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Den lukrativen Eigenverbrauch von Solarstrom mit Lithium-Ionen-Batterien erhöhen

02.05.2012
Deutsch-französisches Forschungsprojekt Sol-Ion liefert erste Ergebnisse zur Praxistauglichkeit

Der Markteintritt von Batteriespeichersystemen steht vor der Tür. Solarstrom wird damit erzeugungsunabhängig.

Mit einer Batterie können Hausbesitzer den lukrativen Eigenverbrauch von Solarstrom deutlich steigern. Doch gibt es bislang kaum Speichergeräte auf dem Markt. Batteriesysteme für den Endverbraucher alltagstauglich zu machen, das ist das Ziel des deutsch-französischen Forschungsprojekts „Sol-Ion“.

Erfahrungen aus 6 Monaten Dauerbetrieb im Feldtest am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) liegen jetzt vor: Ein im Rahmen des Forschungsprojekts entwickeltes Speichersystem konnte den Eigenverbrauchsanteil in einem Testgebäude im Frühling um 26 Prozentpunkte erhöhen. Die gespeicherte Energiemenge deckt den durchschnittlichen Strombedarf eines Einfamilienhaushaltes in den Abendstunden ab. Mit der Speicherung wird aus fluktuierendem, erzeugungsabhängigem Solarstrom eine abrufbare nachfrageorientierte Energiequelle.

Besitzer von neuen Photovoltaikanlagen auf dem Hausdach sparen künftig einige Cent pro Kilowattstunde, wenn sie ihren Solarstrom selbst verbrauchen und nicht in das Netz einspeisen. Der Eigenverbrauch wird seit Kurzem auch gesetzlich gefordert. Die EEG-Novelle von April 2012 sieht 20 Prozent vor. Mehr zu verbrauchen kann jedoch schwierig werden. „Die mangelnde Gleichzeitigkeit zwischen Erzeugung und Verbrauch beschränken den Eigenverbrauch ohne Batterie auf rund 30 Prozent“, erklärt Professor Michael Powalla, Mitglied des ZSW-Vorstands und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik. Das gilt jedenfalls dann, wenn die Jahresproduktion so groß wie der Strombedarf im Haus ist und man keine Last steuernden Maßnahmen wie Wäschewaschen bei Sonnenschein vornimmt.

Mit Batteriespeichersystemen dagegen ist ein deutlich größerer Eigenverbrauch möglich. Teile des am Mittag anfallenden Ökostroms werden dann für Verbrauchszwecke am Abend und in der Nacht gespeichert.

Die für das Projekt entwickelte Sol-Ion-Speicheranlage ist so groß wie eine Haushaltskühltruhe und enthält den üblichen Wechselrichter für die Solaranlage, Batterien und Steuerungselektronik. Die ersten Exemplare wurden 2011 auf dem ZSW-Solartestfeld Widderstall auf der Schwäbischen Alb und bei Privatverbrauchern installiert. Die Forscher in Widderstall optimierten zusammen mit der Herstellerfirma voltwerk electronics GmbH die Gerätesteuerung und nahmen eine automatisierte Datenerfassung vor. Eine Erweiterung auf 20 Privathaushalte und weitere Forschungsinstitute findet derzeit statt. Die verwendete Lithium-Ionen-Batterie verfügt über eine genutzte Speicherkapazität von 6 Kilowattstunden. Hinzu kommen ein 5 kW Wechselrichter und ein Batterieladegleichrichter mit derselben Nennleistung.

Die Tests auf dem ZSW-Testgelände Widderstall auf der Schwäbischen Alb haben eine hohe Auslastung der Batterie nachgewiesen. Eine Anlage mit 5,1 kWp Leistung auf einem Carport liefert den Strom, Verbraucher ist ein Testfeldgebäude. „Selbst in den Monaten Februar bis Mitte April 2012 konnte der Speicher im Schnitt täglich mit 4 kWh Sonnenenergie beladen werden, oft war er auch voll“, sagt Michael Powalla. Damit deckt die gespeicherte Energiemenge schon im Frühjahr häufig den Strombedarf eines 4-Personenhaushalts in den Abendstunden ab. Im konkret gemessenen Fall hat dies eine Eigenverbrauchserhöhung um 26 Prozent bewirkt.

„Wir sind gespannt auf die Ergebnisse im Sommer. Bei langer Sonnenscheindauer kann die gespeicherte Energie vom späten Abend bis zum erneuten Sonnenaufgang reichen“, schätzt der Forscher.

Durch die Absenkung der Einspeisevergütung zum 1. April auf 19,5 Cent ist der Eigenverbrauch profitabler als die Förderung. Jede Kilowattstunde, die vom Energieversorger bezogen wird, kostet zur Zeit 23 bis 25 Cent. Wer Solarstrom selbst verbraucht, statt ihn für 19,5 Cent einzuspeisen, macht also einen kleinen Gewinn. Für Neuanlagen wird die Differenz zunehmen, da die EEG-Vergütung monatlich weiter absinken wird. Derzeit werden die Zusatzkosten für das Batteriespeichersystem mit dieser Differenz noch nicht finanziert. Das wird sich aber ändern. In den nächsten Jahren wird es aufgrund fallender Preise für Batteriespeicher günstiger sein, den eigenen Strom selbst zu nutzen, als den stetig teurer werdenden Strom vom Energieversorger zu beziehen. Einen Beitrag dazu will Sol-Ion liefern.

Das Sol-Ion-Projekt wird vom BMU mit 4,3 Millionen Euro gefördert. Auf deutscher Seite sind neben dem Forschungsinstitut ZSW der Wechselrichterhersteller Voltwerk, der Stromversorger e-on, die RWTH Aachen und das Fraunhofer IWES beteiligt. Aus Frankreich sind der Batteriehersteller Saft, das Institut INES und der Energieversorger Tenesol dabei. Die in Frankreich installierten Testgeräte werden mit dem Ziel optimiert, bei Netzausfall den Betrieb zu gewährleisten. In Deutschland ist das Ziel, den Eigenverbrauch bei Netzanschluss zu erhöhen.

Das ZSW gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. Das Institut brachte die CIGS-Dünnschichtphotovoltaik zusammen mit der Firma Würth Solar zur Industriereife. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit über 200 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt.

Ansprechpartner Pressearbeit
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Weitere Informationen:
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