Ratgeber
Testen Sie jetzt unseren Solaranlagen-Rechner für 12 V Insel-Photovoltaikanlagen und finden Sie den passenden Solarakku.
Eine Solarbatterie ist ein Bestandteil einer Photovoltaik-Anlage. Eine Solarbatterie hat die Aufgabe, den Solarstrom zwischenzuspeichern, der während der Lichteinstrahlung umgewandelt wird, und zudem kurze Spitzenbelastungen seitens der Verbraucher zu puffern.
Die Nutzung der Sonnenstrahlung bringt – ähnlich wie Wind- oder Wasserenergie – ein naturgegebenes Problem mit sich: Wohin mit der überschüssigen Energie in einem Jahrhundertsommer? Und: Woher Strom nehmen, wenn über längere Zeit nicht die Sonne scheint? Bei kleinen Anlagen ist schon der Tag-Nacht-Rhythmus von Relevanz. Hier kommen Solar-Akkus als Photovoltaik-Speicher mit verschiedenen Akku-Technologien zum Einsatz. Sie speichern überschüssige Solarenergie und stellen sie bei solarer Unterversorgung wieder bereit.
Die Kapazität einer solchen Solarbatterie ist das physikalische Maß für die Strommenge, die man einer vollgeladenen Solarbatterie entnehmen kann. Die verwendete Einheit dafür ist Amperestunden (Ah). Bei einem 12-Volt-Akku mit einer Kapazität von 90 Amperestunden kann man einen 24 Watt-Verbraucher rein rechnerisch 45 Stunden lang versorgen (24 Watt gleich 12 Volt mal 2 Ampere).
Einspeisung der Sonnenenergie in wiederaufladbaren Solarakku
Solarakku mit Blei-Gel-Technologie und Sicherheitsventil
Jede Solarbatterie funktioniert nach dem elektrochemischen Prinzip eines Akkus: Elektronen "wandern" zwischen verschiedenen Metallen durch einen Elektrolyt; beim Laden in eine Richtung, beim Entladen in die entgegengesetzte Richtung. Dieser Vorgang ist mit Verschleiß an den beteiligten Elementen verbunden, der auch die Lebensdauer einer Solarbatterie begrenzt.
Als Kompromiss zwischen Preis und Leistung sind für viele Nutzer Solarspeicher mit Blei-Säure-Technik die erste Wahl. Eine einzelne Zelle dieser Akkus bietet eine Spannung von zirka 2 Volt Gleichspannung, so dass in gängigen Solarbatterien 12V durch die Reihenschaltung von sechs Akkuzellen erreicht werden, die sich in einem Gehäuse mit zwei Außenanschlüssen befinden.
Die klassische Blei-Säure-Batterie zum Nachfüllen mit destilliertem Wasser ist hier nicht mehr zu finden. Sie ist zu Bleis-Vlies- und Blei-Gel-Akkumulatoren weiterentwickelt worden. Solarspeicher mit dieser Akku-Technologie überstehen selbst längere Betriebszeiten ohne Wartung zuverlässig. Bei Solarbatterien mit Blei-Gel-Technologie handelt es sich um verschlossene Akkus, deren Elektrolyt durch chemische Zusätze als Gel eingebracht ist. Solche Solar Akkus können bis zu 4.000 Ladezyklen erreichen, wenn die festgelegte Entladetiefe nicht unterschritten wird. Ihre Lagerfähigkeit ohne Nachladen kann bis zu zwei Jahren betragen. Diese Bauart gibt so gut wie kein Gas ab, so dass ein Sicherheitsventil genügt. Solarbatterien auf Blei-Gel-Basis eignen sich für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen.
Ebenfalls wartungsfrei sind Blei-Vlies-Akkus – die derzeit fortschrittlichste Batterie-Technologie auf Blei-Basis, auch AGM genannt. Die Abkürzung steht für „Absorbent Glass Mat“, auf Deutsch „saugfähige Glasmatte“, denn der Elektrolyt ist hier in einem Glasfaservlies gebunden. Diese Akkus sind ebenfalls geschlossen und lediglich mit einem Einwegventil zur Entgasung ausgestattet. Das ermöglicht beliebige Betriebslagen. Die Solarspeicher erreichen ebenfalls Ladezyklen im mittleren vierstelligen Bereich.
Lithium-Ionen-Akkus haben einen höheren Anschaffungspreis. Ihre Vorzüge machen das im Laufe der Zeit jedoch wieder wett, zumal die Preise für Lithium-Ionen-Batterien inzwischen tendenziell im Sinken sind. Die größten Pluspunkte der Lithium-Ionen-Akkus sind, dass weder Raumlüftung, noch Wartungsladungen oder spezielle Wintermodi erforderlich sind. Zudem stellen sie im Vergleich zur Blei-Säure-Technik bei gleichem Akkuvolumen mehr Energie bereit. Eine Lithium-Ionen-Akkuzelle erreicht eine bereitgestellte Spannung im Bereich von 3,3 bis 3,8 Volt, abhängig vom verwendeten Kathodenmaterial, und bis zu 5.000 volle Ladezyklen.
Empfindlich sind diese Akkumulatoren gegen Überladung, was bis zur Entzündung führen kann. Dagegen werden elektronische Schutzschaltungen eingesetzt. Sie sind zudem schnellladefähig, sicher gegen Tiefenentladung und haben eine geringe Selbstentladung.
Fortschrittlichste Akku-Technologie auf Blei Basis der Blei-Vlies-Akku
Die elektrische Verbindung zwischen der Solar Batterie und der eigentlichen Solar-Anlage wird je nach Kapazität und dem zu entnehmenden Spitzenstrom durch Schraubanschlüsse, Konuspole oder mit herkömmlichen Flachsteckern hergestellt.
Solar Batterie mit Wechselrichter für die Umwandlung der Spannung
Photovoltaikanlagen werden zunehmend gewerblich und privat verwendet, um Stromkosten und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren, mehr erneuerbare Energien zu nutzen und um schwer zugängliche Orte mit Strom zu versorgen.
Der Solar-Akku ist in das Stromversorgungssystem auf Solarbasis eingebunden. Es besteht aus Solarmodulen, die die Energie des Sonnenlichts „einfangen“ und in Strom umwandeln und einer Steuerelektronik (Laderegler), die sowohl die Solar Batterie als auch ihr Zusammenspiel mit den Solarzellen und den Verbrauchern managt. Einige Anlagen – vor allem für Endverbraucher – verfügen über einen Wechselrichter, der die Gleichspannung aus der Solaranlage in die gängige Netzspannung von 230 Volt Wechselstrom umwandelt. Überall, wo Solaranlagen zum Einsatz kommen, sind Solarbatterien als Photovoltaik-Speicher in der jeweils angepassten Größe nötig.
Somit sind die Einsatzgebiete nahezu unbegrenzt, insbesondere dort, wo es keinen Anschluss an das Niederspannungsnetz gibt, wie in entlegenen Gegenden, auf Inseln, an temporären Verkehrsleiteinrichtungen, Parkscheinautomaten oder Funk-Notrufsäulen. Auch Not- oder Fluchtweg-Beleuchtung kann mit Photovoltaik beim Ausfall der Niederspannungsversorgung funktionsfähig gehalten werden. Bei Wohnmobilen und beim Camping sind kleine Solaranlagen mit dem passenden Solar Akku eine gute Investition, zumal die Nutzung hauptsächlich im (sonnigen) Sommer erfolgt.
Die Haltbarkeit von Akkumulatoren auf Blei-Basis hängt von der Einhaltung der maximal zulässigen Entladetiefe ab und wird aus den Ladezyklen errechnet.
Bei 20 Grad Celsius kann man bei AGM-Batterien bis maximal 10 und bei Blei-Gel-Batterien bis zu 12 Jahren erwarten. Die Werte können abhängig vom Lade-Management und den Umgebungstemperaturen stark abweichen.
Die Lebensdauer von Solar Batterien auf Lithium-Ionen-Basis erreicht 15 bis 20 Jahre.
Unser Praxistipp
Bevor solare Energie mit einer Photovoltaik-Anlage genutzt wird, muss der Energiebedarf des zu versorgenden Systems ermittelt werden. Danach richtet sich die Bemessung der Solarbatterie. Für den maximal entnehmbaren Strom aus einem Solarakku gibt es die „Faustformel“, dass man das Doppelte der Kapazitätsangabe entnehmen kann, also bei 90 Amperestunden maximal 180 Ampere. Aus den Verbrauchsangaben der zu versorgenden Elektrogeräte in Kilowatt (kW) ergibt sich der maximal bereitzustellende Strom.
Obwohl Solarspeicher wartungsarm sind und eine lange Lebensdauer aufweisen, sind einige Aspekte zu beachten:
- Solar-Akkus niemals kurzschließen. Neben der Zerstörung der Batterie droht auch Brandgefahr.
- Verwenden Sie Ladeelektronik mit Tiefenentladungs- und Überladeschutz.
- Die Kabel für die Verbindung mit dem Solar-Akku erst am Laderegler und dann am Akku anschließen.
- Bei zu erwartender Feuchte sollten Sie die Kontakte mit Kontaktfett schützen.