Vergleich verschiedener Arten von Solarenergiespeichersystemen

Was ist ein Solarenergiespeichersystem?

Da Solarenergie eine intermittierende Energiequelle ist, ist sie nur tagsüber verfügbar. Solarenergiespeichersysteme ermöglichen es Haushalten und Geschäftsinhabern, Energie für die spätere Nutzung zu speichern. Bei netzunabhängigen Systemen , die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, sorgen Batterien dafür, dass Immobilien rund um die Uhr mit Strom versorgt werden. Bei netzgebundenen Systemen ermöglicht ein Hybrid-Solarsystem mit Batteriespeicher den Hausbesitzern, bei Stromausfällen Strom zu haben und bei Bedarf Solarstrom zu nutzen.

In Gebieten mit Time-of-Use-Tarifen ermöglichen Speichersysteme für erneuerbare Energien Versorgungskunden, ihre Stromrechnungen weiter zu senken. Sie können gespeicherte Energie nutzen, wenn die Tarife am höchsten sind, und ihre Batterien aufladen, wenn die Tarife niedriger sind, wodurch sich die Amortisationszeit der Photovoltaik-Solaranlage verkürzt.

Warum ist die Speicherung von Solarenergie wichtig?

Ein alterndes Versorgungsnetz und immer häufiger auftretende extreme Wetterereignisse haben dazu geführt, dass es immer häufiger zu Stromausfällen kommt. Beispielsweise haben einige Versorgungsunternehmen in Zeiten, in denen die Gefahr von Waldbränden besonders groß ist, den Strom abgeschaltet. Diese Stromabschaltungen für die öffentliche Sicherheit sollen verhindern, dass elektrische Geräte Waldbrände verursachen, aber dazu führen, dass zahlreiche Haushalte und Unternehmen Strom verlieren. 

Obwohl Notstromgeneratoren eine Option zur Stromerzeugung bei Stromausfällen sind, stützen sie sich auf fossile Brennstoffe, sind laut und verursachen CO2-Emissionen. Da die Kosten für die Speicherung von Solarenergie sinken, werden Solarbatterien immer beliebter, um bei Stromausfällen das Licht eingeschaltet zu halten und überschüssige Energie zu speichern. Diese Solarenergiespeichersysteme können auch den gesamten Netzbetrieb unterstützen, indem sie Stromangebot und -nachfrage ausgleichen .

Arten der Solarenergiespeicherung 

Es gibt viele verschiedene Energiespeichertechnologien in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Einige eignen sich besser für kleinere mobile Anwendungen, andere benötigen viel Platz und eignen sich besser für groß angelegte Anwendungen. Bestimmte Technologien können Energie für einige Stunden speichern, andere eignen sich besser für die langfristige Energiespeicherung.

Elektrische Speicherung

Diese Batterieenergiesysteme speichern Energie als Strom. Die gebräuchlichsten Typen sind Blei-Säure-Batterien , beispielsweise versiegelte AGM-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien . Die beliebtesten Speicheroptionen für Lithium-Ionen-Solarbatterien sind Lithiumeisenphosphat (LFP) und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC). 

Chemische Energiespeichersysteme

Diese Solarenergiespeichersysteme speichern Energie in Form chemischer Bindungen und nicht in elektrischer Energie. Beispielsweise kann Wasserstoffgas zur Speicherung von Energie in Brennstoffzellen sowohl für kurze als auch für lange Zeiträume verwendet werden. Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse, bei der mithilfe von Elektrizität Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. 

Thermische Energiespeicherung

Diese Energiespeichersysteme verwenden ein Material wie Wasser, geschmolzene Salze oder Sand in einem isolierten Tank, um Wärme zu speichern. Anschließend wird diese Energie entweder zur Stromerzeugung oder zur Wärmebereitstellung genutzt. Die Wärmespeicherung ist nützlich für konzentrierte solarthermische Kraftwerke (CSP), die Sonnenlicht bündeln, um eine Flüssigkeit zu erhitzen.

Eine relativ weit verbreitete Anwendung sind solarthermische Warmwasserbereiter, bei denen Solarkollektoren zum Erhitzen von Wasser in einem Speichertank genutzt werden. Das Warmwasser kann dann über einen Wärmetauscher oder eine Fußbodenheizung als Warmwasser für den Haushalt oder zur Beheizung von Gebäuden genutzt werden. Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory untersuchen jedoch, wie dies mithilfe von Materialien und Systemen der nächsten Generation auf die nächste Stufe gehoben werden kann.