Forschungsprojekt: Solarstrom den Weg ins Stromnetz bahnen
Die Zahl der Photovoltaikanlagen (PV) auf Einfamilienhäusern steigt stetig. Der Strom, den sie erzeugen, muss bedarfsgerecht in die historisch gewachsenen Stromnetze eingespeist werden. Schon heute sind die Netze manchmal überlastet, weil sie – vor allem in Gebieten mit vielen dezentralen Anlagen – nicht den gesamten Strom aufnehmen können. Batteriespeicher für Gebäude mit PV-Anlage sorgen für Abhilfe. Sie halten die elektrische Energie so lange auf Vorrat, bis sie im Haus benötigt wird oder vom Stromnetz aufgenommen werden kann.
Das glättet sogenannte Einspeisespitzen und erhöht die Kapazität der Versorgungsnetze. Doch wie müssen stationäre Speicher mit einer Kapazität von bis zu 10 kWh beschaffen sein, um wirtschaftlich zu arbeiten und den erzeugten Strom effizient ins Netz zu bringen? Das aktuelle Forschungsprojekt PV Home Storage System, kurz PV-HOST, geht diesen Fragen nach. Ziel des Projektes ist es, die dezentrale Batteriespeicherung technisch und ökonomisch zu optimieren. Dazu vergleichen die drei Forschungspartner systematisch die Solarspeicher-Technologien, die für Einfamilienhäuser in den nächsten Jahren in Frage kommen und die aus deutscher Fertigung verfügbar sind.
Besseres Zusammenspiel zwischen Stromspeicher und Netz
Derzeit verfügen weniger als ein Prozent der Einfamilienhäuser mit PV-Anlage über einen Solarstromspeicher. Die Investition in solche Speicher wird von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert. Bisherige Forschungsprojekte in diesem Bereich konzentrierten sich darauf, eine bestimmte Speichertechnologie weiterzuentwickeln. Außerdem zielten sie in der Regel darauf ab, den Anteil selbst genutzten Stroms zu erhöhen und Haushalte möglichst energieautark zu machen. Im Unterschied dazu bietet das Projekt PV-HOST einen Überblick über die unterschiedlichen Technologien. Die Forscher wollen herausfinden, mit welcher Betriebsstrategie ein Speicher möglichst netzdienlich arbeitet. Das heißt, der Speicher soll nicht nur den Eigenbedarf des Haushalts decken, sondern auch Einspeisespitzen reduzieren – und so dafür sorgen, dass das Netz insgesamt mehr Strom aus Solaranlagen aufnehmen kann.
Vergleich unterschiedlicher Batterietypen
Die Projektpartner bewerten vier Batterietypen: Lithium-Ionen-, Blei-, Hochtemperatur- und Redox-Flow-Batterien. Für jeden Typ arbeiten die Forscher das technisch und wirtschaftlich erreichbare Potenzial heraus. Darüber hinaus untersuchen sie drei weitere Punkte: die optimale Konfiguration des gesamten PV-Speichersystems – also Größe und Leistung der Komponenten –, die optimale Betriebsstrategie für den Batteriespeicher und die optimale Einbindung der dezentralen Speicher ins Stromnetz. Insbesondere Lithium-Ionen-Batterien will das Team sowohl im Labor als auch im Feld umfangreich testen. Hochtemperatur-Batterien werden mit dem Ziel erforscht, die Wärmeverluste zu minimieren und damit den Wirkungsgrad zu verbessern.
Durch ausgereifte Technologie Kosten senken
Um den Anteil regenerativer Energien an der Stromversorgung zu erhöhen, muss auch die Speichertechnologie weiter entwickelt werden. PV-HOST trägt damit zum Gelingen der Energiewende bei. Denn Solarstromspeicher spielen dabei eine wichtige Rolle. Mit ihrer Hilfe lassen sich mehr PV-Anlagen in bestehende Netze einbinden, so dass weniger Leistung aus konventionellen Kraftwerken nötig ist. Im Vergleich zu zentralen Speichern haben Batteriespeicher den Vorteil, dass die Investitionshürde niedriger ist. Zudem hat der selbst erzeugte und ins Netz eingespeiste Strom für Hauseigentümer einen hohen wirtschaftlichen Wert. Auch die Kosten sind ein zentrales Thema: Die Forscher wollen Batteriespeicher so optimieren, dass sie noch wirtschaftlicher eingesetzt werden können.
Forschung im Verbund
Die Robert Bosch GmbH leitet das Forschungsprojekt, an dem zwei weitere Partner beteiligt sind: das Institut für Stromrichtertechnik und elektrische Antriebe (ISEA) an der RWTH Aachen University und die münster-NETZ GmbH als Netzbetreiber der Stadtwerke Münster. PV-HOST hat im Juli 2013 begonnen und läuft vier Jahre. Das Projekt ist Teil des Programms „Förderinitiative Energiespeicher“ und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit drei 3 Mio. € gefördert.
