Speicherlösungen und Energiemanagement

Batteriespeicher sind die gängigste Lösung zur Speicherung von Solarstrom im Eigenheim. Sie ermöglichen es, den überschüssig erzeugten Strom der PV-Anlage für Zeiten zu speichern, in denen die Sonne nicht scheint oder der Energiebedarf höher ist als die aktuelle Produktion.

Vorteile von Batteriespeichern:

• Erhöhung des Eigenverbrauchs: Überschüssiger Solarstrom wird nicht ins Netz eingespeist, sondern gespeichert und bei Bedarf verwendet.
• Unabhängigkeit: Reduziert die Abhängigkeit von externen Energieversorgern und schützt vor Strompreiserhöhungen.
• Notstromversorgung: Bietet eine zuverlässige Energiequelle bei Stromausfällen.

Haupttypen von Batteriespeichern:

• Lithium-Ionen-Batterien: Diese sind am weitesten verbreitet aufgrund ihrer hohen Energiedichte, Effizienz und langen Lebensdauer. Sie eignen sich hervorragend für den Einsatz in PV-Systemen.
• Blei-Säure-Batterien: Ältere Technologie, die kostengünstiger, aber weniger effizient und umweltfreundlich ist als Lithium-Ionen-Batterien.
• Redox-Flow-Batterien: Bieten eine lange Lebensdauer und sind skalierbar, jedoch oft teurer und größer, was sie weniger geeignet für den Heimbereich macht.
• Salzwasserbatterien: Eine umweltfreundliche Alternative mit langer Lebensdauer, aber bisher noch wenig verbreitet.

Thermische Speicher speichern überschüssige Energie in Form von Wärme und sind besonders nützlich in Kombination mit Heizsystemen wie Wärmepumpen.

Vorteile:

• Effiziente Wärmeversorgung: Speichern Wärme für die spätere Nutzung in Heizung und Warmwasserbereitung. Leider fallen Sonnenscheindauer (Sommer) und Heizzeiten (Winter) deutlich auseinander, daher bessere Lösungen vorhanden sind.
• Integration mit PV: Überschüssiger PV-Strom kann zur Erzeugung und Speicherung von Wärme genutzt werden.

Haupttypen von thermischen Speichern:

• Warmwasserspeicher: Speicher für heißes Wasser, das zur Raumheizung oder für den Warmwasserbedarf verwendet wird.
• Latentwärmespeicher: Speichern Wärmeenergie in Phasenwechselmaterialien, die beim Wechsel zwischen fest und flüssig Energie speichern oder freisetzen.

Mechanische Speicher wie Pumpspeicherwerke oder Schwungräder speichern Energie in Form von potenzieller oder kinetischer Energie.

Vorteile:

• Langfristige Speicherung: Geeignet für die Speicherung großer Energiemengen.
• Hohe Kapazität: Effektiv für die Stabilisierung des Stromnetzes und größere Anlagen.

Haupttypen:

• Pumpspeicherwerke: Speichern Energie durch Pumpen von Wasser in ein höher gelegenes Reservoir und nutzen die Energie bei Bedarf durch Wasserkraft.
• Schwungradspeicher: Speichern Energie durch Rotation eines Schwungrads und setzen diese durch die kinetische Energie des Schwungrads frei.

Wasserstoffspeicher speichern Energie, indem sie überschüssigen Strom nutzen, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten (Elektrolyse). Der Wasserstoff kann dann als Brennstoff oder zur Rückverstromung genutzt werden.

Vorteile:

• Langfristige Speicherung: Ideal für die Speicherung großer Energiemengen über längere Zeiträume.
• Vielseitige Nutzung: Wasserstoff kann als Brennstoff für Fahrzeuge oder zur Rückverstromung verwendet werden.

Nachteile:

• Hohe Kosten: Aktuell noch teuer in der Herstellung und Speicherung.

Geringerer Wirkungsgrad: Verluste bei der Umwandlung in und aus Wasserstoff.

Energiemanagementsysteme überwachen und steuern den Energieverbrauch im Haushalt, um die Nutzung von PV-Strom zu maximieren und den Bedarf an externem Strom zu minimieren.

Funktionen eines EMS:

• Überwachung des Energieflusses: Erfasst und analysiert den Stromverbrauch und die Energieerzeugung.
• Optimierung des Eigenverbrauchs: Steuert den Energieverbrauch so, dass er mit der Solarstromerzeugung übereinstimmt.
• Integration von Speichern: Verwalten den Ladestand und die Entladung von Energiespeichern, um die Verfügbarkeit von Solarstrom zu maximieren.
• Verbindung mit Smart Home Geräten: Integrieren Smart Home Geräte und steuern deren Energieverbrauch basierend auf der Verfügbarkeit von Solarstrom.

Lastmanagement

Lastmanagementsysteme helfen, den Energieverbrauch so zu steuern, dass der Eigenverbrauch zu maximieren ist. Dazu gehören das zeitversetzte Laden von Elektrogeräten und die Priorisierung von Verbrauchern basierend auf der Verfügbarkeit von Solarstrom. Zunehmend können auch die Wettervorhersagen mit eingebunden werden.

Intelligente Steuerungssysteme

Diese Systeme können den Betrieb von Geräten wie Waschmaschinen, Geschirrspülern, Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen optimieren, um sie in Zeiten hoher Solarstromproduktion zu nutzen.

Beispiele:

• Zeitgesteuertes Laden: Elektrofahrzeuge werden bevorzugt tagsüber geladen, wenn die Sonne scheint und ausreichend Solarstrom zur Verfügung steht.
• Priorisierung von Geräten: Haushaltsgeräte werden so gesteuert, dass sie den erzeugten Solarstrom optimal nutzen

Dynamische Tarife

Moderne Energiemanagementsysteme können dynamische Stromtarife nutzen, bei denen der Strompreis variiert. Diese Systeme steuern den Energieverbrauch so, dass kostengünstiger Strom genutzt und teurer Strom vermieden wird.

Netzintegration

Durch intelligente Systeme können PV-Anlagen und Energiespeicher netzdienlich arbeiten, indem sie überschüssige Energie in das Netz einspeisen oder Energie aus dem Netz beziehen, wenn es ökonomisch sinnvoll ist.

Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen spielen eine zunehmend wichtige Rolle im Energiemanagement. Diese Technologien analysieren historische Daten und Vorhersagen zur Energieerzeugung und -nutzung, um den Energieverbrauch zu optimieren.

Vorteile von KI-gestütztem Energiemanagement:

• Prognose der Energieerzeugung: KI-Modelle können die zukünftige Solarstromproduktion basierend auf Wetterdaten vorhersagen.
• Optimierung des Energieverbrauchs: KI kann den Betrieb von Geräten so steuern, dass der Energieverbrauch optimiert und der Eigenverbrauch maximiert wird.
• Anpassungsfähigkeit: Systeme lernen aus dem Nutzerverhalten und passen sich dynamisch an sich ändernde Bedingungen an.