Wie funktioniert eine Solarbatterie?|Energiespeicher erklärt

Eine Solarbatterie kann eine wichtige Ergänzung Ihrer Solarstromanlage sein.Es hilft Ihnen, überschüssigen Strom zu speichern, den Sie nutzen können, wenn Ihre Solarmodule nicht genug Energie erzeugen, und bietet Ihnen mehr Möglichkeiten, Ihr Zuhause mit Strom zu versorgen.

Wenn Sie nach der Antwort auf die Frage „Wie funktionieren Solarbatterien?“ suchen, erfahren Sie in diesem Artikel, was eine Solarbatterie ist, welche Solarbatterie-Wissenschaft es gibt, wie Solarbatterien mit einem Solarstromsystem funktionieren und welche allgemeinen Vorteile die Verwendung von Solarenergie bietet Batteriespeicher.

Was ist eine Solarbatterie?

Beginnen wir mit einer einfachen Antwort auf die Frage „Was ist eine Solarbatterie?“:

Eine Solarbatterie ist ein Gerät, das Sie zu Ihrem Solarstromsystem hinzufügen können, um den von Ihren Solarmodulen erzeugten überschüssigen Strom zu speichern.

Sie können diese gespeicherte Energie dann nutzen, um Ihr Zuhause mit Strom zu versorgen, wenn Ihre Solarmodule nicht genug Strom erzeugen, beispielsweise nachts, an bewölkten Tagen und bei Stromausfällen.

Der Zweck einer Solarbatterie besteht darin, Ihnen dabei zu helfen, mehr von der von Ihnen erzeugten Sonnenenergie zu nutzen.Wenn Sie keinen Batteriespeicher haben, wird überschüssiger Solarstrom ins Netz eingespeist, was bedeutet, dass Sie Strom erzeugen und ihn anderen Menschen zur Verfügung stellen, ohne den von Ihren Modulen erzeugten Strom zuerst voll auszunutzen.

Weitere Informationen finden Sie in unseremLeitfaden für Solarbatterien: Vorteile, Funktionen und Kosten

Die Wissenschaft der Solarbatterien

Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit die beliebteste Form von Solarbatterien auf dem Markt.Dies ist die gleiche Technologie, die auch für Smartphones und andere High-Tech-Batterien verwendet wird.

Lithium-Ionen-Batterien funktionieren durch eine chemische Reaktion, die chemische Energie speichert, bevor sie in elektrische Energie umgewandelt wird.Die Reaktion findet statt, wenn Lithiumionen freie Elektronen freisetzen und diese Elektronen von der negativ geladenen Anode zur positiv geladenen Kathode fließen.

Diese Bewegung wird durch den Lithium-Salz-Elektrolyten gefördert und verstärkt, eine Flüssigkeit im Inneren der Batterie, die die Reaktion ausgleicht, indem sie die notwendigen positiven Ionen bereitstellt.Dieser Fluss freier Elektronen erzeugt den Strom, der für die Nutzung von Elektrizität durch den Menschen erforderlich ist.

Wenn Sie der Batterie Strom entnehmen, fließen die Lithiumionen über den Elektrolyten zur positiven Elektrode zurück.Gleichzeitig bewegen sich Elektronen über den äußeren Stromkreis von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode und versorgen das angeschlossene Gerät mit Strom.

Solarspeicherbatterien für den Heimgebrauch kombinieren mehrere Ionenbatteriezellen mit hochentwickelter Elektronik, die die Leistung und Sicherheit des gesamten Solarbatteriesystems regelt.Somit fungieren Solarbatterien als wiederaufladbare Batterien, die die Kraft der Sonne als anfänglichen Input nutzen, der den gesamten Prozess der Erzeugung elektrischen Stroms in Gang setzt.

Vergleich von Batteriespeichertechnologien

Bei den Solarbatterietypen gibt es zwei gängige Optionen: Lithium-Ionen-Batterien und Blei-Säure-Batterien.Hersteller von Solarmodulen bevorzugen Lithium-Ionen-Batterien, da diese mehr Energie speichern können, diese Energie länger halten als andere Batterien und eine höhere Entladungstiefe aufweisen.

Die Entladetiefe, auch DoD genannt, ist der Prozentsatz, bis zu dem eine Batterie im Verhältnis zu ihrer Gesamtkapazität genutzt werden kann.Wenn ein Akku beispielsweise einen DoD von 95 % aufweist, kann er sicher bis zu 95 % der Akkukapazität verbrauchen, bevor er aufgeladen werden muss.

Litium-Ionen-Batterie

Wie bereits erwähnt, bevorzugen Batteriehersteller die Lithium-Ionen-Batterietechnologie wegen ihrer höheren DoD, zuverlässigen Lebensdauer, der Fähigkeit, mehr Energie länger zu speichern und einer kompakteren Größe.Aufgrund dieser zahlreichen Vorteile sind Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien jedoch auch teurer.

Blei-Säure-Batterie

Blei-Säure-Batterien (die gleiche Technologie wie die meisten Autobatterien) gibt es schon seit Jahren und werden häufig als Energiespeichersysteme für den Hausgebrauch für netzunabhängige Stromversorgungsoptionen eingesetzt.Obwohl sie immer noch zu erschwinglichen Preisen auf dem Markt erhältlich sind, schwindet ihre Beliebtheit aufgrund des geringen DoD und der kürzeren Lebensdauer.

AC-gekoppelter Speicher vs. DC-gekoppelter Speicher

Kopplung bezieht sich auf die Art und Weise, wie Ihre Solarmodule mit Ihrem Batteriespeichersystem verkabelt sind. Die Optionen sind entweder Gleichstromkopplung (DC) oder Wechselstromkopplung (AC).Der Hauptunterschied zwischen den beiden liegt in der Art und Weise, wie der von den Solarmodulen erzeugte Strom verläuft.

Solarzellen erzeugen Gleichstrom, und dieser Gleichstrom muss in Wechselstrom umgewandelt werden, bevor er von Ihrem Zuhause genutzt werden kann.Da Solarbatterien jedoch nur Gleichstrom speichern können, gibt es verschiedene Möglichkeiten, eine Solarbatterie in Ihr Solarstromsystem einzubinden.

DC-gekoppelter Speicher

Bei der DC-Kopplung fließt der von Solarmodulen erzeugte Gleichstrom durch einen Laderegler und dann direkt in die Solarbatterie.Vor der Speicherung findet keine Stromänderung statt, und die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom erfolgt nur, wenn die Batterie Strom zu Ihnen nach Hause oder zurück ins Netz sendet.

Ein DC-gekoppelter Akkumulator ist effizienter, da der Strom nur einmal von Gleichstrom auf Wechselstrom umgestellt werden muss.DC-gekoppelte Speicher erfordern jedoch in der Regel eine komplexere Installation, was die Anschaffungskosten erhöhen und die gesamte Installationszeit verlängern kann.

AC-gekoppelter Speicher

Bei der AC-Kopplung durchläuft der von Ihren Solarmodulen erzeugte Gleichstrom zunächst einen Wechselrichter, um in Wechselstrom für den täglichen Gebrauch durch Geräte in Ihrem Zuhause umgewandelt zu werden.Dieser Wechselstrom kann auch an einen separaten Wechselrichter gesendet werden, um ihn zur Speicherung in der Solarbatterie wieder in Gleichstrom umzuwandeln.Wenn es an der Zeit ist, die gespeicherte Energie zu nutzen, fließt der Strom aus der Batterie zurück in einen Wechselrichter, wo er wieder in Wechselstrom für Ihr Zuhause umgewandelt wird.

Bei der AC-gekoppelten Speicherung wird der Strom drei Mal umgekehrt: einmal, wenn er von Ihren Solarmodulen ins Haus gelangt, ein weiteres Mal, wenn er vom Haus in den Batteriespeicher gelangt, und ein drittes Mal, wenn er vom Batteriespeicher zurück ins Haus gelangt.Jede Umkehrung führt zu gewissen Effizienzverlusten, sodass AC-gekoppelte Speicher etwas weniger effizient sind als ein DC-gekoppeltes System.

Im Gegensatz zu DC-gekoppelten Speichern, die nur Energie von Solarmodulen speichern, besteht einer der großen Vorteile von AC-gekoppelten Speichern darin, dass sie sowohl Energie von Solarmodulen als auch vom Netz speichern können.Das bedeutet, dass Sie die Batterie auch dann mit Strom aus dem Netz füllen können, wenn Ihre Solarmodule nicht genug Strom erzeugen, um Ihre Batterie vollständig aufzuladen, um Sie mit Notstrom zu versorgen oder um von der Stromtarif-Arbitrage zu profitieren.

Außerdem ist es einfacher, Ihr bestehendes Solarstromsystem mit einem AC-gekoppelten Batteriespeicher aufzurüsten, da dieser einfach auf ein bestehendes Systemdesign aufgesetzt werden kann und nicht in dieses integriert werden muss.Dies macht AC-gekoppelte Batteriespeicher zu einer beliebteren Option für Nachrüstinstallationen.

Wie Solarbatterien mit einem Solarstromsystem funktionieren

Der gesamte Prozess beginnt damit, dass die Solarpaneele auf dem Dach Strom erzeugen.Hier finden Sie eine schrittweise Aufschlüsselung dessen, was mit einem DC-gekoppelten System passiert:

1. Sonnenlicht trifft auf die Solarmodule und die Energie wird in Gleichstrom umgewandelt.
2. Der Strom gelangt in die Batterie und wird als Gleichstrom gespeichert.
3. Der Gleichstrom verlässt dann die Batterie und gelangt in einen Wechselrichter, um in Wechselstrom umgewandelt zu werden, den das Haus nutzen kann.

Bei einem AC-gekoppelten System ist der Vorgang etwas anders.

1. Sonnenlicht trifft auf die Solarmodule und die Energie wird in Gleichstrom umgewandelt.
2. Der Strom gelangt in den Wechselrichter und wird in Wechselstrom umgewandelt, den das Haus nutzen kann.
3. Überschüssiger Strom fließt dann durch einen anderen Wechselrichter, um wieder in Gleichstrom umgewandelt zu werden, der für später gespeichert werden kann.
4. Wenn das Haus die in der Batterie gespeicherte Energie nutzen muss, muss dieser Strom erneut durch den Wechselrichter fließen, um in Wechselstrom umgewandelt zu werden.

Wie Solarbatterien mit einem Hybrid-Wechselrichter funktionieren

Wenn Sie über einen Hybrid-Wechselrichter verfügen, kann ein einzelnes Gerät Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln und außerdem Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln.Dadurch benötigen Sie in Ihrer Photovoltaikanlage (PV) nicht zwei Wechselrichter: einen zur Umwandlung des Stroms Ihrer Solarmodule (Solarwechselrichter) und einen weiteren zur Umwandlung des Stroms aus der Solarbatterie (Batteriewechselrichter).

Der Hybrid-Wechselrichter, auch als batteriebasierter Wechselrichter oder netzgekoppelter Hybrid-Wechselrichter bekannt, kombiniert einen Batterie-Wechselrichter und einen Solar-Wechselrichter in einem einzigen Gerät.Es macht den Einsatz zweier separater Wechselrichter im selben Aufbau überflüssig, da es als Wechselrichter sowohl für den Strom Ihrer Solarbatterie als auch für den Strom Ihrer Solarmodule fungiert.

Hybrid-Wechselrichter erfreuen sich wachsender Beliebtheit, da sie mit und ohne Batteriespeicher funktionieren.Sie können bei der Erstinstallation einen Hybrid-Wechselrichter in Ihr batterieloses Solarstromsystem einbauen und haben so die Möglichkeit, nachträglich einen Solarenergiespeicher hinzuzufügen.

Vorteile der Solarbatteriespeicherung

Das Hinzufügen von Batterie-Backups für Solarmodule ist eine hervorragende Möglichkeit, um sicherzustellen, dass Sie das Beste aus Ihrer Solarstromanlage herausholen.Hier sind einige der Hauptvorteile eines Solarbatteriespeichersystems für zu Hause:

Speichert überschüssige Stromerzeugung

Besonders an sonnigen Tagen, wenn niemand zu Hause ist, kann Ihre Solaranlage oft mehr Strom produzieren, als Sie benötigen.Wenn Sie keinen Batteriespeicher für Solarenergie haben, wird die zusätzliche Energie ins Netz eingespeist.Wenn Sie an einem teilnehmenNet-Metering-Programm, können Sie für diese zusätzliche Erzeugung eine Gutschrift erhalten, aber das Verhältnis für den Strom, den Sie erzeugen, ist normalerweise nicht 1:1.

Bei der Batteriespeicherung lädt der zusätzliche Strom Ihre Batterie für den späteren Gebrauch auf, anstatt ins Netz einzuspeisen.Sie können die gespeicherte Energie in Zeiten geringerer Erzeugung nutzen, wodurch Sie weniger auf das Stromnetz angewiesen sind.

Bietet Linderung bei Stromausfällen

Da Ihre Batterien die von Ihren Solarmodulen erzeugte überschüssige Energie speichern können, steht Ihrem Zuhause auch bei Stromausfällen und anderen Zeiten, in denen das Netz ausfällt, Strom zur Verfügung.

Reduziert Ihren CO2-Fußabdruck

Mit der Speicherung von Solarpanel-Batterien können Sie umweltfreundlicher werden, indem Sie die saubere Energie, die Ihr Solarpanel-System erzeugt, optimal nutzen.Wenn diese Energie nicht gespeichert wird, sind Sie auf das Stromnetz angewiesen, wenn Ihre Solarmodule nicht genug für Ihren Bedarf erzeugen.Der Großteil des Netzstroms wird jedoch mit fossilen Brennstoffen erzeugt, sodass Sie beim Bezug aus dem Netz wahrscheinlich mit schmutziger Energie betrieben werden.

Bietet Strom auch nach Sonnenuntergang

Wenn die Sonne untergeht und die Solarmodule keinen Strom erzeugen, springt das Netz ein, um den dringend benötigten Strom bereitzustellen, wenn Sie keinen Batteriespeicher haben.Mit einer Solarbatterie verbrauchen Sie nachts mehr von Ihrem eigenen Solarstrom, sind dadurch energieunabhängiger und können Ihre Stromrechnung niedrig halten.

Eine leise Lösung für den Notstrombedarf

Eine Solarstrombatterie ist eine 100 % geräuschlose Notstromspeicheroption.Sie profitieren von wartungsfreier, sauberer Energie und müssen sich nicht mit dem Lärm herumschlagen, der von einem gasbetriebenen Notstromgenerator ausgeht.

Die zentralen Thesen

Es ist wichtig zu verstehen, wie eine Solarbatterie funktioniert, wenn Sie darüber nachdenken, Ihrem Solarstromsystem einen Solarpanel-Energiespeicher hinzuzufügen.Da es wie eine große wiederaufladbare Batterie für Ihr Zuhause funktioniert, können Sie die überschüssige Solarenergie, die Ihre Solarmodule erzeugen, nutzen und haben so mehr Kontrolle darüber, wann und wie Sie Solarenergie nutzen.

Lithium-Ionen-Batterien sind die beliebteste Art von Solarbatterien und funktionieren durch eine chemische Reaktion, die Energie speichert und sie dann als elektrische Energie für die Nutzung in Ihrem Zuhause abgibt.Unabhängig davon, ob Sie sich für ein DC-gekoppeltes, AC-gekoppeltes oder Hybridsystem entscheiden, können Sie die Kapitalrendite Ihrer Solarstromanlage steigern, ohne auf das Netz angewiesen zu sein.