Wie funktioniert eine Solarbatterie?

Solarbatterien können eine wichtige Ergänzung Ihres Solarstromsystems sein. Sie helfen Ihnen, überschüssigen Strom zu speichern, den Sie verwenden können, wenn Ihre Solarmodule nicht genug Energie erzeugen, und bieten Ihnen mehr Möglichkeiten, Ihr Zuhause mit Strom zu versorgen.

Wenn Sie sich fragen, wie eine Solarbatterie funktioniert, erklärt Ihnen dieser Artikel, was eine Solarbatterie ist, die Wissenschaft von Solarbatterien, wie Solarbatterien mit Solarstromsystemen funktionieren und die allgemeinen Vorteile der Verwendung von Solarbatteriespeichern.

Was ist eine Solarbatterie?

Die Solarbatterie ist ein Gerät, das Sie Ihrem Solarstromsystem hinzufügen können, um den überschüssigen Strom zu speichern, der von Ihren Solarmodulen erzeugt wird. Sie können diese gespeicherte Energie dann verwenden, um Ihr Zuhause in Zeiten mit Strom zu versorgen, in denen Ihre Solarmodule nicht genug Strom erzeugen, einschließlich Nächten, bewölkten Tagen und bei Stromausfällen.

Der Zweck von Solarbatterien besteht darin, Ihnen dabei zu helfen, mehr von der Energie zu nutzen, die Ihre Solarmodule erzeugen. Wenn Sie keinen Batteriespeicher haben, wird überschüssiger Strom aus Ihrem Solarstrom ins Netz eingespeist, was bedeutet, dass Ihre Solarmodule Strom erzeugen und anderen Menschen zur Verfügung stellen, ohne zuerst den von Ihren Solarmodulen erzeugten Strom voll auszunutzen.

Die Wissenschaft der Solarbatterien

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4-Batterien) sind die beliebtesten Solarbatterien, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind. Dies ist die gleiche Technologie, die auch für Smartphones oder andere Hightech-Akkus verwendet wird. Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterien arbeiten durch eine chemische Reaktion, die chemische Energie speichert, bevor sie in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Reaktion findet statt, wenn Lithiumeisen freie Elektronen freisetzt und diese Elektronen von der negativ geladenen Kathode zur positiv geladenen Anode fließen.

Der Lithiumsalz-Elektrolyt ist eine Flüssigkeit in der Batterie, die diese Bewegung fördert und verstärkt, indem sie das notwendige positive Eisen liefert, um die Reaktion auszugleichen. Der Fluss freier Elektronen erzeugt den Strom, den der Mensch benötigt, um Strom zu nutzen.

Wenn Sie Strom aus der Batterie entnehmen, fließen die Lithiumeisen über den Elektrolyten zurück zur positiven Elektrode. Gleichzeitig bewegen sich Elektronen durch den äußeren Stromkreis von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode und versorgen das angeschlossene Gerät mit Energie.

Heim-Solarstrom-Speicherbatterien kombinieren mehrere Eisenbatteriezellen mit ausgeklügelter Elektronik, die die Leistung und Sicherheit des gesamten Solarbatteriebanksystems regelt. Somit fungieren Solarbatterien als wiederaufladbare Batterien, die die Kraft der Sonne als anfänglichen Input verwenden, der den gesamten Prozess der Erzeugung eines elektrischen Stroms in Gang setzt.

Vergleich von Batteriespeichertechnologien

Bei Solarbatterietypen gibt es zwei gängige Optionen: Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) und Blei-Säure-Batterien. Hersteller von Solarmodulen bevorzugen Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterien, weil sie mehr Energie speichern können, diese Energie länger halten als andere Batterien und eine höhere Entladungstiefe haben. Auch bekannt als DoD, Tiefenentladung ist der Prozentsatz, bis zu dem Batterien verwendet werden können, bezogen auf ihre Gesamtkapazität. Wenn ein Akku beispielsweise einen DoD von 95 % hat, kann er sicher bis zu 95 % der Akkukapazität verwendet werden, bevor er wieder aufgeladen werden muss.

Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterie

Wie bereits erwähnt, bevorzugen Batteriehersteller Lithium-Eisenphosphat-Batterietechnologien wegen ihrer höheren DoD, zuverlässigen Lebensdauer und Fähigkeit, mehr Energie für längere und kompaktere Größen zu speichern. Aufgrund dieser zahlreichen Vorteile sind Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien jedoch auch teurer.

Bleibatterie

Blei-Säure-Batterien (die gleiche Technologie wie die meisten Autobatterien) gibt es schon seit vielen Jahren und sie werden häufig in Heim-Energiespeichersystemen für netzunabhängige Stromversorgungsoptionen eingesetzt, obwohl sie immer noch taschenfreundlich auf dem Markt sind Preise, ihre Popularität nimmt aufgrund der niedrigen DoD und der kürzeren Lebensdauer allmählich ab.

AC-gekoppelter Speicher vs. DC-gekoppelter Speicher

Kopplung bezieht sich darauf, wie Ihre Solarmodule mit Ihrem Batteriespeichersystem verkabelt sind, und die Optionen sind entweder Gleichstromkopplung (DC) oder Wechselstromkopplung (AC). Der Hauptunterschied zwischen den beiden ist der Weg der vom Solarpanel erzeugten elektrischen Energie.

Solarzellen erzeugen Gleichstrom, und Gleichstrom muss in Wechselstrom umgewandelt werden, bevor er von Ihrem Zuhause verwendet werden kann. Da Solarbatterien jedoch nur Gleichstrom speichern können, gibt es verschiedene Möglichkeiten, Solarbatterien an Ihr Solarstromsystem anzuschließen.

DC-gekoppelter Speicher

Bei der DC-Kopplung fließt der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom durch den Solarladeregler und dann direkt in die Solarbatterien. Vor der Speicherung gibt es keine Stromänderung und die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom erfolgt nur, wenn Batterien Strom zu Ihnen nach Hause liefern oder wieder in das Netz einspeisen.

DC-gekoppelte Speicherbatterien sind effizienter, da der Strom nur einmal von DC auf AC umgestellt werden muss. DC-gekoppelte Speicher erfordern jedoch in der Regel eine komplexere Installation, was die Anschaffungskosten erhöhen und die Gesamtinstallationszeit verlängern kann.

AC-gekoppelter Speicher

Bei der AC-Kopplung wird der von Solarmodulen erzeugte Gleichstrom zunächst durch einen Wechselrichter geleitet, um in Wechselstrom für den täglichen Gebrauch durch Haushaltsgeräte umgewandelt zu werden. Dieser Wechselstrom (AC) kann auch an einen separaten Wechselrichter geliefert werden, um zur Speicherung in der Solarbatteriebank wieder in Gleichstrom (DC) umgewandelt zu werden. Wenn es an der Zeit ist, die gespeicherte Energie zu nutzen, fließt der Strom aus den Batterien und zurück in einen Wechselrichter, um wieder in Wechselstrom für Ihr Zuhause umgewandelt zu werden.

Bei AC-gekoppelter Speicherung wird der Strom dreimal separat invertiert, einmal, wenn er von den Solarmodulen ins Haus geht, ein weiteres Mal, wenn er vom Haus in den Batteriebankspeicher geht, und ein drittes Mal, wenn er vom Batteriespeicher zurück in den Batteriespeicher geht Haus. Jede Umkehrung führt zu einigen Effizienzverlusten, sodass AC-gekoppelte Speicher etwas weniger effizient sind als DC-gekoppelte Systeme.

Im Gegensatz zu DC-gekoppelten Speichern, die nur Energie von Sonnenkollektoren speichern, besteht einer der größten Vorteile von AC-gekoppelten Speichern darin, dass sie Energie sowohl von Sonnenkollektoren als auch vom Netz speichern können. Das bedeutet, dass Sie selbst dann, wenn Ihre Solarmodule nicht genug Strom erzeugen, um Ihre Batteriebank vollständig aufzuladen, die Batterie immer noch mit Strom aus dem Netz füllen können, um Sie mit Notstrom zu versorgen oder die Vorteile der Strompreis-Arbitrage zu nutzen.

Es ist auch einfacher, Ihr bestehendes Solarstromsystem mit einem AC-gekoppelten Batteriespeicher aufzurüsten, da es auf einem bestehenden Systemdesign hinzugefügt werden kann, anstatt in dieses integriert zu werden. Dies macht AC-gekoppelte Batteriebankspeicher zu einer beliebteren Option für Nachrüstinstallationen.

Wie Solarbatterien mit einem Solarstromsystem funktionieren

Dieser gesamte Prozess beginnt mit Sonnenkollektoren auf Ihrem Dach, die Strom erzeugen. Es gibt eine schrittweise Aufschlüsselung dessen, was mit einem DC-gekoppelten System passiert:

Sonnenlicht trifft auf die Sonnenkollektoren und die Energie wird in Gleichstrom (DC) umgewandelt. Der Strom geht in die Batterie und wird als Gleichstrom (DC) gespeichert. Der Gleichstrom verlässt dann die Batterie und geht in den Wechselrichter , wo es in Wechselstrom umgewandelt wird, den das Haus nutzen kann. Der Prozess unterscheidet sich geringfügig von Wechselstrom-gekoppelten Systemen.

Der Strom fließt in den Wechselrichter, um in Wechselstrom (AC) umgewandelt zu werden, den das Haus nutzen kann. Der überschüssige Strom fließt dann durch einen anderen Wechselrichter, um ihn wieder in Gleichstrom (DC) umzuwandeln, der für später gespeichert werden kann.

Wenn Ihr Haus die in der Batterie gespeicherte Energie nutzen muss, muss dieser Strom wieder durch den Wechselrichter fließen, um Wechselstrom (AC) zu werden.

Wie funktionieren Solarbatterien mit einem Hybrid-Wechselrichter?

Wenn Sie einen Hybrid-Wechselrichter haben, kann ein einzelnes Gerät Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) und auch Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. Somit benötigen Sie keine zwei Wechselrichter in Ihrer Photovoltaik (PV)-Anlage. Einer besteht darin, Strom aus Sonnenkollektoren (Solar-Wechselrichter) umzuwandeln, und der andere besteht darin, Strom aus Solarbatterien (Batterie-Wechselrichter) umzuwandeln.

Hybrid-Wechselrichter, auch bekannt als batteriebasierte Wechselrichter oder netzgebundene Hybrid-Wechselrichter, kombinieren Batterie-Wechselrichter und Solar-Wechselrichter in einem einzigen Gerät. Es eliminiert die Notwendigkeit, zwei separate Wechselrichter in derselben Einrichtung zu verwenden, indem es als Wechselrichter sowohl für den Strom aus Ihren Solarbatterien als auch für den Strom aus Ihren Solarmodulen fungiert.

Hybrid-Wechselrichter werden immer beliebter, da sie mit oder ohne Batteriespeicher betrieben werden können. Während der Erstinstallation können Sie einen Hybrid-Wechselrichter in ein batterieloses Solarsystem einbauen, was Ihnen die Möglichkeit gibt, später einen Solarenergiespeicher hinzuzufügen.

Vorteile von Solarbatteriespeichern

Das Hinzufügen einer Notstrombatterie für Solarmodule ist eine großartige Möglichkeit, um sicherzustellen, dass Sie das Beste aus Ihrem Solarstromsystem herausholen. Hier sind einige der Hauptvorteile eines Solarbatteriespeichersystems für zu Hause:

Speichert überschüssige Stromerzeugung

Ihre Solaranlage kann oft mehr Strom erzeugen, als Sie benötigen, besonders an sonnigen Tagen, wenn niemand zu Hause ist. Wenn Sie keinen Batteriebankspeicher für Solarenergie haben, wird die zusätzliche Energie in das Netz eingespeist. Wenn Sie an einem Net-Metering-Programm teilnehmen, können Sie Guthaben für diese zusätzliche Erzeugung verdienen, aber es ist normalerweise kein 1:1-Verhältnis für den von Ihnen erzeugten Strom.

Bei Batteriespeichern lädt der zusätzliche Strom Ihre Batterien für den späteren Gebrauch auf, anstatt ins Netz zu gehen. Sie können die gespeicherte Energie in Zeiten geringerer Stromerzeugung nutzen, was Ihre Abhängigkeit vom Stromnetz verringert.

Bietet Entlastung bei Stromausfällen

Da Ihre Batterien die von Ihren Solarmodulen erzeugte überschüssige Energie speichern können, steht Ihrem Zuhause bei Stromausfällen und anderen Zeiten, in denen das Netz ausfällt, Strom zur Verfügung.

Reduziert Ihren CO2-Fußabdruck

Mit einem Solarpanel-Batteriespeicher können Sie auf grüne Energie umsteigen, indem Sie den sauberen Strom, der von Ihrem Solarpanel-System erzeugt wird, optimal nutzen. Wenn diese Energie nicht gespeichert wird, verlassen Sie sich auf das Netz, wenn Ihre Solarmodule nicht genug für Ihren Bedarf erzeugen. Der meiste Netzstrom wird jedoch aus fossilen Brennstoffen erzeugt, sodass Sie wahrscheinlich mit schmutziger Energie aus dem Netz laufen werden.

Bietet auch nach Sonnenuntergang Strom

Wenn die Sonne untergeht und Sonnenkollektoren keinen Strom erzeugen, springt das Netz ein, um den dringend benötigten Strom bereitzustellen, wenn Sie keinen Batteriebankspeicher haben. Mit Solarbatterien verbrauchen Sie nachts mehr Solarenergie, was Ihnen mehr Energieunabhängigkeit verschafft und Ihnen hilft, Ihre Stromrechnung niedrig zu halten.

Eine leise Lösung für Notstromanforderungen

Solarbatterien sind hundertprozentig geräuschlose Notstromspeicheroptionen. Sie profitieren von wartungsfreier sauberer Energie und müssen sich nicht mit dem Lärm eines gasbetriebenen Backup-Generators auseinandersetzen.

Schlüsselmitnahmen

Das Verständnis der Funktionsweise von Solarbatterien ist wichtig, wenn Sie planen, Ihrem Solarstromsystem einen Energiespeicher aus Solarmodulen hinzuzufügen. Da es wie eine große wiederaufladbare Batterie für Ihr Zuhause funktioniert, können Sie die überschüssige Solarenergie nutzen, die Ihre Solarmodule produzieren , wodurch Sie mehr Kontrolle darüber haben, wann und wie Sie Solarenergie nutzen.

Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterien sind die beliebteste Art von Solarbatterien und arbeiten durch eine chemische Reaktion, die Energie speichert und sie dann als elektrische Energie für die Verwendung in Ihrem Zuhause freisetzt. Unabhängig davon, ob Sie sich für ein DC-gekoppeltes, AC-gekoppeltes oder Hybridsystem entscheiden, können Sie die Rentabilität Ihrer Solarstromanlage steigern, ohne auf das Stromnetz angewiesen zu sein.

Schlussfolgerung

Ob Sie ein neues Solarstromsystem installieren oder bereits eines haben, Solarenergie-Batteriespeicher können Ihnen dabei helfen, das Beste aus Ihren Systemen herauszuholen. Solarbatterien speichern überschüssige elektrische Energie, die von den Modulen erzeugt wird. Diese Batterien bieten eine konstante Stromversorgung während Zeiten von Stromausfällen oder nach Sonnenuntergang. Einerseits lassen sich mit einer Solaranlage viele Netzkosten einsparen. Wenn Sie andererseits eine Batteriebank zum Speichern von Solarenergie kaufen, können Sie eine bundesstaatliche Solarsteuergutschrift von 30 % geltend machen (Bitte wenden Sie sich für Einzelheiten an Ihre örtliche Steuerbehörde).

Die Installation von Solarbatterien ist eine großartige Option für Menschen, die in Gegenden mit häufigen Stromausfällen leben. Sie lohnen sich auch in Gebieten, in denen ein Anreiz besteht, Solarbatterien zu verwenden. Solarbatterien sind gut für die Umwelt und damit eine der wichtigsten Investitionen in unsere ökologische Zukunft.