Stromspeicher für PV-Anlage: Kosten und Nutzen von Batteriespeichern
Von André Gieße
Ein Stromspeicher kann als Ergänzung für die Solaranlage am Haus sinnvoll sein. PV-Speicher lassen sich auch nachrüsten und werden immer günstiger. Das ist beim Kauf zu beachten.
Diese Anschaffungskosten fallen für einen Stromspeicher an
So kann man die optimale Speicherkapazität berechnen
Worauf es bei einem Solarstromspeicher ankommt
Wer zu Hause eine Photovoltaik-Anlage hat und seinen erzeugten Solarstrom auch bei bedecktem Himmel oder nachts nutzen möchte, braucht einen Batteriespeicher. Damit kann man in der Regel doppelt so viel eigenen Strom vom Dach nutzen und muss weniger aus dem öffentlichen Netz teuer dazukaufen. Erhältlich sind Stromspeicher mit Lithium-Ionen-Batterien sowohl separat als auch im Komplettpaket mit dem dazu nötigen Wechselrichter sowie der passenden PV-Anlage.
Was Speicher für die PV-Anlage kosten
Die Nettopreise für Stromspeicher sind zuletzt deutlich gesunken: Mit 250 bis 450 Euro pro Kilowattstunde (kWh) Speichervolumen kann man aktuell grob rechnen. Je höher die Kapazität eines Stromspeichers ist, desto günstiger sind meist die durchschnittlichen Anschaffungskosten je kWh. Inklusive Wechselrichter ist es etwas teurer. PV-Speicher, die 5 kWh fassen, sind zum Beispiel ab zirka 1500 Euro im Online-Handel erhältlich.
Wer eine Solaranlage mit einem Stromspeicher kombiniert, braucht einen zweiten Wechselrichter zwischen dem Batteriespeicher und dem Verteilerkasten oder einen Hybridwechselrichter, der Solar- und Speicher-Wechselrichter in einem Gerät vereint.
Mit einem Hybridwechselrichter kann der Gleichstrom (DC) aus der PV-Anlage direkt in den Speicher fließen und danach in Wechselstrom (AC) für den Haushalt und die Netzeinspeisung umgewandelt werden. Dadurch geht weniger Solarstrom verloren.
In modernen Solarstromspeichern sind oft schon passende Wechselrichter integriert. Sie dienen zusätzlich dazu, die Energieflüsse im System zu überwachen und steuern.
Neben dem Kaufpreis fallen Montagekosten für die Stromspeicher an, denn die Installation müssen Elektrofachleute vornehmen. Bei Einfamilienhäusern liegen die Montage- und Installationskosten je nach Aufwand in einem Bereich von ungefähr 1000 bis 3000 Euro.
Die Betriebs- und Wartungskosten betragen pro Jahr ein bis zwei Prozent des Kaufpreises. Zum einen verteuert sich gegebenenfalls die Versicherung ein wenig, wenn zur PV-Anlage ein Speicher hinzukommt. Zum anderen verbraucht der Speicher selbst Strom.
Moderne Geräte sind so gut wie wartungsfrei. Software-Updates sind übers Internet möglich. Im Zuge des PV-Anlagen-Checks empfiehlt sich lediglich alle vier bis fünf Jahre auch eine Prüfung des Solarstromspeichers.
Solaranlage, Stromspeicher und Wechselrichter gibt es auch zusammen als All-Inclusive-Pakete, die obendrein eine Montage und Inbetriebnahme durch Fachleute enthalten. Die Angebote hierfür hängen von der geplanten Größe, Kapazität und Leistung ab und beginnen bei rund 11.000 Euro.
Wo es Förderung für Stromspeicher gibt
Die Anschaffungskosten für eine PV-Anlage mit Stromspeicher müssen Sie nicht allein tragen. Neben der Befreiung von der Mehrwertsteuer gibt es diese Fördermöglichkeiten für PV-Speicher.
So finanziert die KfW-Bank unter anderem die Anschaffung und Installation von Batteriespeichern mit einem zinsvergünstigten Kredit.
In manchen Regionen gibt es zudem Investitionszuschüsse bis zu 300 Euro pro Kilowattstunde installierte Speicherkapazität.
Wenn der Speicher nicht nur eigenen Solarstrom, sondern auch normalen Netzstrom speichern kann, ist eine Ermäßigung des Netzentgelts zwischen 110 und 190 Euro pro Jahr möglich.
Wer eigenen Solarstrom zusammen mit normalem Haushaltsstrom speichert und später ins Netz einspeist, kann künftig über die Direktvermarktung eine Vergütung erhalten.
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Wie die Größe vom PV-Speicher berechnen?
Als grobe Faustformel ist eine Speicherkapazität von 1 bis 1,5 kWh pro kWp installierter Leistung der Solaranlage sinnvoll. Um vor dem Kauf die bedarfsgerechte und wirtschaftlich optimale Größe eines Solarstromspeichers zu ermitteln, sollte man neben der Photovoltaik-Power auch den eigenen Jahresverbrauch berücksichtigen. Je größer eine Solaranlage im Vergleich zum Stromverbrauch ist, umso mehr überschüssige Sonnenenergie kann man potenziell für später speichern.
Die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin (HTW Berlin) empfiehlt Obergrenzen. Der Batteriespeicher sollte grundsätzlich groß genug sein, um den Haushalt einen Abend und eine Nacht lang mit überschüssigem Solarstrom zu versorgen.
Bei der Anschaffung maximal mit 1,5 kWh nutzbarer Speicherkapazität je 1000 kWh jährlichem Stromverbrauch planen.
Ein überdimensionierter Speicher verursacht nicht nur unnötige Kosten, sondern wird auch seltener vollgeladen und entladen. Die schlechte Auslastung der Batterien könne sich mitunter auf deren Lebensdauer auswirken, warnen manche Hersteller.
Empfehlungen zur Obergrenze der Speicherkapazität in Einfamilienhäusern
| Stromverbrauch: 2000 kWh/a | Stromverbrauch: 3000 kWh/a | Stromverbrauch: 4000 kWh/a | Stromverbrauch: 5000 kWh/a | Stromverbrauch: 6000 kWh/a | Stromverbrauch: 7000 kWh/a | Stromverbrauch: 8000 kWh/a | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
PV-Leistung: 10 kWp | 3,0 kWh | 4,5 kWh | 6,0 kWh | 7,5 kWh | 9,0 kWh | 10,5 kWh | 12,0 kWh |
PV-Leistung: 9 kWp | 3,0 kWh | 4,5 kWh | 6,0 kWh | 7,5 kWh | 9,0 kWh | 10,5 kWh | 12,0 kWh |
PV-Leistung: 8 kWp | 3,0 kWh | 4,5 kWh | 6,0 kWh | 7,5 kWh | 9,0 kWh | 10,5 kWh | 12.0 kWh |
PV-Leistung: 7 kWp | 3,0 kWh | 4,5 kWh | 6,0 kWh | 7,5 kWh | 9,0 kWh | 10,5 kWh | 10,5 kWh |
PV-Leistung: 6 kWp | 3,0 kWh | 4,5 kWh | 6,0 kWh | 7,5 kWh | 9,0 kWh | 9,0 kWh | 9,0 kWh |
PV-Leistung: 5 kWp | 3,0 kWh | 4,5 kWh | 6,0 kWh | 7,5 kWh | 7,5 kWh | 7,5 kWh | 7,5 kWh |
PV-Leistung: 4 kWp | 3,0 kWh | 4,5 kWh | 6,0 kWh | 6,0 kWh | 6,0 kWh | 6,0 kWh | 6,0 kWh |
Zur genauen Bedarfsabschätzung des Speichervolumens ist es auch wichtig, zu wissen, zu welchen Tageszeiten der meiste Strom verbraucht wird und welcher Autarkiegrad gewünscht ist.
Für eine erste Überschlagsrechnung muss man den Jahresverbrauch durch 365 Tage teilen. Das Ergebnis wird mit dem Faktor 0,5 multipliziert, wenn der Solarstrom vor allem morgens und abends genutzt wird, oder mit dem Faktor 0,33, wenn er hauptsächlich tagsüber verbraucht wird.
Beispiel: Beträgt der Jahresverbrauch 4000 kWh und ist relativ gleichmäßig über den Tag verteilt, bedeutet das: 4000 : 365 x 0,33 = 3,6. Ein Batteriespeicher mit 4 kWh wäre hier also ausreichend.
Wer sich mit der Batterie für einen – sehr unwahrscheinlichen – längeren Stromausfall rüsten will, muss anders rechnen: Dann würde sich die Speicherkapazität am Stromverbrauch eines typischen Tages orientieren. Und müsste, je nachdem, mit welcher Ausfalldauer man schlimmstenfalls rechnet, noch größer sein. Wirtschaftlich sinnvoll wäre das aber voraussichtlich nicht.
Wann sich ein Batteriespeicher lohnt
Ein Speicher für die PV-Anlage ist nur sinnvoll, wenn genug überschüssiger Solarstrom im Haus anfällt. Je mehr selbst produzierte Sonnenenergie man verbrauchen kann und je teurer Strom aus dem öffentlichen Netz ist, desto eher lohnt sich die Investition. Die steigenden Netzentgelte machen weiter sinkende Strompreise derzeit eher unwahrscheinlich. Ein weiterer finanzieller Faktor, den man vor der Kaufentscheidung gegenrechnen sollte, ist die aktuelle Einspeisevergütung.
Der Batteriespeicher hilft, das Potenzial der PV-Anlage in sonnenreichen Stunden auszuschöpfen und den Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms zu erhöhen. Der Autarkiegrad – also das Maß, in dem man durch eigenen Strom zum Selbstversorger wird – lässt sich laut HTW Berlin durch die Erweiterung um einen PV-Speicher von durchschnittlich 30 im Mittel auf 70 Prozent steigern. Sehr energiesparsame Haushalte können sich bestenfalls bis zu 95 Prozent selbst versorgen.
Wer Großverbraucher wie ein Elektroauto oder eine Wärmepumpe nutzt, kann durch einen passenden PV-Speicher und ein smartes Energiemanagement jährlich Hunderte Euro sparen, weil weniger Autostrom oder Haushaltsstrom aus dem öffentlichen Netz dazugekauft werden muss.
Doch je geringer der eigene Energiebedarf und je kleiner die geplante Solaranlage, umso weniger lohnt sich ein Speicher. Für Haushalte, die unter 3000 kWh Strom im Jahr verbrauchen, lohnt die Anschaffung sich selten: Die möglichen Einsparungen decken meist nicht die Kosten des PV-Sets.
Je nach Stromkostenersparnis hat man die Investition in den Speicher innerhalb von 5 bis 10 Jahren wieder drin. Im Schnitt liegt die Lebensdauer der Geräte bei etwa 15 Jahren. Moderne Lithium-Ionen-Speicher erreichen je nach Nutzung und Standort zwischen 5000 und 10.000 Ladezyklen.
Wo sollte der Batteriespeicher stehen?
Um den Stromspeicher vor der Witterung und Temperaturschwankungen zu schützen, sollte er im Inneren des Hauses stehen. Damit er einwandfrei arbeitet und die Batterie lange hält, sollten Sie zudem auf die Umgebungstemperatur am Standort achten.
Der Raum, in dem der Batteriespeicher steht, sollte trocken und gut belüftet sein sowie eine konstante Temperatur haben – nicht unter null Grad und nicht über 20 Grad Celsius. Der warme Heizungskeller ist also ebenso wenig geeignet wie eine kalte Garage.
Worauf es beim Stromspeicher ankommt
Der Preis und die Größe sollten nicht die einzigen Einflussfaktoren bei einer Kaufentscheidung sein. Dies sind wichtige Merkmale und Kennzahlen zur Leistungsbeschreibung von Solarstromspeichern:
Es gibt zwei Möglichkeiten, einen Stromspeicher mit der PV-Anlage zu verbinden und dabei den Gleichstrom (DC) vom Dach in Wechselstrom (AC) für das Haushaltsnetz umzuwandeln: Vor der Anschaffung muss man sich zwischen AC- und DC-gekoppelten Systemen entscheiden.
Beim AC-gekoppelten System wird Solarstrom erst vom Wechselrichter der PV-Anlage in Wechselstrom umgewandelt und ins Hausnetz eingespeist. Bevor der Überschuss in den Speicher gelangt, wird er von einem Batterie-Wechselrichter wieder in Gleichstrom umgewandelt. Beim DC-gekoppelten System wird der Strom aus der Solaranlage direkt in den Speicher geladen und danach von einem Hybridwechselrichter (PV- und Batterie-Wechselrichter in einem Gerät) umgewandelt.
DC-gekoppelte Speichersysteme haben deutlich geringere Wandlungsverluste und sind günstiger als AC-gekoppelte Speichersysteme. Jedoch sind AC-Speicher flexibler: Da bestehende Solaranlagen schon über einen PV-Wechselrichter verfügen, kann man meist nicht einfach einen DC-Speicher nachrüsten, sondern muss den PV-Wechselrichter aus- und einen Hybridwechselrichter einbauen.
Lithium-Ionen-Batterien sollten grundsätzlich nie vollständig entladen werden, weil sie sonst kaputtgehen. Deren Hersteller geben deshalb oft sowohl eine nominale als auch eine nutzbare Speicherkapazität an – jeweils in Kilowattstunden (kWh). Letztere ist beim Kauf wichtig.
Die Nettokapazität, auch Nutzkapazität genannt, ist die tatsächlich verfügbare Größe, wenn die zulässige Entladetiefe eingehalten wird. Die Bruttokapazität oder auch Nennkapazität besteht aus der nutzbaren Kapazität und dem Rest, der im Speicher bleibt, um die Akkus nicht zu schädigen
Ist im Datenblatt eines Herstellers lediglich die nominale Speicherkapazität bei einer theoretischen Entladetiefe von 100 Prozent angegeben, reduziert sich der in der Praxis nutzbare Energieinhalt des Lithium-Ionen-Batteriespeichers meistens um 5 bis 10 Prozent.
Die Hersteller von Solarstromspeichern machen unterschiedliche Angaben zu deren Effizienz bei der Energieübertragung. Denn beim Speichern und Umwandeln von Energie entstehen immer Verluste. Je höher der maximale Wirkungsgrad von Batteriespeichern und Wechselrichtern ist, desto mehr des Solarstroms steht letztlich zur Verfügung. Zwischen 90 und 98 Prozent sind üblich.
Wichtig ist, dass Stromspeicher und Wechselrichter ähnlich effizient arbeiten. Viele Hersteller von PV-Speichern mit integriertem Hybridwechselrichtern geben den maximalen Wirkungsgrad nur für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom an, jedoch nicht die Verluste während der Ladung und Entladung. Am aussagekräftigsten ist der Wirkungsgrad des Gesamtsystems.
Je nach Energiebedarf im Haushalt ist es wichtig, mit welcher Leistung der Batteriespeicher ge- und entladen werden kann. Beides geben die Hersteller in Kilowatt (kW) an und kann stark variieren.
Ist die Entladeleistung hoch, kann der Stromspeicher auch stromintensive Geräte wie Elektroautos oder viele Elektrogeräte gleichzeitig versorgen. Eine Wallbox lädt zum Beispiel mit bis zu 11 kW. Ist die Entladeleistung des PV-Speichers zu gering, muss für die Lastspitzen im Haushalt der Strom aus dem öffentliche Netz verwendet werden, obwohl der gespeicherte Solarstroms ausreichend wäre.
Ist die Ladeleistung hoch, kann die PV-Anlage den Stromspeicher bei Sonnenschein schnell wieder aufladen. Das ist entscheidend, wenn die Solarmodule in kurzer Zeit viel Energie erzeugen und diese nicht direkt im Haushalt verbraucht werden kann. Hat der Batteriespeicher hingegen eine zu niedrige Ladeleistung, braucht er zu lange, um den erzeugten Solarstrom vollständig zu speichern.
Die maximale Entladetiefe des Solarstromspeichers gibt an, bis zu welchem Punkt die Batterien beim täglichen Betrieb der Haushaltsgeräte entladen werden können. Komplette Entladungen würden die Batteriespeicher stark beanspruchen, was die Lebensdauer der Akkus verkürzen würde. Um sie zu schonen, bleibt immer ein kleiner Stromrest im PV-Speicher.
Bei einer maximalen Entladetiefe von 95 Prozent bleiben zum Beispiel 5 Prozent der gespeicherten Solarenergie ungenutzt im PV-Speicher. Je höher die Entladetiefe, desto besser wird die Kapazität genutzt. Lithium-Ionen-Speicher erreichen zwischen 80 bis 98 Prozent. Man sollte hierbei nicht nur auf die Herstellerangaben vertrauen, sondern auch Testergebnisse studieren.
In den Solarstromspeichern haben sich Lithium-Ionen-Batterien durchgesetzt. Diese Technologie hat sich inzwischen in vielen Geräten bewährt, die Akkus enthalten. Im Vergleich zu den älteren Blei-Akkus haben Lithium-Eisenphosphat-Batterien eine längere Lebensdauer und einen höheren Wirkungsgrad. Zudem sind sie wartungsarm, sehr sicher und umweltschonender.
Die Lebensdauer eines Solarstromspeichers variiert je nach Modell, Intensität der Nutzung und dem Standort. Lithium-Eisenphosphat-Speicher halten 10 bis 20 Jahre. Die Hersteller informieren meist in den Produktangaben, wie viele Ladezyklen der PV-Speicher im Optimalfall unterstützt. Es sollten mindestens 5000 sein. Ein normaler Haushalt verbraucht 200 bis 250 volle Ladezyklen pro Jahr.
Die Alterung der Batterien führt irgendwann zu einer sinkenden Speicherkapazität. Dieser Prozess beschleunigt sich im Laufe der Zeit. Die Hersteller geben auf die Stromspeicher standardmäßig 10 Jahre Garantie. Die meisten von ihnen garantieren zwar 80 bis 100 Prozent der Batteriekapazität, manche decken aber nicht die Elektronik des Speichersystems ab, warnt die Verbraucherzentrale.