

24

... -5000

90%

1-2%

98%

Temperaturabhängigkeit - Energiedichte von Batterien / Akkumulatoren                       Quelle : Wikipedia
Temperaturabhängigkeit - Energiedichte von Batterien / Akkumulatoren Quelle : Wikipedia


Solar Batteriesystem mit Laderegler und Wechselrichter        Quelle : OCS System GmbH & Co. KG
Solar Batteriesystem mit Laderegler und Wechselrichter Quelle : OCS System GmbH & Co. KG