Lohnen sich Stromspeicher für Photovoltaikanlagen?

Photovoltaikanlagen erschaffen kostengünstigen und umweltfreundlichen Solarstrom auf dem Dach Ihres Hauses. Sie produzieren jedoch den meisten Strom zu Zeiten, in denen im Haushalt normalerweise die geringste Nachfrage besteht. Dieser Strom geht nicht verloren, sondern wird zu einem bestimmten Tarif ins Netz eingespeist. Dies ist jedoch keine wirtschaftliche Lösung, da die Einspeisevergütung in den letzten Jahren stetig gesunken ist, während die Strompreise weiter steigen und die Anlagenpreise sinken. Eine Alternative zur Netzeinspeisung besteht also darin, Strom zu speichern und bei Bedarf autark zu nutzen. Damit wird der Anlagenbetreiber unabhängiger vom öffentlichen Netz, senkt deutlich seine Energiekosten und schont gleichzeitig die Umwelt.

Photovoltaik auf dem Dach
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Eine Speicherung von Solarstrom macht unabhängiger von den aktuellen Strompreisen

Das erwartet Sie in diesem Beitrag

Welche Aufgabe hat ein Stromspeicher?

Hier kommt der Solarenergiespeicher ins Spiel. Damit steht dem Haushalt Sonnenenergie zur Verfügung, unabhängig davon, ob die Photovoltaikanlage gerade Strom erzeugt. Stromspeicher gehören fast schon zur Standardausstattung neuer Photovoltaikanlagen: Laut Bundesverband Solarwirtschaft ist bereits in fast jeder zweiten neuen Anlage ein Stromspeicher integriert. Da hat sich einiges zu früher verändert, da wurden kaum Batteriespeicher installiert.

Befindet sich die Installation einer Photovoltaikanlage noch in der Planungsphase, ist es in den meisten Fällen sinnvoll, Energie zu speichern. Die Solarbatterie bietet Strom zu Zeitpunkten, an denen dieser nicht verfügbar ist oder zu wenig erzeugt wird, beispielsweise nachts oder abends. Daher ist der Stromspeicherkauf besonders für Berufstätige sinnvoll, die nur abends Strom verbrauchen. Bei voller Ladung des Speichers wird der überschüssige Strom noch ins Netz eingespeist und abgerechnet.

Mithilfe eines Energiespeichers können Sie Ihre Photovoltaikanlage optimal ergänzen und Ihre eigene Energie noch effizienter nutzen. Tagsüber, wenn die Sonne scheint, Sie und Ihre Familie aber nicht zu Hause sind, produziert Ihre PV-Anlage Strom, den Sie nicht benutzen können. Der Energiebedarf ist in den Abendstunden am höchsten. Mit einem Energiespeicher können Sie die tagsüber nicht genutzte Sonnenenergie dann nutzen, wenn Sie sie wirklich brauchen.

Da der produzierte Überschussstrom nicht mehr ins Netz eingespeist wird, sondern direkt in die Batterie geht. Auf diese Weise haben Sie genug Energie, um sie später zu verbrauchen, wenn es dunkel wird und Ihre Sonnenkollektoren auf dem Dach keinen Strom mehr erzeugen und Sie abends kochen oder fernsehen können.

Welche Arten von Batteriespeicher gibt es?

Es gibt viele verschiedene Arten von Speichersystemen und Energiespeichern und unterschiedliche Kapazitäten. Für die Solarenergie werden hauptsächlich chemische, also anorganische Energiespeicher (z. B. Lithium-Ionen- und Blei-Batterien) und organische (z. B. Wasserstoffspeicher) eingesetzt.

Auf dem Markt gibt es fotovoltaische Energiespeichersysteme mit einer breiten Palette von Zelltypen und Batterien, darunter Lithium-Manganoxid, Lithium-Nickeloxid, Lithium-Eisenphosphat-Batterien, Lithium-Kobaltoxid und einige Arten von Bleizellen. Blei-Säure-Akkus und Lithium-Ionen-Akkus unterscheiden sich in Aufbau und Speicherverhalten nicht wesentlich – lediglich der Ladungsträger unterscheidet sich jeweils.

  • Die beliebtesten Photovoltaik Energiespeichersysteme sind allerdings Lithium-Ionen-Batterien. Marktforschungen zeigen, dass die meisten Hersteller von Energiespeichern zunehmend auf die Lithium-Ionen-Technologie setzen, da diese Batterien eine längere Lebensdauer und höhere Effizienz bieten.
  • Da herkömmliche Blei-Batterien nicht zum Speichern von Sonnenenergie geeignet sind, wurden spezielle Blei-Säure- oder Blei-Gel-Batterien entwickelt. Sie sind viel billiger in der Anschaffung als Lithium-Ionen-Akkus, weil sie eine kürzere Lebensdauer (1500 bis 3000 Ladezyklen) und eine geringere Energiedichte und Entladungstiefe aufweisen.

Beim Einbau von Blei-Säure-Batterien ist auf eine säurebeständige Umgebung und gute Belüftung zu achten. Bleibatterien sind nicht vollständig abgedichtet. Sie müssen regelmäßig mit destilliertem Wasser nachgefüllt werden.

Blei- und Lithium-Ionen-Batterien sind die am häufigsten verwendeten Energiespeichersysteme für private Photovoltaik-Nutzer. Lithium-Ionen-Akkus sind gleichzeitig in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Die gebräuchlichsten Optionen sind Lithium-Eisenphosphat-, Lithium-Titanat- und Lithium-Polymer-Batterien.

Neue Lithium-Ionen-Batterien können mehr Solarstrom auf kleinerem Raum speichern und haben eine längere Lebensdauer.

Welche Größe sollte der Stromspeicher haben?

Ein Speicher für ein typisches Einfamilienhaus sollte eine Kapazität von 6 bis 14 kWh haben. Auch die Wahl des Herstellers ist entscheidend. Während Hersteller wie BYD oder RCT besonders günstige Modelle anbieten, bewegen sich andere Speichergeräte eher im teuren Preissegment.

Die optimale Größe eines Energiespeichersystems hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. So spielen beispielsweise die Höhe des tatsächlichen Energieverbrauchs in Zeiten, in denen kein Solarstrom produziert wird, die geplante Höhe des Eigenverbrauchs, die Nennleistung der Photovoltaikanlage und viele andere Faktoren eine entscheidende Rolle.

Als Faustregel zur Berechnung der optimalen Solarspeichergröße für typische Privathaushalte gilt, dass die kurzfristig nutzbare Speicherkapazität bei etwa einer Kilowattstunde pro Megawattstunde Jahresverbrauch liegen sollte.

Diese Faustregel basiert nicht auf exakten Berechnungen, da sie erst nach einer detaillierten Bedarfsanalyse und Bestandsaufnahme vor Ort durchgeführt werden können, sondern auf Computersimulationen. Diese Durchschnittsberechnung kann von Fall zu Fall – teilweise deutlich – nach unten oder oben variieren, was entweder dazu führen kann, dass die gespeicherte Solarenergie nicht ausreicht, Sie zusätzlichen teuren Strom aus dem Netz kaufen, oder dass Sie zu viel Geld für einen zu großen Akku ausgeben.

Die Größe und Effizienz der Batterie hängt von der Leistung der Solaranlage, vom Stromverbrauch sowie zukünftigen Strompreisänderungen ab.

Die Effizienz eines Speichers gibt an, wie viel Prozent der zugeführten Energie nach der Speicherung tatsächlich genutzt werden können, da bei der Energieumwandlung und Speicherung immer ein gewisser Prozentsatz an Energieverlusten anfällt. Je nach Technologie können moderne Lithium-Ionen-Batterien bereits einen Wirkungsgrad von bis zu 95 % der nutzbaren Kapazität erreichen.

Batteriespeicher für Photovoltaik
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Mit einem Batteriespeicher lässt sich zum Beispiel das E-Auto aufladen oder der Strom wird für Beleuchtung und Co. genutzt

Wie lange lässt sich der Strom speichern?

Sie wollen im Sommer Energie für den Winter speichern? Das funktioniert nicht. Da bräuchte es eine Brennstoffzellenheizung, die mit Wasserstoff betrieben. Wasserstoffspeicher verlieren auch über eine längere Zeit nicht ihre Kapazität. Sie können daher Wasserstoff im Sommer in Gasflaschen und Gasspeichern lagern und im Winter in einer Brennstoffzelle wieder in Strom und Wärme zurückverwandeln.

Zurück zur Speicherfähigkeit von Batteriespeichern: Die Größe des Solarstromspeichers wird in kWh angegeben, d.h. in Kilowattstunden, nicht in kW. Diese Speicherkapazität gibt an, wie viel Energie in einem bestimmten Zeitraum abgegeben oder aufgenommen werden kann. Die Größe dafür ist eine Stunde, d. h. wie viel Energie in einer Stunde bereitgestellt werden kann.

Somit kann ein 9-kWh-Heimspeicher 9 Stunden lang 1 Kilowatt liefern bzw. speichern. Eine 89-kWh-Sonnenbatterie kann aber auch 3,4 kWh Ausgangsleistung auf einmal liefern, sodass sie bei voller Ladung in weniger als drei Stunden vollständig entladen ist.

In der Regel ist die Sonnenbatterie so ausgelegt, dass sich der Haushalt von abends bis morgens mit gespeicherter Energie selbst versorgen kann. Zwischen 6 kWh und 10 kWh ist für viele Haushalte die richtige Größe. Aber Sie können nicht, wie eingangs geschrieben, den Strom über eine längere Zeit speichern. Es reicht in der Regel nur, das Haus bzw. die Wohnung nur für die Zeit mit Strom zu versorgen, wenn es draußen dunkel ist und keine Sonne scheint. Im Winter, wenn es den ganzen Tag dunkel ist, kann es schon einmal passieren, dass zusätzlich Strom benötigt wird.

Vieles hängt aber auch von Ihren Vorlieben und Ihrem persönlichen Verbrauch ab. Wie viele Personen leben in Ihrem Haushalt? Waschen oder kochen Sie abends? Ist in jedem Zimmer Licht an, wie viele Fernseher, Computer etc. haben Sie? Fahren Sie ein Elektroauto? Poolheizung? Wärmepumpe?

Nehmen wir an, Sie haben eine sogenannte Grundlast von etwa 300 kW (4-köpfiger Haushalt) von Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang. Zu dieser Grundlast gehören beispielsweise eine Gefriertruhe, ein Kühlschrank, ein Telefon, ein Router, ein Radiowecker etc., also elektrische Geräte, die niemals ausgehen.

Dazu kommt Ihr weiterer Verbrauch am Abend: Ein moderner Flachbildfernseher benötigt etwa 100 Watt, ebenso wie Lampen pro Zimmer und Laptop/PC. Ein Waschgang in einer Waschmaschine braucht etwa 2,3 kWh pro Waschgang, ein Wäschetrockner 3,3 kWh pro Trockengang.

Wie alt wird ein Batteriespeicher?

Mit 5.000 bis 7.000 Vollladezyklen garantieren Solarspeicheranlagen eine lange Lebensdauer, die locker mit der 20-jährigen Lebensdauer einer Solaranlage mithalten können, denn der durchschnittliche Haushalt rechnet mit etwa 200 Vollladezyklen pro Jahr.

Während Solarmodule über 20 bis 30 Jahre lang sehr gut funktionieren können, wird eine Batterielebensdauer von 10 bis 15 Jahren erwartet.

Der Grund dafür ist, dass in den Batteriezellen chemische Prozesse ablaufen, die zu einer Alterung der Materialien führen. Manche Alterungsprozesse laufen sogar unabhängig vom Entladen und Laden ab, sodass solche Batterien so etwas wie eine „Haltbarkeitsdauer“ haben, die allerdings nicht genau vorhergesagt werden kann.

Die Alterung führt im Laufe der Zeit zu einer Abnahme der Speicherkapazität, die über einen langen Zeitraum langsam abnimmt, sich aber gegen Ende der Nutzungsdauer beschleunigt. Der Akku altert zunächst langsam, dann aber schneller.

Lithiumbatterien für den Heimspeicher sind für den Einsatz mit einer Solaranlage ausgelegt. Ungünstig für diesen Batterietyp sind längere Ladezeiten und sehr niedrige oder hohe Umgebungstemperaturen. Daher werden Batterien am besten in einem trockenen Keller gelagert und nur kurzzeitig vollgeladen. Ideal ist es, wenn der Akku an einem sonnigen Tag bis zum Mittag vollgeladen ist, sodass der abendliche Stromverbrauch ihn dann zu schwächen beginnt. Am nächsten Morgen sollte der Akku wieder weitgehend leer sein.

Wenn die Batteriegröße zu groß oder zu klein ist, leiden Wirtschaftlichkeit und Speichereffizienz. Daher sollten Sie sich vor dem Kauf Gedanken darüber machen, wie der Speicher genutzt werden soll. Wenn in Zukunft mit einem steigenden Energieverbrauch zu rechnen ist und weitere Technologien zum Einsatz kommen (z. B. im Zusammenhang mit der geplanten Anschaffung einer Elektro-Wärmepumpe), sollte der Speicher größer ausgelegt werden. Eine höhere Akkukapazität ist auch dann sinnvoll, wenn der Akkupack zusätzliche Features wie Backup- oder Not- oder Power bieten soll.

Anschaffungs- und Betriebskosten eines Stromspeichers?

Während Batteriespeicher dieser Größe durchschnittlich 1.300 Euro pro Kilowattstunde Leistung kosten, sind kleinere Speicher relativ teurer als große Solarstromspeicher. Kleine Speicher mit einer Speicherkapazität von nur 5-6 kWh kosten etwa 5000-8000 Euro. Andererseits ist ein großer Speicher mit einer Kapazität von 7–14 kWh zu Preisen zwischen 8.000 und 13.000 Euro erhältlich.

Mit der Anschaffung eines Solarenergiespeichers sind auch einige andere Kosten verbunden. Neben den Kosten für die Installation und Anschaffung eines Speichers fallen auch laufende Kosten an, die bei der Kostenkalkulation nicht außer Acht gelassen werden dürfen. Dazu gehören zum Beispiel die Kosten für die Wartung und den laufenden Betrieb der Anlage. Wenn also Stromspeicher preislich verglichen werden sollen, sollten immer alle möglichen Kosten berücksichtigt werden. Denn es ist möglich, dass die Anschaffungskosten für ein Modell höher sind, andere Faktoren aber günstiger sind.

Auch die technischen Parameter eines Modells können deutlich besser sein als bei einem anderen. Beim Kauf eines Energiespeichersystems ist es besonders wichtig, die Vorteile der Speicherung gegenüber der Einspeisung von Strom in das Netz abzuwägen. So kann der Preis pro eingesparter Kilowattstunde als Richtwert dienen. Wichtige Faktoren, die die Kosten eines Energiespeichersystems beeinflussen, sind unter anderem:

  • Stromspeicherkosten beim Kauf
  • Stromspeicherkosten für die Installation
  • Stromspeicherkosten für den Betrieb
  • Stromspeicherkosten für die Wartung
  • Stromspeicherung Kosten der kumulierten Kilowattstunde Strom

Beispiel der Gesamtkosten für eine kleine Installation

Prinzipiell kostet ein Stromspeicher zwischen 1.000 und 2.000 Euro pro Kilowattstunde Speicherkapazität. Allerdings sind kleine Speichersysteme relativ teurer als große Energiespeichersysteme. Stromspeicher mit einer Kapazität von 5 bis 6 kWh kosten zwischen 5.000 und 8.000 Euro. Angenommen, Sie möchten einen 5-kWh-Speicher kaufen, dann müssen Sie mit Investitionskosten von rund 7.000 € rechnen.

Außerdem müssen Installationskosten kalkuliert werden. Sie sind bei kleinen Anlagen in der Regel günstiger als bei großen Anlagen, daher können wir in diesem Beispiel von 1000 Euro Einbaukosten ausgehen.

Betriebskosten wie Wartung, Service und Versicherung können mit ein bis zwei Prozent der Investitionskosten pro Jahr kalkuliert werden. Für dieses Beispiel wären dies 160 Euro, die jährlich für Betriebskosten anfallen würden. In diesem Beispiel erhalten wir Gesamtsystem- und Installationskosten von 8.000 € plus 160 € pro Jahr.

Fazit: Stromspeicher in den meisten Fällen sinnvoll

Lohnt sich das Nachrüsten eines Batteriespeichers? Zweck des Energiespeichersystems ist es, den Eigenverbrauch des selbst erzeugten Solarstroms zu erhöhen, indem Solarenergie tagsüber gespeichert und zu späteren Stunden genutzt wird.

Ob sich die Anschaffung eines Solarspeichers lohnt, hängt von dem Strompreis, der Einspeisevergütung und der Art des Verbrauchs ab. Obwohl die Strompreise in den letzten Jahren gestiegen sind, ist die Einspeisevergütung für Solarstrom gesunken. Dieser Unterschied führt dazu, dass der maximal mögliche Eigenverbrauch an selbstproduziertem Solarstrom immer attraktiver wird. Allerdings entscheidet auch das Installationsdatum Ihrer PV-Anlage maßgeblich darüber, ob sich ein Speicherupgrade lohnt. Wenn Ihre Anlage vor 2009 installiert wurde, macht es keinen Sinn, den Energiespeicher nachzurüsten, da Sie einen sehr hohen Grünwert erhalten.

Da die Einspeisevergütung seit vielen Jahren unter dem aktuellen Strompreis liegt, zielen moderne Photovoltaikanlagen darauf ab, den Eigenverbrauch zu maximieren. Mithilfe eines Energiespeichersystems ist eine deutliche Steigerung des Eigenverbrauchs möglich. Bei einer neuen Solaranlage lohnt sich ein Solarspeicher, daher ist eine direkte Kombination sinnvoll. Auch die Aufrüstung bestehender Systeme mit einem Speichersystem ist in vielen Fällen sinnvoll: Nach 2009 installierte Systeme könnten potenziell von einem Speichersystem profitieren.

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