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Photovoltaikanlagen haben bei allen Vorzügen einen schwerwiegenden Nachteil. Ihre Stromproduktion ist sehr ungleichmäßig. Sie schwankt sehr stark im Tagesverlauf, mit den Jahreszeiten, abhängig vom Wetter usw. In der Regel ist die Produktion besonders hoch bei geringem Bedarf, nämlich um die Mittagszeit und umgekehrt produziert die Solaranlage nach Sonnenuntergang keinen Strom. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines Photovoltaik Akkus als Stromspeicher, zumindest wenn die ganze Anlage weitestgehend autark sein soll. Für einen solchen Photovoltaik Akku stehen, genau wie für andere Akkus auch, im Wesentlichen Blei- und Lithiumionen-Akkus zur Verfügung. Beide unterscheiden sich unter anderem in ihrem Funktionsprinzip.
Blei-Akku als Solarbatterie
In Blei-Akkus reagiert das Blei beim Laden mit der im Akku enthaltenen Schwefelsäure unter dem Einfluss des elektrischen Ladestromes unter anderem zu Bleioxiden und Bleisulfaten, beim Entladen verläuft der Prozess umgekehrt unter Abgabe elektrischer Energie. Ein angeschlossener Verbraucher beschleunigt diesen Vorgang, welcher aber auch ohne Verbraucher abläuft. Das ist durchaus unerwünscht, man spricht von Selbstentladung. Bleibatterien, ausgeführt als Blei-Säure-Akku oder neuerdings als die etwas teureren, aber wartungsärmeren Blei-Gel-Akkus, werden schon sehr lange eingesetzt, z.B. in Form von Autobatterien. Entsprechend ausgereift und bewährt ist die Technologie.
Lithiumionen Akkus als Solarbatterie
Lithiumionen-Akkus gibt es erst seit etwa 20 Jahren. Sie speichern den zugeführten Ladestrom in Form von Elektronen, die vom Lithiumatom eingefangen und „eingelagert“ werden. Obwohl das Lithiumatom sich durch die zusätzlichen Elektronen von seinem ursprünglichen Zustand unterscheidet (es handelt sich nunmehr um Lithium-Ionen), ist diese Anordnung sehr stabil. Den Effekt der Selbstentladung gibt es praktisch nicht. Erst ein angeschlossener Verbraucher saugt die eingelagerten Elektronen wieder ab, sie können nur durch Anlegen des Ladestromes erneut zugeführt werden.
Für Lithium-Ionen Akkus liegen noch keine so umfangreichen Erfahrungswerte wie für Blei-Akkus vor. Es gibt derzeit Versuche, Lithiumionen-Akkus künstlich altern zu lassen und so zu zuverlässigen Aussagen zu ihrer Lebensdauer und zu ihrem Verhalten und ihren Leistungsdaten bei höherem Alter zu gelangen. Eine ähnlich hohe Lebensdauer wie die der anderen Komponenten der Photovoltaikanlage können Lithiumionen-Akkus derzeit aber nicht garantieren. Dennoch sind Lithiumionen-Akkus die modernere und leistungsmäßig überlegene Technologie. Die Zahl der Vollzyklen, d.h. die Anzahl der Lade- und Entladevorgänge, ist bei Lithiumionen-Akkus mit etwa 7.000 wesentlich höher als bei Blei-Akkus, die es nur auf ca. 3.000 Vollzyklen bringen.
Fazit zu Photovoltaik-Akkus
Blei-Akkus vertragen Tiefenentladungen schlechter als Lithium-Ionen Akkus. Man kann sie nur bis zu 80% ihrer Speicherkapazität entladen, während es eine derartige Begrenzung bei den Lithiumionen-Akkus praktisch nicht gibt. Das bedeutet, falls der Betreiber einer Solaranlage einen Photovoltaik Akku installieren will und eine Speicherkapazität von 10 Kilowattstunden wünscht, so muss er im Falle eines Blei-Akkus 12,5 Kilowattstunden speichern können, weil er ja nur 80% davon verfügbar sind. Entsprechend größer und teurer wird der Speicher, womit sich der Preisvorteil relativiert.
Jeder Lade- und Entladevorgang ist mit Verlusten verbunden. Die Höhe dieser Verluste wird im Wirkungsgrad erfasst. Auch hier sind die Lithiumionen-Akkus mit bis zu 95% den Blei-Akkus mit ihren 86% klar überlegen. An Photovoltaik Akkus ist sicher noch viel Entwicklungsarbeit zu leisten. Abgesehen von der Möglichkeit ganz anderer Speichersysteme dürfte der Lithiumionen-Akku das größere Entwicklungspotential besitzen und sich am Ende durchsetzen. Auch heute schon lohnt sich der Vergleich. Unter Berücksichtigung aller technischen Parameter und der Kosten kann auch heute schon der Lithium-Ionen Akku vorteilhafter als der Blei-Akku sein. Lassen Sie dies von einen Fachmann kalkulieren.