- In einem gewöhnlichen Haushalt in einem Vorort von London wurden jährlich 3.800 kWh Erzeugung und derselbe Verbrauch gemessen
- Da saisonal Stromüberschüsse und Stromdefizite auftreten, ist für eine jährliche Autarkie eine riesige Batterie nötig
- Auf Basis von Tagesdaten ergeben sich zwar tatsächlich 9,7 kWh Verbrauch und 19,6 kWh Erzeugung, doch weil Verbrauchs- und Erzeugungszeitpunkte nicht zusammenfallen, wird eine 13-kWh-Batterie benötigt
- Die Analyse realer Messdaten über ein ganzes Jahr zeigt, dass zur Nutzung der Sommerüberschüsse im Winter eine Kapazität von etwa 1.068 kWh (MWh) erforderlich ist
- In der Praxis ist die Installation einer derart großen Batterie für Privatpersonen technisch und wirtschaftlich unrealistisch; wichtiger sind vielmehr effizientes Design und sinkende Batteriepreise
Analyse der erforderlichen Solarbatterie-Kapazität, um den gesamten Strom eines Hauses zu speichern
Überblick
- Es handelt sich um einen realen Fall, ausgehend von kleinen Solarpanels auf einem normalen Wohnhaus in einem Vorort von London
- Im Jahresmittel werden 3.800 kWh erzeugt, und der Haushalt verbraucht im Jahresmittel ebenfalls 3.800 kWh
- Da aber nicht der gesamte Strom gleichzeitig genutzt wird, fällt je nach Jahreszeit Überschussstrom im Sommer an, während im Winter Strom zugekauft werden muss
- Ziel ist es, die für vollständige Energieautarkie notwendige Batteriekapazität zu berechnen
Stromfluss an einem Sommertag
- Diagramm:
- Gelbe Linie: Solarstromerzeugung (steigt nach Sonnenaufgang, erreicht mittags ihr Maximum und sinkt bis zum Sonnenuntergang)
- Rote Linie: Stromverbrauch des Haushalts (großer Peak gegen 19 Uhr zur Kochzeit)
- Blaue Linie: Nutzung/Einspeisung ins Netz (vor Sonnenaufgang Import, danach auch Einspeisung möglich, am Abend steigt der Verbrauch)
- Anhand realer Messdaten (Verbrauch W/Erzeugung W zu einzelnen Zeitpunkten) wird berechnet, ob ein Stromüberschuss oder -defizit vorliegt
- An einem Sommertag verbrauchte der Haushalt 9,7 kWh und erzeugte 19,6 kWh, sodass oberflächlich betrachtet eine 9,9-kWh-Batterie auszureichen scheint
- Tatsächlich unterscheiden sich aber Verbrauchs- und Erzeugungsmuster, sodass der maximal gleichzeitig nötige Speicherbedarf 13 kWh erreicht
Analyse der kumulierten Daten über ein Jahr
- Bezogen auf den Zeitraum Ende März bis Ende März des Folgejahres übersteigt die Erzeugung ab dem Frühjahr den Verbrauch, und Überschussstrom sammelt sich an
- Mit Python-Code wird für jeden Tag die kumulierte Differenz zwischen Erzeugung und Verbrauch berechnet, um die insgesamt erforderliche Batteriekapazität abzuleiten
- Das jährliche kumulierte Maximum erreicht 1.068 kWh (1 MWh), was für eine Heimbatterie eine sehr große Kapazität ist
- Wegen Wetter- und Verbrauchsschwankungen wird zu bestimmten Zeitpunkten dennoch weiterhin das externe Stromnetz benötigt
Realität und Grenzen
- Die Analyse basiert auf individuellen Daten, die das Alltagsleben widerspiegeln
- Variablen wie die Belastung durch Elektroautos oder der Wechsel von Gas zu Strom beeinflussen den tatsächlichen Kapazitätsbedarf
- Mit heutiger Technik ist die Installation einer 1-MWh-Batterie im Haushaltsmaßstab unrealistisch
- Es gibt diverse praktische Probleme wie Umweltauswirkungen, Batterieeffizienz und die Nutzung überschüssiger Kapazität
- Sinnvollere Lösungen sind eher Panel-Upgrades, verbesserte Speichereffizienz und die Nutzung dezentraler Stromquellen im Netz
Wirtschaftlichkeit und Ausblick
- Der Aufbau einer 1-MWh-Batterie würde derzeit 100.000 bis 500.000 Pfund kosten
- Hinzu kommen Wartung, Platzbedarf und verschiedene Genehmigungskosten
- Immerhin sind die Preise für Lithium-Ionen-Batterien in den letzten zehn Jahren um 90 % gefallen, und neue Technologien wie Natrium-Ionen-Batterien deuten auf noch schnellere Preisrückgänge hin
- Künftig könnten die Kosten für Heimbatterien auf etwa 8.000 Pfund sinken
- Dezentrale Solaranlagen plus Batterie bieten Vorteile wie geringere Kosten, mehr Energieunabhängigkeit und weniger Flächenkonflikte
Fazit
- Derzeit ist es wenig realistisch, dass jedes Haus eine Batterie im 1-MWh-Bereich besitzt
- Angesichts technologischer Innovationen und sinkender Preise ist es jedoch möglich, dass sich autarke Wohnhäuser auf Basis von Solarenergie plus Großbatterie in naher Zukunft verbreiten
- Solaranlagen für Privathaushalte bieten selbst beim Wetter in Großbritannien ausreichend Wirkung und Wirtschaftlichkeit
- Eine „helle, sonnendurchflutete Zukunft“, in der alle Wohnhäuser sogar ihre jährlichen Produktions- und Verbrauchsüberschüsse selbst speichern, könnte Realität werden
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