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Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) erzeugen nicht zu jeder Tageszeit elektrische Energie. Daher ist es sinnvoll, überschüssig erzeugte elektrische Energie in einem Batteriespeicher (Stromspeicher) für den späteren Gebrauch zu speichern. Dies kann in einem lokalen Batteriespeicher nahe der PV-Anlage erfolgen oder in einem Batteriespeicher eines sogenannten Cloud-Anbieters.

Funktionsweise Batterien

Das Speichern der elektrischen Energie in einer Batterie geschieht über eine elektrochemische Reaktion, d.h. die elektrische wird in chemische Energie umgewandelt und bei Bedarf wieder in elektrische Energie transformiert. Zum Einsatz kommen Lithium-Ionen-Batterien oder Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Beide Technologien besitzen einen Wirkungsgrad von etwa 95 Prozent. Aufgrund der chemischen Reaktionen entstehen allerdings in Batterien Abnutzungen, insbesondere bei den Elektroden, dem Elektrolyt und Separator. Dies führt dazu, dass ein Stromspeicher zwar mehrere tausendmal, aber nicht unendlich oft, mit Gleichstrom ge- und entladen werden kann.

Speicherkapazität

Die Speicherkapazität von Batteriespeichern bei Einfamilienhäusern beträgt z.B. 10 kWh. Die Speicher sind skalierbar, das bedeutet, sie sind über zusätzliche Speichermodule erweiterbar. Allerdings muss der Batteriespeicher mit dem Wechselrichter der PV-Anlage zusammenarbeiten können und für eine Erweiterung geeignet sein. Die Wirtschaftlichkeit eines Stromspeichers hängt von der Auslegung, dem Verbrauchsverhalten und vom Strompreis des Energieversorgers und Netzbetreibers ab. Das Gleiche gilt ebenso für die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage. 

Technische Komponenten

Ein Batteriespeicher benötigt verschiedene technische Komponenten wie Wechselrichter, Batterieladegeräte und Kommunikationsschnittstellen: Der Wechselrichter wandelt den über Photovoltaik gewonnenen Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der im Haushalt verbraucht oder ins Netz eingespeist werden kann. Ein Hybridwechselrichter besteht aus einem üblichen Wechselrichter und einem Batterieladegerät, das den Batteriespeicher mit Gleichstrom lädt. Zeitgemäße Batteriespeicher besitzen zudem Kommunikationsschnittstellen zu Wechselrichtern, PC oder Internet-Routern. Dadurch ist einerseits eine Fernwartung möglich, andererseits können die Daten, wie Ertrag und Verbrauch, angezeigt werden.

Standort von Speichern

Als Standort für einen Batteriespeicher bietet sich ein Raum an, der gut temperiert, nicht zu kühl und nicht zu warm ist. Ferner muss der Raum trocken und gut belüftet sein. Leicht entzündliche oder explosive Materialien dürfen dort nicht gelagert werden. Es gelten die Herstellerangaben.

Elektrofahrzeuge als Batteriespeicher 

Auch die Batteriespeicher von Elektrofahrzeugen lassen sich als Speichererweiterung nutzen. Damit das geht, müssen die Ladestation und das Fahrzeug dafür ausgelegt sein. 

Die Batterie eines E-Autos speichert Gleichstrom. Beim herkömmlichen AC-Laden, also dem Aufladen mit Strom aus der Steckdose, wird der Wechselstrom aus dem Netz über den On-Board-Charger im Fahrzeug umgewandelt. Möchte man den im Fahrzeug gespeicherten Strom wieder entnehmen, spricht man vom bidirektionalen Laden, bei dem der Strom aus dem E-Auto entweder in den Haushalt fließt (Vehicle-to-Home, kurz V2H) oder ins öffentliche Stromnetz Netz eingespeist wird (Vehicle-to Grid, kurz V2G). 

DC-Wallbox

Üblicherweise ist in bidirektionalen Systemen eine DC-Wallbox installiert (Stand 2025). Diese übernimmt die Umwandlung des Wechselstroms aus dem Netz zu Gleichstrom und speist damit die Fahrzeugbatterie – die Umwandlung des Stroms findet dann also nicht im Fahrzeug, sondern in der DC-Wallbox statt. Beim Entladen des Stroms aus dem Fahrzeug in den Haushalt wird der gespeicherte Gleichstrom in die Box zurückgeleitet. Er wird dann entweder direkt dort oder – das ist zum heutigen Zeitpunkt üblicher – in einem externen Hybridwechselrichter zu nutzbarem Wechselstrom umgeformt. Ist eine PV-Anlage installiert, übernimmt der ohnehin notwendige Hybridwechselrichter des PV-Systems die Stromumwandlung. Welche Komponente den eigentlichen Wechselstrom-Wandler enthält, hängt von der Systemarchitektur ab.

Hinweisschilder

PV-Anlagen mit Batteriespeichern müssen mit Hinweisschildern gekennzeichnet werden, damit sofort erkennbar ist, dass eine Batterie Gleichstrom speichert. Vorgabe dafür ist die DIN VDE 0100-712:2016-10 Errichten von Niederspannungsanlagen, Teil 7-712: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Photovoltaik-(PV)-Stromversorgungssysteme. Sie fordert eine Kennzeichnung am Einspeisepunkt, also dort, wo der gewonnene Strom ins Hausstromnetz eingespeist wird, am Stromzähler und am Stromkreisverteiler, wo die Wechselrichter platziert sind.

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