Notstromsysteme: Sinnvoll oder überbewertet?

Die Integration von Notstromsystemen in PV-Anlagen kann eine zuverlässige Stromversorgung während eines Netzausfalls gewährleisten. Wir untersuchen heute die Rolle von PV-Anlagen in der Notstromversorgung, einschließlich der technischen Anforderungen, Vorteile, Herausforderungen und zukünftigen Entwicklungen.

Die Notstromversorgung wird benötigt, um wichtige elektrische Geräte während eines Stromausfalls zu betreiben. In Haushalten betrifft dies größtenteils die Versorgung von Kühlschränken, Heizsystemen, Beleuchtung und Kommunikationsgeräten. 

Klassisch wurde hier häufig ein Notstromaggregat genutzt, wodurch der Haushalt im Falle eines Leitungs- oder Stromausfalls weiterhin mit Strom versorgt werden kann. Über einen sogenannten Notstrom-Umschalter wird das Aggregat an den Hausstromkreis angeschlossen. Notstromaggregate können mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden, wie Diesel, Benzin oder Erdgas, und sind in unterschiedlichen Größen und Leistungsstärken erhältlich, um den individuellen Bedürfnissen gerecht zu werden. Es sind jedoch viele Vorschriften und Regeln zu beachten, es kann sogar eine Genehmigung benötigt werden. Welche Möglichkeiten zur Notstromversorgung gibt es außerdem? Und ist diese überhaupt wirklich nötig?

Stromausfälle in Deutschland sind vergleichsweise selten und dauern in der Regel nur kurz an, dank eines gut ausgebauten und stabilen Stromnetzes. Die durchschnittliche Unterbrechungsdauer liegt bei etwa 15 Minuten pro Jahr, was zu den niedrigsten Werten weltweit gehört. Ursachen für Stromausfälle sind meist technische Defekte, Naturereignisse wie Stürme oder menschliche Fehler. Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien und der zunehmenden Dezentralisierung der Stromerzeugung wird die Resilienz des Netzes weiter verbessert. Dennoch bleiben Investitionen in Infrastruktur und moderne Technologien entscheidend, um die Versorgungssicherheit langfristig zu gewährleisten.

Im Moment ist es dementsprechend im deutschen Raum rein wirtschaftlich betrachtet nicht unbedingt nötig, eine Notstromversorgung zu nutzen.

Jedoch gibt es einige Fälle, in denen diese absolut sinnvoll ist, in privaten Haushalten wird eine Notversorgung in verschiedenen Situationen und aus unterschiedlichen Gründen benötigt:

1. Medizinische Notwendigkeiten: Haushalte, in denen Personen leben, die auf elektrische medizinische Geräte angewiesen sind (z.B. Beatmungsgeräte, Dialysemaschinen), benötigen eine zuverlässige Notstromversorgung, um die kontinuierliche Funktionsfähigkeit dieser Geräte zu gewährleisten. Dementsprechend gibt es in deutschen Krankenhäusern eine geregelte Notstromversorgung, jedoch gibt es auch viele Personen, die zu Hause gepflegt werden. 
2. Sicherheitssysteme: Für Haushalte mit umfassenden Sicherheitssystemen, die kontinuierlich in Betrieb bleiben müssen (z.B. Alarmanlagen, Überwachungskameras), ist eine Notstromversorgung wichtig, um den Schutz auch während eines Stromausfalls aufrechtzuerhalten.
3. Arbeit von zu Hause: Menschen, die im Homeoffice arbeiten und auf eine stabile Stromversorgung angewiesen sind, um ihre Arbeit zu erledigen, können von einer Notstromversorgung profitieren. Dies gilt insbesondere für Berufe, bei denen ein Stromausfall zu erheblichen Arbeitsunterbrechungen und finanziellen Verlusten führen könnte.
4. Heizung: Eine Heizung benötigt in der Regel Strom für den Betrieb von Steuerungssystemen, Pumpen und gegebenenfalls Brennern, weshalb eine zuverlässige Notstromversorgung essenziell ist, um bei einem Stromausfall die Wärmeversorgung aufrechtzuerhalten. Selbst herkömmliche Öl-, aber auch Gas-Zentralheizungen haben ohne Strom keinen Zündfunken, keine Steuerung und auch keine Umwälzpumpe, die das erwärmte Wärmeträgermedium zu den Heizkörpern befördert - die Heizung steht somit still. Wer nun vor allem im Winter keinen Kamin zur Verfügung hat, muss fürchten, dass das Haus auskühlt. Besonders in kalten Regionen kann ein längerer Stromausfall ohne Notstromversorgung zu erheblichen Schäden durch Frost und dementsprechend zu einem unangenehmen Wohnklima führen. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Notwendigkeit einer Notstromversorgung in privaten Haushalten von den individuellen Bedürfnissen, der geografischen Lage und den lokalen Gegebenheiten abhängt. Eine Notstromversorgung bietet Sicherheit, Komfort und Kontinuität in Situationen, in denen die reguläre Stromversorgung unterbrochen ist. Sollten Sie sich dementsprechend dafür entscheiden, ein Notstromsystem zu integrieren, zeigen wir Ihnen im Folgenden die verschiedenen Optionen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, PV-Anlagen mit Notstromsystemen zu verknüpfen. Im Folgenden zeigen wir Ihnen die gängigen Optionen.

Wechselrichter mit Notstromfunktion: Standardwechselrichter schalten sich bei einem Netzausfall ab (Anti-Inselbetrieb). Für Notstromsysteme werden spezielle Hybrid- oder Inselwechselrichter benötigt, die bei Netzausfall den Betrieb aufrechterhalten und die Stromversorgung der angeschlossenen Lasten sicherstellen.

Batteriespeicher: Ein zentrales Element von Notstromsystemen ist der Batteriespeicher, der überschüssigen Solarstrom speichert und bei Bedarf abgibt. Diese Speicherbatterien sind in der Lage, sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom zu speichern und abzugeben, je nach Bedarf des angeschlossenen Systems.

Energiemanagementsystem: Ein intelligentes Energiemanagementsystem (EMS) ist notwendig, um die Stromflüsse innerhalb der Anlage zu steuern. Es sorgt dafür, dass die Batterien optimal geladen und entladen werden, und priorisiert die Stromversorgung der wichtigsten Lasten während eines Netzausfalls.

Bei daheim Solar regeln wir die Notstromversorgung über eine AVU (Automatische Verbraucherumschaltung)  also einen Netztrennschalter.

Der Vorteil ist folgender: Der Haushalt kann im Normalbetrieb ganz normal mit beispielsweise  43 kW versorgt werden. Nur im Notstrombetrieb ist man auf die Leistung des Wechselrichters begrenzt, was man hingegen der Wechselrichterlösung durchgehend ist. Das heißt, wenn bei einem 10 kW Wechselrichter mehr Strom gezogen wird, dann fliegt die Sicherung raus. Dafür ist bei der Wechselrichterlösung die Umschaltung unterbrechungsfrei.

PV-Notstromsysteme können in verschiedenen Modi betrieben werden:

Netzparallelbetrieb: Im normalen Betrieb sind die PV-Anlage und der Batteriespeicher mit dem Netz verbunden. Der erzeugte Solarstrom wird primär zur Deckung des Eigenverbrauchs genutzt, und überschüssiger Strom wird ins Netz eingespeist oder in den Batteriespeicher geladen.

Notstrombetrieb (Inselbetrieb): Bei einem Netzausfall wechselt das System automatisch in den Inselbetrieb. Die PV-Anlage und der Batteriespeicher versorgen dann die wichtigsten Bereiche unabhängig vom Netz. Der Wechselrichter übernimmt hierbei die Aufgabe, eine stabile Spannungs- und Frequenzversorgung sicherzustellen.

Übergangsbetrieb: Während des Übergangs vom Netzparallelbetrieb in den Inselbetrieb kann es zu kurzen Unterbrechungen kommen. Hochwertige Systeme minimieren diese Übergangszeiten, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sicherzustellen.

Welche Vorteile hat es, die Notstromversorgung und die Solaranlage zu verknüpfen?

PV-Anlagen nutzen Sonnenenergie, eine saubere und erneuerbare Energiequelle. Durch die Integration von Notstromsystemen können Haushalte und Unternehmen ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern, die in konventionellen Notstromaggregaten (z.B. Dieselgeneratoren) verwendet werden. Dies reduziert die CO₂-Emissionen und trägt zum Klimaschutz bei.

Obwohl die Anfangsinvestitionen für PV-Anlagen mit Notstromfunktion höher sein können, bieten sie langfristig Kostenvorteile. Selbst erzeugter Solarstrom ist deutlich günstiger als Netzstrom, und die gespeicherte Energie kann genutzt werden, um die Stromrechnung zu senken. Zudem entfallen die laufenden Kosten für den Kraftstoff, der bei traditionellen Generatoren benötigt wird.

Ein PV-Notstromsystem kann eine zuverlässige Stromversorgung auch in abgelegenen Gebieten ohne Netzanschluss gewährleisten. Haushalte werden dementsprechend weniger anfällig für Stromausfälle und Netzstörungen. So werden die Unabhängigkeit und die Versorgungssicherheit, insbesondere in Krisenzeiten, erhöht.

Moderne PV-Anlagen mit Notstromfunktion sind modular aufgebaut und können an die individuellen Bedürfnisse angepasst werden. Sie bieten die Flexibilität, die Kapazität der Batteriespeicher zu erweitern und die Systemkonfiguration an veränderte Anforderungen anzupassen.

Fortschritte in der Batterietechnologie

Die Leistung und Lebensdauer von Batteriespeichern sind entscheidend für die Effektivität von PV-Notstromsystemen. Aktuelle Lithium-Ionen-Batterien bieten eine hohe Energiedichte und Lebensdauer, aber ihre Kosten sind immer noch relativ hoch. Die Forschung und Entwicklung in der Batterietechnologie zielt darauf ab, effizientere und kostengünstigere Speicherlösungen zu entwickeln, wie z.B. Feststoffbatterien und alternative Materialien.

Die Batterietechnologie entwickelt sich rasant weiter, und es ist zu erwarten, dass zukünftige Speicherlösungen effizienter, langlebiger und kostengünstiger werden. Fortschritte bei Feststoffbatterien, Redox-Flow-Batterien und anderen innovativen Technologien könnten die Energiedichte erhöhen und die Ladezyklen verbessern, wodurch PV-Notstromsysteme noch attraktiver werden.

Integration in Smart Grids

Die Integration von PV-Anlagen mit Notstromfunktion in intelligente Stromnetze (Smart Grids) eröffnet neue Möglichkeiten für das Energiemanagement. Smart Grids ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Energieerzeugern und den Verbrauchern, was eine optimale Verteilung und Nutzung der Energie ermöglicht. Dies kann dazu beitragen, die Netzstabilität zu verbessern und den Anteil erneuerbarer Energien im Strommix zu erhöhen.

Die Integration von Notstromsystemen in Photovoltaikanlagen bietet zahlreiche Vorteile, darunter Umweltfreundlichkeit, Kosteneffizienz, Zuverlässigkeit und Flexibilität. Trotz der Herausforderungen, wie hohe Anfangsinvestitionen und technische Komplexität, sind die langfristigen Vorteile und die zukünftigen Entwicklungen vielversprechend. Mit fortschreitender Technologie, politischer Unterstützung und wachsendem Bewusstsein für nachhaltige Energielösungen werden PV-Notstromsysteme eine zunehmend wichtige Rolle in der Energieversorgung der Zukunft spielen.

Durch die Nutzung von Sonnenenergie und innovativen Speichersystemen können Haushalte und Unternehmen ihre Unabhängigkeit vom Netz erhöhen und eine zuverlässige Stromversorgung in Krisenzeiten sicherstellen. Die kontinuierliche Weiterentwicklung und Integration von PV-Anlagen mit Notstromfunktion wird dazu beitragen, eine nachhaltigere und resilientere Energiezukunft zu gestalten.