Wie funktionieren Solarbatterien?

Solarenergie gibt es schon seit den 1950er-Jahren, und seit Kurzem wird Solarenergie in Batterien gespeichert – was wir auch als „Speicher“ bezeichnen – und das macht sie in einigen Regionen des Landes noch praktischer. Wenn Sie sich für Solarenergie interessieren oder wissen möchten, wie Sie sie für Ihr Zuhause nutzen können, haben wir gute Nachrichten: Wir erklären Ihnen alles Wissenswerte über Solarspeicherbatterien und ihre Funktionsweise im Detail.

Batteriespeicherung erklärt

Kurz gesagt, nutzen Batterien chemische Potenzialenergie, um Strom zu speichern, wenn ein Gerät oder System einen Stromüberschuss aufweist. Solarspeicherbatterien speichern Energie auf die gleiche Weise wie andere Batterietypen:

●Eine Batterie besitzt eine Kathode und eine Anode, die entgegengesetzte elektrische Anschlüsse darstellen. Sie sind durch einen Elektrolyten getrennt, der den elektrischen Transport ermöglicht.
●Die Batterie ist an einen externen Stromkreis angeschlossen. Während Elektronen durch den Stromkreis fließen, wandern ihre Ionen durch den Elektrolyten.
●Die Ionen wandern zwischen Kathode und Anode und erhöhen die chemische Potenzialenergie, wodurch die Batterie geladen wird.

Der einzige große Unterschied zwischen Solarspeicherbatterien und anderen Batterien besteht darin, dass Solarspeicherbatterien ihren Strom direkt von Solarzellen beziehen.

Nun wollen wir den eigentlichen Energiespeicherprozess Schritt für Schritt aufschlüsseln.

Schritt 1 – Sonnenlicht

Alles beginnt mit etwas Sonnenschein. Vereinfacht gesagt: Solarzellen lassen Photonen (Lichtteilchen) auf Elektronen treffen und diese aus den Atomen herausschlagen. Dadurch werden die Atome geladen und ein elektrischer Strom erzeugt.

Je stärker die Sonneneinstrahlung, desto mehr Strom wird gespeichert. Deshalb laden Solarbatterien mittags, wenn die Sonne am höchsten steht, am schnellsten. Umgekehrt laden sie sich langsamer auf, wenn weniger Sonnenlicht vorhanden ist, sei es durch Bewölkung oder aufgrund der Tageszeit.

Schritt 2 – Energieumwandlung

Der von den Solarzellen erzeugte Strom gelangt über Halbleitermaterialien wie Silizium und Schaltkreise in die Batterie. Dort wird die Energie typischerweise als Gleichstrom (DC) gespeichert, nicht als Wechselstrom (AC).

Gleichstrom vs. Wechselstrom

Worin besteht der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom?

Gleichstrom (DC) ist, kurz gesagt, ein geradliniger elektrischer Strom. Das bedeutet, dass der Strom geradlinig von Punkt A nach Punkt B fließt, ohne seine Ladung zu verändern. Gleichstrom ist deshalb besonders, weil seine Spannung (also seine Leistung) konstanter ist als die von Wechselstrom.

Wechselstrom (AC) hingegen hat einen Stromfluss, der zwischen positiv und negativ wechseln kann. Mit anderen Worten: Er fließt in zwei Richtungen.

Sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom werden für Alltagsgeräte und -anwendungen genutzt. Viele elektronische Geräte und tragbare Geräte verwenden beispielsweise Gleichstrom. Viele Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Kühlschränke und sogar die Beleuchtung hingegen benötigen Wechselstrom.

Wechselstrom ist tatsächlich verbreiteter. Steckdosen in Haushalten führen Energie als Wechselstrom in die Gebäude. Dort wird der Wechselstrom dann mithilfe eines Wechselrichters in Gleichstrom umgewandelt. Warum? Gleichstrom hat eine geringere Reichweite als Wechselstrom. Außerdem ist Wechselstrom günstiger in der Herstellung.

Aufgrund der Funktionsweise der Solarenergieumwandlung wird Licht zunächst in Gleichstrom umgewandelt. Der anschließende Speichervorgang in der Batterie hängt von der Art der verwendeten Solarmodule ab.

Schritt 3A – Gleichstromgekoppelte Umwandlung

Bei einem einfachen, gleichstromgekoppelten Solarenergiesystem gelangt der Strom sofort in Ihre Solarbatterie. Er wird außerdem als Gleichstrom gespeichert, anstatt in Wechselstrom umgewandelt und in dieser Form gespeichert zu werden.

Wenn Ihr Haus oder Ihre Haushaltsgeräte Strom benötigen, verlässt der Strom die Solarbatterie und gelangt in einen Wechselrichter. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann von Ihren Haushaltsgeräten genutzt wird.

Schritt 3B – Wechselstromgekoppelte Umstellung

Bei einer AC-gekoppelten Solaranlage ist der Vorgang etwas anders.

Sonnenlicht trifft auf die Solarzellen und erzeugt wie zuvor Gleichstrom. Dieser Strom wird dann jedoch durch einen Wechselrichter geleitet und sofort in Wechselstrom umgewandelt, der sich ideal für die sofortige Nutzung in Ihrem Zuhause eignet.

Überschüssiger Strom wird über einen zweiten Wechselrichter zurückgeleitet und wieder in Gleichstrom umgewandelt, der dann in der Solarbatterie gespeichert wird. Beachten Sie, dass bei diesem System der Strom erneut einen Wechselrichter durchlaufen und wieder in Wechselstrom umgewandelt werden muss, sobald er in Ihrem Haus benötigt wird.

Beide Varianten funktionieren, und keine ist per se besser als die andere. Allerdings könnten AC-gekoppelte Solarenergiesysteme etwas effizienter sein, da der Strom sofort für den Hausgebrauch zur Verfügung steht, anstatt zunächst als Gleichstrom gespeichert zu werden.

Einpacken

Wie Sie sehen, funktionieren Solarbatterien unabhängig von den Bedingungen und sind dabei stets effizient. Noch einmal:
●Sonnenlicht wird eingefangen
●Das Sonnenlicht wird in Gleichstrom umgewandelt.
●Je nach System wird der Gleichstrom entweder gespeichert oder in Wechselstrom für die sofortige Nutzung umgewandelt.
●In beiden Fällen wird überschüssiger Strom in einer Solarbatterie als Gleichstrom gespeichert.

Mit einem Solarspeicher können Sie sonnige Tage optimal nutzen, an denen reichlich Strom zur Verfügung steht. Die Batterien speichern so viel Strom wie möglich und stellen ihn dann nachts oder an bewölkten Tagen für Ihr Zuhause bereit.

Solarbatterien sind eine Schlüsseltechnologie im Bereich der grünen Energie und insbesondere der Solarenergie. Mit zunehmender Effizienz von Solarbatterien wird auch die Solarenergie noch effizienter und ideal für den Hausgebrauch.

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