Bei blauem Himmel und strahlenden Sonnenschein haben Eigenheimbesitzer viel Freude an ihrer Photovoltaik-Anlage. Denn die Solarpanele auf dem Dach decken ihren täglichen Strombedarf dann oft mehr als zu 100 Prozent. Ein Ärgernis sind dann lediglich die geringen Erlöse, die durch die Einspeisung der Strom-Überschüsse ins öffentliche Netz erzielt werden: Die 8,2 Cent, die aktuell den Besitzern von Anlagen mit einer Spitzenleistung von 10 kWp gezahlt werden (bei größeren Anlagen gibt es sogar noch weniger), decken nicht einmal die Stromgestehungskosten, die je nach Anlage zwischen 10 und 16 Cent pro kWh liegen.
Und im Winter, wenn sich die Sonne meist hinter dicken Wolken versteckt, reicht die Ausbeute der Solaranlage auf dem Dach meist nicht aus, muss Strom für den Eigenbedarf – für Haushaltsgeräte und die Wärmepumpe – teuer eingekauft werden. Auch Batteriespeicher helfen da nicht viel: Der Stromvorrat von acht oder zehn Kilowattstunden, der dort eingelagert werden kann, ist in der Regel spätestens nach zwei Tagen aufgebraucht. Anschließend muss Strom wieder teuer zugekauft werden.
In der mannshohen Energiezentrale stecken neben der Batterie eine 1,5 kW leistende Brennstoffzelle und ein Elektrolyseur mit 2,3 kW Leistung, zudem die Steuerelektronik, ein Lüftungsgerät sowie ein Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung.
Beinahe vollkommene Energie-Autarkie das ganze Jahr über verspricht eine grüne Wasserstoff-Lösung namens Picea. Das Berliner Startup Home Power Solutions (HPS) hat sie vor fünf Jahren entwickelt, 2018 auf den Markt gebracht – und nun weiter optimiert. Der Clou des Ganzjahres-Stromspeichers: Er nutzt zwei Technologien: die bewährte Batterietechnik als Kurzzeitspeicher – und Wasserstoff als Langzeitspeicher.
Wasserstoff im Sommer gewinnen – und im Winter verstromen
Im Batteriespeicher der Anlage wird der am Tag generierte Solarstrom gespeichert und am Abend sowie in der Nacht dem Haus oder der Wohnanlage bereitgestellt. Überschüssiger Solarstrom wird aber nicht mehr länger für ein Almosen ins Netz eingespeist, sondern im Hauskraftwerk vollständig zur Produktion von Wasserstoff genutzt. In der dunklen Jahreszeit wird der Prozess umgekehrt. Dann wird der Wasserstoff mithilfe einer kleinen Brennstoffzelle wieder in elektrischen Strom rückwandelt – und ins Hausnetz eingespeist. Ein Netzanschluss ist so nur noch für Notfälle vonnöten.
Die Speicherkapazität einer solchen Anlage ist mit bis zu 1.500 Kilowattstunden etwa hundertmal höher als bei herkömmlichen Speichersystemen für Eigenheime auf der Basis von Lithium-Ionen-Akkus. Diese können meist nur zwischen fünf und 12 kWh Strom speichern. Obendrein kann Picea-Anlage die bei den Umwandlungsprozessen entstehende Abwärme nutzen, um den Heizbedarf im Gebäude zu senken.
Der hohe Aufwand und die Vielzahl der Komponenten haben ihren Preis: Der Ganzjahres-Stromspeicher kostet je nach Auslegung zwischen 99.000 und 100.000 Euro. Bei einem Eigenheim lohnt sich das meist nicht. Fotos: HPS
Die gesamte Stromerzeugung und -speicherung finden bei der Picea-Anlage in zwei Hauptkomponenten statt. In der mannshohen Energiezentrale, die im Haus installiert wird, stecken neben der Batterie eine 1,5 kW leistende Brennstoffzelle und ein Elektrolyseur mit 2,3 kW Leistung, zudem die Steuerelektronik, ein Lüftungsgerät sowie ein Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung. Die Stahlflaschen mit den Wasserstoffvorräten werden samt Kompaktverdichter aus Sicherheitsgründen vor der Haustür montiert. Dieser sogenannte Saisonalspeicher hat pro Einheit eine Kapazität von rund 300 kWh oder 800 Liter. Und bis zu fünf Speichereinheiten ließen zusammenschalten, um beispielsweise eine gesamte Wohnanlage im Winter mit Grünstrom und Wärme zu versorgen.
1500 kWh Solarstrom lassen sich nun speichern
Die kürzlich vorgestellte zweite Generation der Picea-Anlage verfügt mit 15 kW nun über eine mehr als doppelt so hohe Ausgangsleistung wie das Vorgängermodell, wie der Bauingenieur Zeyad Abul-Ella, Gründer und CEO von HPS, am Forschungs- und Entwicklungsstandort in Berlin-Adlershof erläuterte. Zudem könnten noch größere PV-Anlagen (bis 22,5 kW statt vorher maximal 17,4 kW) angeschlossen werden. Dadurch soll Picea 2 der aktuellen Marktentwicklung hin zu größeren Solaranlagen Rechnung tragen.
Im Falle eines Stromausfalls könnten Nutzer jetzt außerdem priorisieren, welche Verbraucher wichtig sind und weiterversorgt werden – und welche nicht. Die einmalige Langzeit-Speicherkapazität beträgt nach wie vor 1.500 kWh. Das Unternehmen reduzierte zudem das Gewicht der Anlage um 70 Prozent auf 700 Kilogramm. Auch die Bauhöhe wurde auf 1,74 Meter reduziert. Beides soll die Installation der Energiezentrale im Keller eines Gebäudes erleichtern.
Im Winter reicht die Sonneneinstrahlung allein nicht aus, um den Energieverbrauch eines Haushalts komplett zu decken. In der Zeit wird die Bedarfslücke durch den im Saisonspeicher vorhandenen Wasserstoff geschlossen. Eine Brennstoffzelle wandelt ihn in elektrische Energie zurück. Die entstehende Abwärme der Brennstoffzelle lässt sich für die Heizung nutzen.
Klingt alles gut und vernünftig. Über 150 Picea-Systeme hat das Berliner Unternehmer inzwischen auch deutschlandweit installiert: Die (theoretische) Stromautarkie das ganze Jahr über ist offenbar nicht wenigen Hausbesitzern so viel wert, dass sie der hohen Preis der Technik nicht scheuen: Je nach Auslegung der Anlage werden zwischen 99.000 und 150.000 Euro fällig.
Leider werden die Erwartungen und Versprechungen nicht wahr und führen nach meinen Erfahrungen zu großer Enttäuschung: Bereits den 2. Winter ist die Anlage der 1. Generation funktionsunfähig und kann das Haus nicht mit Strom versorgen, obwohl der Wasserstoffspeicher gefüllt ist. Um die Garantie der Tagesbatterie zu erhalten, wird diese mit Strom aus dem Netz gefüllt. Derzeit sind über 3 Monate mit vergeblichen Reparaturversuchen vergangen, derzeit warte ich seit 2 Monaten auf einen Service-Termin für die Instandsetzung. Garantie und Gewährleistung laufen ins Leere, Vertragsinhalte über Informationspflichten werden nicht umgesetzt. Bauteile wurden schon unzählige Male getauscht gegen überarbeitete Bauteile. Würde gerne mal Menschen sprechen, wo die Anlage funktioniert …
1,5 KW Leistung bei der Brennstoffzelle wird im Winter niemals ausreichen. Vermutlich ist das noch nicht mal die Effektivleistung. Verstehe den Sinn dieser sehr aufwendigen Anlage nicht.
Reicht doch locker wenn sie 24h produziert, dafür hast doch die Batterie als Puffer
Eine durchschnittliche Wärmepumpe verbraucht ca. 4.000kwh pro Jahr, davon etwa 75% in den Wintermonaten.
Da kaufe ich mir also für 100.000€ diese Anlage und produziere 1.500kwh zusätzlichen Strom, um dann trotzdem im Winter ordentlich Strom zukaufen zu müssen. Wie dumm muss man eigentlich sein???
Und im Winter scheint die Sonne nie?
Seltener und mit geringerer Intensität, was den Ertrag deutlich mindert.
an Andreas Z.
wenn du ein Haus hast welches mit 1500kWh durch den Winter kommt, dann kannst du dir auch ein Fahrrad mit Generator in den Keller stellen und täglich einige Std pedalen….
Soviel zu einfachen Berechnungen…
bei einem Euro je kW Stunde Strom kann man also 1500 € für den Winter speichern. also 60 Jahre bis das Geld wieder drin ist und 120 Jahre zu heutigen Kosten. das erleben wir alle nicht mehr..