Auch im Jahr 2022 wird die PV-Speicherung noch das heißeste Thema sein, und die Notstromversorgung mit Batterien für Privathaushalte ist das am schnellsten wachsende Segment der Solarenergie. Dadurch entstehen neue Märkte und Möglichkeiten zur Erweiterung der Solarstromnachrüstung für große und kleine Haushalte sowie Unternehmen auf der ganzen Welt.Batterie-Backup für PrivathaushalteDie Sicherheit ist für jedes Solarhaus entscheidend, insbesondere bei Sturm oder anderen Notfällen. Anstatt überschüssige Solarenergie ins Netz einzuspeisen, könnten Sie sie für den Notfall in Batterien speichern. Doch wie lässt sich gespeicherte Solarenergie rentabel nutzen? Wir informieren Sie über Kosten und Rentabilität eines Heimspeichers und erläutern die wichtigsten Punkte beim Kauf des richtigen Speichers. Was ist ein Batteriespeichersystem für Privathaushalte? Wie funktioniert es? Ein Heimbatteriespeicher oder Photovoltaikspeicher ist eine sinnvolle Ergänzung zur Photovoltaikanlage, um die Vorteile einer Solaranlage zu nutzen und wird eine zunehmend wichtige Rolle bei der Beschleunigung des Ersatzes fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energien spielen. Die Solar-Heimbatterie speichert den aus Sonnenenergie erzeugten Strom und gibt ihn zum gewünschten Zeitpunkt an den Betreiber ab. Batterie-Notstrom ist eine umweltfreundliche und kostengünstige Alternative zu Gasgeneratoren. Wer mit einer Photovoltaikanlage selbst Strom produziert, stößt schnell an seine Grenzen. Mittags liefert die Anlage reichlich Solarstrom, nur ist dann niemand zu Hause, der ihn abnutzt. Abends hingegen wird reichlich Strom benötigt – doch dann scheint die Sonne nicht mehr. Um diese Versorgungslücke auszugleichen, wird der deutlich teurere Strom vom Netzbetreiber zugekauft. 
In dieser Situation ist eine Hausbatterie-Notstromversorgung nahezu unumgänglich. Dadurch steht der tagsüber nicht genutzte Strom auch abends und nachts zur Verfügung. Selbst erzeugter Strom steht somit rund um die Uhr und wetterunabhängig zur Verfügung. Die Nutzung des selbst produzierten Solarstroms erhöht sich so auf bis zu 80 %. Der Autarkiegrad, also der Anteil des Stromverbrauchs, der durch die Solaranlage gedeckt wird, steigt auf bis zu 60 %. Ein Batterie-Backup für den Hausgebrauch ist deutlich kleiner als ein Kühlschrank und kann im Hauswirtschaftsraum an der Wand montiert werden. Moderne Speichersysteme verfügen über eine hohe Intelligenz, die Wettervorhersagen und selbstlernende Algorithmen nutzt, um den Haushalt auf maximalen Eigenverbrauch zu trimmen. Energieunabhängigkeit war noch nie so einfach – selbst wenn das Haus an das Stromnetz angeschlossen bleibt. Lohnt sich ein Heimbatteriespeicher? Von welchen Faktoren hängt es ab? Ein Batteriespeicher für Privathaushalte ist notwendig, damit ein solarbetriebenes Haus auch bei Netzausfällen betriebsbereit bleibt und auch nachts funktioniert. Solarbatterien verbessern aber auch die Wirtschaftlichkeit des Systems, indem sie Solarstrom speichern, der sonst verlustreich ins Netz eingespeist würde, nur um ihn dann, wenn der Strom am teuersten ist, wieder einzusetzen. Ein Batteriespeicher schützt den Solaranlagenbesitzer vor Netzausfällen und schützt die Wirtschaftlichkeit des Systems vor Änderungen der Energiepreisstruktur. Ob sich eine Investition lohnt, hängt von mehreren Faktoren ab: Höhe der Investitionskosten. Je geringer die Kosten pro Kilowattstunde Kapazität sind, desto schneller amortisiert sich das Speichersystem. Lebensdauer desSolar-Heimbatterie Branchenüblich ist eine Herstellergarantie von 10 Jahren. Es wird jedoch von einer längeren Nutzungsdauer ausgegangen. Die meisten Solar-Heimbatterien mit Lithium-Ionen-Technologie funktionieren mindestens 20 Jahre zuverlässig. Anteil des selbst verbrauchten Stroms Je stärker ein Solarspeicher den Eigenverbrauch steigert, desto eher lohnt er sich. Stromkosten beim Bezug aus dem Netz Bei hohen Strompreisen sparen Besitzer von Photovoltaikanlagen durch den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms. Da in den nächsten Jahren mit weiter steigenden Strompreisen zu rechnen ist, halten viele Solarbatterien für eine sinnvolle Investition. Netzgebundene Tarife Je weniger Solaranlagenbesitzer pro Kilowattstunde erhalten, desto rentabler ist es für sie, den Strom zu speichern, anstatt ihn ins Netz einzuspeisen. In den letzten 20 Jahren sind die Netzanschlusstarife stetig gesunken und werden auch weiterhin sinken. Welche Arten von Heimbatterie-Energiespeichersystemen gibt es?? Heimbatterie-Backup-Systeme bieten zahlreiche Vorteile, darunter Ausfallsicherheit, Kosteneinsparungen und dezentrale Stromerzeugung (auch bekannt als „Heim-Energiesysteme“). Welche Kategorien von Solar-Heimbatterien gibt es? Wie wählen Sie die richtige aus? Funktionale Klassifizierung nach Backup-Funktion: 1. USV-Stromversorgung für zu Hause Dies ist ein industrieller Service für Notstromversorgung, den Krankenhäuser, Datenräume, Behörden oder das Militär üblicherweise für den kontinuierlichen Betrieb ihrer wichtigen und empfindlichen Geräte benötigen. Mit einer USV-Stromversorgung für Ihr Zuhause flackert das Licht bei einem Stromausfall möglicherweise nicht einmal. Die meisten Haushalte benötigen oder wollen für dieses Maß an Zuverlässigkeit nicht bezahlen – es sei denn, sie betreiben wichtige medizinische Geräte. 2. Unterbrechungsfreie Stromversorgung (Notstromversorgung für das gesamte Haus). Die nächste Stufe einer USV ist die sogenannte unterbrechungsfreie Stromversorgung (IPS). Eine IPS ermöglicht es Ihrem gesamten Haus, bei einem Netzausfall mit Solarenergie und Batterien weiter zu laufen. Allerdings wird es für kurze Zeit (ein paar Sekunden) dunkel oder grau, wenn das Backup-System eingreift. Möglicherweise müssen Sie Ihre blinkenden elektronischen Uhren neu einstellen, aber ansonsten können Sie alle Ihre Haushaltsgeräte wie gewohnt nutzen, solange die Batterien halten. 3. Notstromversorgung (teilweise Sicherung). Einige Notstromfunktionen aktivieren einen Notstromkreis, wenn sie einen Netzausfall feststellen. Dadurch können die an diesen Stromkreis angeschlossenen Geräte – typischerweise Kühlschränke, Lampen und einige Steckdosen – während des Stromausfalls den Betrieb der Batterien und/oder Photovoltaikmodule fortsetzen. Diese Art der Notstromversorgung dürfte weltweit die beliebteste, kostengünstigste und kostengünstigste Lösung für Haushalte sein, da die Versorgung eines ganzen Hauses mit einem Batteriespeicher diese schnell entlädt. 4. Teilweise netzunabhängiges Solar- und Speichersystem. Eine letzte Option, die interessant sein könnte, ist ein „teilweise netzunabhängiges System“. Dabei geht es darum, einen eigenen, vom Stromnetz unabhängigen Bereich des Hauses zu schaffen, der kontinuierlich über ein ausreichend großes Solar- und Batteriesystem versorgt wird, um sich selbst zu versorgen, ohne Strom aus dem Netz zu beziehen. So bleiben wichtige Haushaltskomponenten (Kühlschrank, Beleuchtung usw.) auch bei einem Netzausfall unterbrechungsfrei eingeschaltet. Da Solar und Batterien zudem so dimensioniert sind, dass sie dauerhaft ohne Netzanschluss laufen, muss kein Strom zugewiesen werden, es sei denn, zusätzliche Geräte werden an den netzunabhängigen Stromkreis angeschlossen. Klassifizierung aus der Batteriechemie-Technologie: Blei-Säure-Batterien als Batterie-Backup für Privathaushalte 
Blei-Säure-Batteriensind die ältesten wiederaufladbaren Batterien und die kostengünstigsten Batterien zur Energiespeicherung auf dem Markt. Sie kamen zu Beginn des letzten Jahrhunderts, im 20. Jahrhundert, auf den Markt und sind aufgrund ihrer Robustheit und niedrigen Kosten bis heute die bevorzugten Batterien in vielen Anwendungen. Ihre Hauptnachteile sind ihre geringe Energiedichte (sie sind schwer und sperrig) und ihre kurze Lebensdauer, da sie nicht viele Lade- und Entladezyklen vertragen. Blei-Säure-Batterien erfordern regelmäßige Wartung, um die Chemie in der Batterie auszugleichen, sodass sie aufgrund ihrer Eigenschaften für Entladungen mit mittlerer bis hoher Frequenz oder Anwendungen, die 10 Jahre oder länger dauern, ungeeignet sind. Sie haben außerdem den Nachteil einer geringen Entladetiefe, die im Extremfall typischerweise auf 80 % und im Normalbetrieb auf 20 % begrenzt ist, um eine längere Lebensdauer zu gewährleisten. Eine Überentladung schädigt die Elektroden der Batterie, was ihre Fähigkeit zur Energiespeicherung verringert und ihre Lebensdauer verkürzt. Blei-Säure-Batterien erfordern eine konstante Aufrechterhaltung ihres Ladezustands und sollten durch die Floating-Technik (Aufrechterhaltung der Ladung mit einem kleinen elektrischen Strom, der ausreicht, um den Selbstentladungseffekt aufzuheben) immer in ihrem maximalen Ladezustand gelagert werden. Diese Batterien gibt es in verschiedenen Ausführungen. Am gebräuchlichsten sind belüftete Batterien mit flüssigem Elektrolyt, ventilgeregelte Gelbatterien (VRLA) und Batterien mit in Glasfasermatten eingebettetem Elektrolyt (AGM – Absorbent Glass Mat), die im Vergleich zu Gelbatterien eine mittlere Leistung und geringere Kosten aufweisen. Ventilgeregelte Batterien sind praktisch versiegelt, was ein Auslaufen und Austrocknen des Elektrolyts verhindert. Das Ventil dient der Freisetzung von Gasen bei Überladung. Einige Blei-Säure-Batterien wurden für stationäre Industrieanwendungen entwickelt und vertragen tiefere Entladezyklen. Es gibt auch eine modernere Variante, die Blei-Kohle-Batterie. Kohlenstoffbasierte Materialien, die den Elektroden hinzugefügt werden, sorgen für höhere Lade- und Entladeströme, eine höhere Energiedichte und eine längere Lebensdauer. Ein Vorteil von Blei-Säure-Batterien (in allen Varianten) besteht darin, dass sie kein komplexes Lademanagementsystem benötigen (wie dies bei Lithium-Batterien der Fall ist, die wir als Nächstes sehen werden). Blei-Batterien fangen bei Überladung deutlich seltener Feuer und explodieren, da ihr Elektrolyt im Gegensatz zu Lithium-Batterien nicht entflammbar ist. Auch eine leichte Überladung ist bei diesen Batterietypen ungefährlich. Manche Laderegler verfügen sogar über eine Ausgleichsfunktion, die die Batterie bzw. den Batteriespeicher leicht überlädt, sodass alle Batterien den vollgeladenen Zustand erreichen. Während des Ausgleichsvorgangs wird die Spannung der Batterien, die schließlich vor den anderen vollständig aufgeladen werden, leicht erhöht, ohne dass ein Risiko besteht, während der Strom normal durch die Reihenschaltung der Elemente fließt. Somit können wir sagen, dass Bleibatterien die Fähigkeit zum natürlichen Ausgleich haben und kleine Ungleichgewichte zwischen den Batterien einer Batterie oder zwischen den Batterien einer Bank kein Risiko darstellen. Leistung:Der Wirkungsgrad von Blei-Säure-Batterien ist deutlich geringer als der von Lithium-Batterien. Obwohl der Wirkungsgrad von der Laderate abhängt, wird üblicherweise ein Roundtrip-Wirkungsgrad von 85 % angenommen. Speicherkapazität:Blei-Säure-Batterien gibt es in verschiedenen Spannungen und Größen, aber sie wiegen je nach Qualität der Batterie zwei- bis dreimal mehr pro kWh als Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Batteriekosten:Blei-Säure-Batterien sind 75 % günstiger als Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Lassen Sie sich jedoch nicht vom niedrigen Preis täuschen. Diese Batterien lassen sich nicht schnell laden oder entladen, haben eine deutlich kürzere Lebensdauer, verfügen über kein schützendes Batteriemanagementsystem und erfordern möglicherweise wöchentliche Wartung. Dies führt zu höheren Gesamtkosten pro Zyklus, als es zur Senkung der Stromkosten oder zur Versorgung von Hochleistungsgeräten sinnvoll wäre. Lithiumbatterien als Notstromversorgung für Privathaushalte 
Die derzeit kommerziell erfolgreichsten Batterien sind Lithium-Ionen-Batterien. Nachdem die Lithium-Ionen-Technologie bereits in tragbaren elektronischen Geräten eingesetzt wurde, hält sie auch in industriellen Anwendungen, Energiesystemen, Photovoltaik-Energiespeichern und Elektrofahrzeugen Einzug. Lithium-Ionen-BatterienÜbertreffen viele andere Akkutypen in vielerlei Hinsicht, darunter Energiespeicherkapazität, Anzahl der Arbeitszyklen, Ladegeschwindigkeit und Kosteneffizienz. Derzeit besteht lediglich ein Sicherheitsproblem: Brennbare Elektrolyte können bei hohen Temperaturen Feuer fangen, was den Einsatz elektronischer Steuerungs- und Überwachungssysteme erfordert. Lithium ist das leichteste aller Metalle, hat das höchste elektrochemische Potenzial und bietet höhere volumetrische und Massenenergiedichten als andere bekannte Batterietechnologien. Die Lithium-Ionen-Technologie hat die Nutzung von Energiespeichersystemen ermöglicht, die vor allem mit intermittierenden erneuerbaren Energiequellen (Sonne und Wind) in Verbindung stehen, und hat auch die Einführung von Elektrofahrzeugen vorangetrieben. Lithium-Ionen-Batterien, die in Stromversorgungssystemen und Elektrofahrzeugen verwendet werden, sind Flüssigbatterien. Diese Batterien verwenden die traditionelle Struktur einer elektrochemischen Batterie mit zwei Elektroden, die in eine flüssige Elektrolytlösung eingetaucht sind. Separatoren (poröse Isoliermaterialien) werden verwendet, um die Elektroden mechanisch zu trennen und gleichzeitig die freie Bewegung der Ionen durch den flüssigen Elektrolyten zu ermöglichen. Die Hauptfunktion eines Elektrolyten besteht darin, die Leitung von Ionenstrom (gebildet durch Ionen, Atome mit Elektronenüberschuss oder -mangel) zu ermöglichen, während er den Elektronendurchgang (wie in leitfähigen Materialien) verhindert. Der Ionenaustausch zwischen positiven und negativen Elektroden ist die Grundlage für die Funktion elektrochemischer Batterien. Die Forschung an Lithiumbatterien lässt sich bis in die 1970er Jahre zurückverfolgen. Etwa in den 1990er Jahren war die Technologie ausgereift und wurde kommerziell genutzt. Lithium-Polymer-Batterien (mit Polymerelektrolyten) werden heute in batteriebetriebenen Telefonen, Computern und verschiedenen Mobilgeräten verwendet und ersetzen ältere Nickel-Cadmium-Batterien, deren Hauptproblem der „Memory-Effekt“ ist, der die Speicherkapazität allmählich verringert. Dies geschieht, wenn die Batterie geladen wird, bevor sie vollständig entladen ist. Im Vergleich zu älteren Nickel-Cadmium-Batterien, insbesondere Blei-Säure-Batterien, haben Lithium-Ionen-Batterien eine höhere Energiedichte (speichern mehr Energie pro Volumen), einen niedrigeren Selbstentladungskoeffizienten und können mehr Lade- und Entladezyklen aushalten, was eine lange Lebensdauer bedeutet. Anfang der 2000er Jahre wurden Lithiumbatterien erstmals in der Automobilindustrie eingesetzt. Um 2010 gewannen Lithium-Ionen-Batterien an Bedeutung als Speicher für elektrische Energie in Wohngebäuden undgroß angelegte ESS-Systeme (Energiespeichersysteme), hauptsächlich aufgrund der weltweit zunehmenden Nutzung von Energiequellen. Intermittierende erneuerbare Energie (Solar- und Windenergie). Lithium-Ionen-Batterien können je nach Herstellungsverfahren unterschiedliche Leistungen, Lebensdauern und Kosten aufweisen. Es wurden verschiedene Materialien vorgeschlagen, hauptsächlich für Elektroden. Normalerweise besteht eine Lithiumbatterie aus einer metallischen Elektrode auf Lithiumbasis, die den Pluspol der Batterie bildet, und einer Kohlenstoffelektrode (Graphit), die den Minuspol bildet. Je nach verwendeter Technologie können lithiumbasierte Elektroden unterschiedliche Strukturen aufweisen. Die am häufigsten verwendeten Materialien für die Herstellung von Lithiumbatterien und die wichtigsten Eigenschaften dieser Batterien sind wie folgt: Lithium- und Kobaltoxide (LCO):Hohe spezifische Energie (Wh/kg), gute Speicherkapazität und zufriedenstellende Lebensdauer (Zyklenzahl), geeignet für elektronische Geräte, Nachteil ist die geringe spezifische Leistung (W/kg), was die Lade- und Entladegeschwindigkeit verringert; Lithium- und Manganoxide (LMO):ermöglichen hohe Lade- und Entladeströme bei geringer spezifischer Energie (Wh/kg), was die Speicherkapazität reduziert; Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt (NMC):Vereint die Eigenschaften von LCO- und LMO-Batterien. Darüber hinaus trägt der Nickelanteil in der Zusammensetzung zur Erhöhung der spezifischen Energie bei und sorgt so für eine höhere Speicherkapazität. Nickel, Mangan und Kobalt können je nach Anwendung in unterschiedlichen Anteilen eingesetzt werden (um die eine oder andere Komponente zu unterstützen). Insgesamt ergibt diese Kombination eine Batterie mit guter Leistung, guter Speicherkapazität, langer Lebensdauer und geringen Kosten. Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt (NMC):Vereint die Eigenschaften von LCO- und LMO-Batterien. Der Nickelanteil in der Batterie trägt zusätzlich zur Erhöhung der spezifischen Energie bei und sorgt so für eine höhere Speicherkapazität. Nickel, Mangan und Kobalt können je nach Anwendung in unterschiedlichen Anteilen eingesetzt werden (um die eine oder andere Eigenschaft zu begünstigen). Diese Kombination ergibt in der Regel eine Batterie mit guter Leistung, guter Speicherkapazität, langer Lebensdauer und moderaten Kosten. Dieser Batterietyp wird häufig in Elektrofahrzeugen eingesetzt und eignet sich auch für stationäre Energiespeichersysteme. Lithiumeisenphosphat (LFP):Die LFP-Kombination verleiht Batterien aufgrund ihrer guten thermischen Stabilität eine gute dynamische Leistung (Lade- und Entladegeschwindigkeit), eine längere Lebensdauer und erhöhte Sicherheit. Der Verzicht auf Nickel und Kobalt senkt die Kosten und erhöht die Verfügbarkeit dieser Batterien für die Massenproduktion. Obwohl ihre Speicherkapazität nicht die höchste ist, wird sie von Herstellern von Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen aufgrund ihrer vielen vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere der niedrigen Kosten und der hohen Robustheit, eingesetzt. Lithium und Titan (LTO):Der Name bezieht sich auf Batterien, bei denen Titan und Lithium in einer der Elektroden anstelle von Kohlenstoff verwendet werden, während die zweite Elektrode die gleiche ist wie bei einem der anderen Typen (z. B. NMC – Lithium, Mangan und Kobalt). Trotz der geringen spezifischen Energie (die sich in einer geringeren Speicherkapazität niederschlägt) bietet diese Kombination gute dynamische Eigenschaften, hohe Sicherheit und eine deutlich längere Lebensdauer. Batterien dieses Typs können mehr als 10.000 Betriebszyklen bei 100 % Entladetiefe bewältigen, während andere Lithiumbatterietypen etwa 2.000 Zyklen bewältigen. LiFePO4-Batterien übertreffen Blei-Säure-Batterien durch extrem hohe Zyklenfestigkeit, maximale Energiedichte und minimales Gewicht. Bei regelmäßiger Entladung von 50 % Entladetiefe und anschließender Vollladung erreicht die LiFePO4-Batterie bis zu 6.500 Ladezyklen. Die Mehrinvestition zahlt sich also langfristig aus, und das Preis-Leistungs-Verhältnis bleibt unschlagbar. Sie sind die bevorzugte Wahl für den Dauereinsatz als Solarbatterien. Leistung:Das Laden und Entladen der Batterie hat eine Gesamtzykluseffizienz von 98 %, wobei das schnelle Laden und Entladen in Zeiträumen von weniger als 2 Stunden erfolgt – und bei verkürzter Lebensdauer sogar noch schneller. Speicherkapazität: Ein Lithium-Eisenphosphat-Akkupack kann über 18 kWh haben, benötigt weniger Platz und wiegt weniger als ein Blei-Säure-Akku mit der gleichen Kapazität. Batteriekosten: Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind tendenziell teurer als Blei-Säure-Batterien, weisen aber aufgrund der längeren Lebensdauer in der Regel geringere Zykluskosten auf
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