Viele Menschen sind sich bewusst, dass Heimspeicherbatterien die Fähigkeit besitzen, elektrische Energie zu speichern. Dennoch scheint nur wenigen das genaue Funktionsprinzip vertraut zu sein. Auch jene, die darüber nachdenken, Heimspeicherbatterien zu installieren, sind oft besorgt über die Vor- und Nachteile dieser Systeme. In diesem Artikel werden wir verständlich erläutern, wie Heimspeicherbatterien funktionieren, welche verschiedenen Arten es gibt und welche Vor- und Nachteile sie bieten.

Was ist eine Heimspeicherbatterie?

Eine Heimspeicherbatterie ist ein Gerät, das elektrische Energie speichern kann, um sie später bei Bedarf zur Verfügung zu stellen. Diese Art von Batterien, die nicht nur Energie abgeben (entladen), sondern auch wieder aufgeladen und wiederverwendet werden können, werden als “Sekundärbatterien” bezeichnet.

Sekundärbatterien sind in verschiedenen Bereichen allgegenwärtig. Dazu gehören Akkus für Smartphones, Laptops, Digitalkameras und sogar Batterien für Autos und Motorräder. Selbst wenn diese Batterien entladen sind, können sie durch Aufladen erneut verwendet werden.

Ein Heimspeicherbatterie-System setzt sich aus einem Energiespeicher, einem Wechselrichter, einer Fernsteuerung und anderen Komponenten zusammen. Es existieren unterschiedliche Typen von Heimspeicherbatterien, und die Auswahl sollte an die individuellen Bedürfnisse des Haushalts und die Art des Stromverbrauchs angepasst werden. Die verschiedenen Typen und ihre Auswahlkriterien werden später im Detail erläutert.

“Zwei Arten von Strom”, die in Heimspeicherbatterien gespeichert werden können

Der in Heimspeicherbatterien gespeicherte Strom kann grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Strom, der von Energieversorgern bezogen wird, und Strom, der durch die Nutzung von Solaranlagen erzeugt wird.

Beim Bezug von Strom von einem Energieversorger wird der Preis pro Einheit vom Versorger festgelegt. Wenn beispielsweise ein Haushalt über eine Wärmepumpe verfügt und einen Tarif mit günstigen Nachtstrompreisen abschließt, kann der erzeugte Strom nachts in einer Heimspeicherbatterie gespeichert und tagsüber genutzt werden, wenn der Preis pro Einheit höher ist. Dies ermöglicht Einsparungen bei den Stromkosten. Zusätzlich bietet die Möglichkeit, eine gewisse Menge Strom als Notvorrat in der Batterie zu speichern, Schutz in Katastrophensituationen.

Die Erzeugung von Strom aus Photovoltaikanlagen erfordert zwar anfängliche Investitions- und Wartungskosten, ist jedoch umweltfreundlich, da sie keine CO2-Emissionen verursacht und langfristig betrachtet wirtschaftlich ist. In jüngster Zeit sind die Stromkosten erheblich angestiegen, was den wirtschaftlichen Nutzen noch deutlicher macht.

Heimspeicherbatterien machen die Nutzung von durch Solarenergie erzeugtem Strom noch wirtschaftlicher. Obwohl Solaranlagen Strom erzeugen können, haben sie keine Möglichkeit zur Speicherung. Durch die Installation einer Heimspeicherbatterie kann überschüssiger erzeugter Strom gespeichert und in den Stunden ohne Sonneneinstrahlung oder bei schlechtem Wetter genutzt werden.

Selbstverständlich erweisen sich Heimspeicherbatterien auch als hervorragende Maßnahme zum Schutz vor Katastrophen. Im Falle eines Stromausfalls, bei dem das öffentliche Stromnetz nicht mehr liefert, können Sie mithilfe von Solarenergie Strom erzeugen und in den Heimspeicherbatterien speichern. Auf diese Weise steht Ihnen Strom rund um die Uhr zur Verfügung.

Durch die geschickte Kombination von Heimspeicherbatterien und Solarstromerzeugung kann der erzeugte Strom effizienter genutzt werden. Heimspeicherbatterien verleihen nicht nur ein Gefühl der Sicherheit in Bezug auf Katastrophenvorsorge, sondern unterstützen auch einen umweltfreundlichen Lebensstil.

Des Weiteren gibt es eine Methode, die es ermöglicht, Elektrofahrzeuge (BEVs) durch Heimspeicherbatterien zu ergänzen

Mit dem sogenannten “V2H (Vehicle to Home)”-System können die leistungsstarken Batterien von Elektrofahrzeugen und Plug-in-Hybridfahrzeugen (PHEVs) für den Heimgebrauch genutzt werden.

Wie der Name “V2H” schon andeutet, handelt es sich um ein System, das darauf abzielt, die in BEVs und PHEVs gespeicherte Elektrizität effektiv zu Hause einzusetzen.

In den letzten Jahren haben die in Elektroautos und Plug-in-Hybridfahrzeugen eingebauten Batterien eine ausreichende Kapazität erreicht, um auch für Langstreckenfahrten über Hunderte von Kilometern genutzt zu werden. Es wäre jedoch eine Verschwendung, diese große Batteriekapazität ungenutzt zu lassen, wenn das Fahrzeug nicht in Betrieb ist.

V2H nutzt den “mottainai”-Effekt effektiv aus. Durch die Einführung von V2H wird es möglich, die großen Akkus von Elektrofahrzeugen (EVs) und Plug-in-Hybridfahrzeugen (PHEVs) mit einer Kapazität, die das Mehrfache bis Zehnfache herkömmlicher Batterien beträgt, als Stromquelle für den Haushalt zu nutzen. Zusätzlich bietet V2H eine doppelte Ladegeschwindigkeit, was bedeutet, dass BEVs und PHEVs in kürzerer Zeit aufgeladen werden können.

Vier Schlüsselbegriffe zur besseren Verständlichkeit von Heimspeicherbatterien

Beim Erwägen eines Produkts aus dem Bereich der Heimspeicherbatterien können Ihnen womöglich einige unbekannte Begriffe begegnen. Im Folgenden erläutern wir die essentiellen Begriffe, die Ihnen beim Verständnis von Akkus für den Hausgebrauch helfen können: “Power Conditioner” und “Lithium-Ionen-Akku”, den Unterschied zwischen “Kapazität” und “Leistung” sowie den Unterschied zwischen “Volllast” und “spezifischer Last”.

Was versteht man unter einem “Power Conditioner”?

Der Ausdruck “Power Conditioner” ist von entscheidender Bedeutung, wenn es um Heimspeicherbatterien geht. Tatsächlich reicht allein ein Akku nicht aus, um Haushaltsstrom zu erzeugen.

Ein Power Conditioner ist ein Gerät, das den Strom entweder von “Gleichstrom in Wechselstrom” oder von “Wechselstrom in Gleichstrom” umwandelt und wird oft auch als “Wechselrichter” bezeichnet.

Der Strom, der in den Akku geladen wird, ist “Gleichstrom”, während der Strom im Haushalt in Form von “Wechselstrom” vorliegt und daher nicht direkt genutzt werden kann. Ein Wechselrichter ist somit unerlässlich, da er die Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom ermöglicht. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass bei diesem Umwandlungsprozess ein gewisser Prozentsatz der elektrischen Energie verloren geht, was die verfügbare Strommenge entsprechend reduziert.

Was ist ein “Lithium-Ionen-Akku”?

Lithium-Ionen-Akkus stellen derzeit die bevorzugte Akku-Variante für den Heimspeicherbereich dar. Sie speichern und liefern Strom, indem Lithium-Ionen zwischen positiven und negativen Elektroden bewegt werden. Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich durch ihre Kompaktheit, hohe Leistungsfähigkeit und lange Lebensdauer aus.

Lithium-Ionen-Akkus finden vielfache Anwendungsbereiche, darunter auch in Elektrofahrzeugen, Plug-in-Hybridfahrzeugen und Smartphones.

Was ist der Unterschied zwischen “Kapazität (kWh)” und “Leistung (kW)”?

Eines der entscheidenden Kriterien bei der Auswahl einer Heimspeicherbatterie ist die “Kapazität” und “Leistung” des Akkus. Diese Begriffe tauchen oft in Akku-Katalogen auf, aber viele Menschen verstehen die Unterschiede zwischen ihnen nicht immer klar. Daher möchte ich die Bedeutung von “Kapazität” und “Leistung” einer Heimspeichers anhand der obigen Abbildung erläutern.

Wenn wir dies mit einem Wassertank vergleichen, entspricht die “Kapazität” der Heimspeicherbatterie dem Volumen des Tanks. Man kann es auch als Speicherkapazität bezeichnen. Je größer das Volumen des Tanks ist, desto mehr Wasser kann er aufnehmen. Ähnlich verhält es sich mit der “Kapazität” einer Heimspeicherbatterie: Je größer sie ist, desto mehr Strom kann gespeichert werden.

Die “Leistung” eines Heimspeichers hingegen bezieht sich auf die Energiemenge, die der Heimspeicher sofort liefern kann. Je höher die Leistung der Heimspeicherbatterie ist, desto mehr elektrische Geräte können gleichzeitig mit Strom versorgt werden. In der obigen Abbildung entspricht die “Leistung” der Größe des Wasserhahns, und je größer die “Leistung” ist, desto mehr Wasser kann aus dem Tank entnommen werden.

Was ist der Unterschied zwischen “Vollast” und “spezifischer Last”?

Der Unterschied zwischen “Volllast” und “spezifischer Last” liegt in der Art und Weise, wie Strom bei einem Stromausfall von Heimspeicherbatterien geliefert wird, wie sie in Haushaltskatalogen angegeben sind.

Was ist eine “Volllast”-Heimspeicherbatterie?

Die Bezeichnung “Volllast” bedeutet, dass die Batterie in der Lage ist, im Falle eines Stromausfalls den gesamten Strombedarf im Haushalt zu decken. Dies schließt sogar 200-V-Geräte wie Induktionskochfelder und Klimaanlagen mit ein. Um den gesamten Haushalt mit Strom zu versorgen, muss die Kapazität der Batterie zwangsläufig groß sein. Beachten Sie jedoch, dass die tatsächliche Menge an nutzbarem Strom von der maximalen Leistung der Batterie und den Anforderungen der Geräte abhängt, insbesondere in Bezug auf Klimaanlagen.

Was ist eine Heimspeicherbatterie mit “spezifischer Last”?

Im Gegensatz dazu versorgt eine Batterie mit “spezifischer Last” im Falle eines Stromausfalls nur einen bestimmten Raum oder Bereich im Haus mit 100 V Strom. Die genaue Anzahl der Stromkreise und die Stromstärke hängen vom Produkt und Hersteller ab, aber typischerweise können etwa 1-2 Stromkreise mit 15-20A Strom versorgt werden. Dies ermöglicht es, im Falle eines Stromausfalls nur die essentiellen Bereiche oder Geräte mit Strom zu versorgen, die dringend benötigt werden.

Berücksichtigen Sie die Beziehung zu anderen Einrichtungen. 4 Arten von Heimspeicherbatterien

Heimspeicherbatterien werden häufig in Kombination mit Anlagen wie der Solarstromerzeugung und V2H eingesetzt. Der Mechanismus unterscheidet sich je nach der Art der Anlage, mit der sie kombiniert wird, und auch die Art der Installation ist unterschiedlich. Im Folgenden werden vier Arten von Heimspeicherbatterien erläutert.

1. Ein-Funktions-Typ

Die Batterie für den Hausgebrauch wird hauptsächlich als “Ein-Funktions-Typ” bezeichnet.

Bei einem Batterie vom “Ein-Funktions-Typ” arbeitet der mit dem Heimspeicher verbundene Wechselrichter ausschließlich mit der Heimspeicherbatterie.

Dies mag auf den ersten Blick selbstverständlich erscheinen, hat jedoch eine entscheidende Bedeutung, insbesondere im Zusammenhang mit der Solarenergieerzeugung. Bei einem “Ein-Funktions-Typ” ist zusätzlich ein Leistungsregler für die Solarstromerzeugung erforderlich.

Mit anderen Worten bedeutet dies, dass bei der gemeinsamen Nutzung von Heimspeicherbatterien und Photovoltaikanlagen jedes System separat konfiguriert wird.

Der Vorteil des “Ein-Funktions-Typs” liegt in seiner einfachen Installation, auch wenn die Hersteller der Solaranlage und der Batterie unterschiedlich sind. Darüber hinaus wird dieser Typ oft gewählt, wenn zuerst die Solaranlage installiert wird und die Heimspeicherbatterie später hinzugefügt wird. Dies kann zu niedrigeren Installationskosten führen im Vergleich zum “Hybridtyp”, wie unten beschrieben.

Allerdings weist der “Ein-Funktions-Typ” den Nachteil auf, dass die Leistungsverluste bei der Umwandlung von Energie zunehmen, da der Strom bei der Speicherung von Solarenergie in der Heimspeicherbatterie zweimal den Leistungsconditioner durchläuft (DC → AC → DC).

Außerdem ist zu beachten, dass für die Installation von zwei Klimageräten zusätzlicher Platz erforderlich ist. Dies kann dazu führen, dass der Einbau in Häusern mit begrenztem Platzangebot problematisch ist.

Einige Hersteller bieten Hybrid-Batterien an, die sowohl volllastfähige als auch spezifisch lastfähige Funktionen kombinieren. Bei der Auswahl ist es ratsam, Ihre Prioritäten sorgfältig zu berücksichtigen, wie beispielsweise die Anpassung an die Installationsbedingungen in Ihrem Haus, Ihren Lebensstil und Ihre Ziele für die Nutzung der Batterie.

2. Hybridtyp

Eine weitere Möglichkeit zur Nutzung von Heimspeicherbatterien im Haushalt ist der “Hybridtyp”.

Beim “Hybridtyp” gibt es eine wesentliche Unterscheidung in der Struktur des Wechselrichters. Dieser Typ zeichnet sich dadurch aus, dass er sowohl die Solarstromerzeugung als auch die Batterie in einer Einheit betreiben kann.

Der Vorteil des “Hybridtyps” besteht darin, dass er die Verluste bei der Stromumwandlung minimieren kann. Der von Photovoltaik erzeugte Strom kann direkt als Gleichstrom in der Batterie gespeichert werden, ohne zuvor in Wechselstrom umgewandelt zu werden. Der “Hybridtyp” wird besonders für diejenigen empfohlen, die die Stromeffizienz verbessern möchten, indem sie die Umwandlungsverluste so weit wie möglich reduzieren.

Auf der anderen Seite kann der “Hybridtyp” auch teurer sein als der “Ein-Funktions-Typ”. Bei der Integration einer Batterie in ein bereits bestehendes Haus mit einer Solaranlage kann die Einführung eines “Hybridtyps” je nach den Gegebenheiten kompliziert sein. Daher ist es ratsam, dies im Voraus mit dem Vertriebs- oder Bauunternehmen zu klären.

3. Multifunktionaler Typ

Der dritte Typ ist der “multifunktionale Typ”, der die Solarstromerzeugung, der Batterie und V2H (Vehicle-to-Home) mit einem einzigen Wechselrichter steuert.

Obwohl es noch nicht viele Produkte dieses Typs gibt, ist ein Volllastprodukt, das von Nichicon entwickelt wurde und auch als “tribrid type” bezeichnet wird, auf den Markt gekommen.

4. Eigenständiger Typ

Der letzte Typ, den wir vorstellen möchten, ist der “Eigenständige Typ”, der nicht mit dem Energieversorgungsnetz verbunden ist.

Diese Typen ähneln den im Freien verwendeten tragbaren Akkus, sind jedoch in erster Linie für den Innenbereich konzipiert und verfügen oft über eine größere Kapazität im Vergleich zu tragbaren Akkus. Dennoch ist die wieder aufladbare Kapazität im Vergleich zu den zuvor erwähnten “Ein-Funktions-Typen” und “Multi-Funktions-Typen” begrenzter.

Der Vorteil besteht darin, dass sie keine umfangreichen Installationsarbeiten erfordern, da sie einfach an eine herkömmliche Haushaltssteckdose angeschlossen und aufgeladen werden können. Dadurch sind sie ideal für den Einsatz in Wohnungen geeignet. Im Grunde werden sie verwendet, indem die gewünschten elektrischen Geräte einfach in die Steckdose am Hauptteil der Heimspeicherbatterien eingesteckt werden.

Es gibt zwei Hauptvorteile im Zusammenhang mit Heimspeicherbatterien.

Die Nutzung einer Heimspeicherbatterie bietet zwei signifikante Vorzüge. Im Folgenden erläutern wir diese Vorteile, die sowohl im alltäglichen Gebrauch als auch in Notsituationen wie Stromausfällen von Nutzen sind.

Vorteil 1: Erhalt der Nutzung elektrischer Geräte während Katastrophen oder Stromausfällen.

In den vergangenen Jahren ereigneten sich nahezu jährlich große Taifune und andere Naturkatastrophen. Dies führte oft zu Fragen wie: “Wie kann ich meine Geräte nutzen, wenn der Strom ausfällt?” oder “Was tue ich, wenn der Stromausfall länger anhält?”

Eine Heimspeicherbatterie kann in solchen Fällen als eine lebenswichtige Notstromquelle dienen. Mit einem leistungsstarken Heimspeicher können Sie während eines Stromausfalls weiterhin Ihr Smartphone, Ihre Beleuchtung, Ihre Klimaanlage, Ihren Kühlschrank und andere Geräte betreiben. So sind Sie für Notfälle gerüstet und können beruhigt sein.

Vorteil 2: Kostenersparnis bei der Stromnutzung

Der Anstieg der Stromrechnungen ist heutzutage ein viel diskutiertes Thema. Hinzu kommt, dass die Brennstoffpreise aufgrund von Faktoren wie geopolitischen Unsicherheiten weiter steigen. Infolgedessen suchen viele Menschen nach Möglichkeiten, Geld bei ihren Stromkosten zu sparen.

Wenn Sie beispielsweise über eine EcoCute-Anlage verfügen und einen Tarif mit günstigen Nachtstrompreisen abonniert haben, können Sie diesen preiswerten Nachtstrom in Ihrem Heimspeicher speichern und tagsüber im Haus verwenden. Diese Differenz führt zu Einsparungen bei Ihrer Stromrechnung.

Zusätzlich ermöglicht die Kombination von Solarstromerzeugung und Heimspeicherbatterien eine effizientere Nutzung des vor Ort erzeugten Stroms. Durch die Speicherung des tagsüber erzeugten Solarstroms in einem Heimspeicher und dessen Verwendung in den Abendstunden kann der Bezug von Strom vom Energieversorger reduziert werden. Dies trägt dazu bei, die Kosten für bezogenen Strom zu senken.

Heimspeicherbatterien weisen eine begrenzte Anzahl von Lade- und Entladezyklen auf.

In Haushalts-Heimspeicherbatterien, die Lithium-Ionen-Technologie verwenden, existiert eine Obergrenze für die Anzahl der Lade- und Entladezyklen. Diese Zyklenzahl gibt an, wie oft die Batterie von 0 % auf 100 % geladen und anschließend entladen werden kann.

Die genaue Anzahl der Zyklen variiert abhängig vom Hersteller und der spezifischen Ausstattung und reicht oft von 6.000 bis 10.000 oder sogar mehr. Zudem bieten viele Hersteller oder Geräte oftmals Garantiesysteme, die eine gewisse Kapazität über einen festgelegten Zeitraum gewährleisten. Es ist daher ratsam, sich vor dem Kauf über diese Details zu informieren.

Umwandlungsverluste bei Batterien beachten

Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass bei der Verwendung von Akkus während des Ladevorgangs (Wechselstrom → Gleichstrom) oder des Entladevorgangs (Gleichstrom → Wechselstrom) in einem Stromversorgungssystem zwangsläufig Umwandlungsverluste auftreten. Diese Verluste treten sowohl beim Laden als auch beim Entladen von Strom auf.

Wenn beispielsweise der Umwandlungswirkungsgrad bei 90 % liegt, beträgt der Gesamtwirkungsgrad während des Lade- und Entladevorgangs 81 %. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass von 100 kWh Strom, den Sie in Heimspeicherbatterien laden und anschließend entladen und nutzen möchten, nur 81 kWh tatsächlich nutzbar sind. Es ist wichtig zu bedenken, dass nicht der gesamte geladene Strom zu 100 % nutzbar ist.

Heimspeicherbatterien sind äußerst vielseitig und sowohl im täglichen Gebrauch als auch in Notfällen äußerst nützlich.

Diese Heimspeicherbatterien können in Verbindung mit Solarstromerzeugung genutzt werden, um den erzeugten Strom auch dann zu verwenden, wenn es draußen dunkel ist oder das Wetter schlecht ist. Darüber hinaus dienen sie als zuverlässige Notstromquelle, die im Falle eines Stromausfalls einspringt.

Trotz dieser Vorzüge gibt es auch einige Nachteile, insbesondere die anfänglich hohen Anschaffungskosten. Dennoch gibt es Möglichkeiten, diese Kosten zu minimieren, indem man lokale Regierungs-Subventionen, Leasing-Optionen oder PPA-Dienste (Power Purchase Agreements) ohne anfängliche Kosten in Anspruch nimmt. Wählen Sie eine Heimspeicherbatterie, welche zu Ihrem Lebensstil passt, und genießen Sie so ein sicheres und umweltfreundliches Leben mit Strom.