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Batteriespeicher – die Sonne in die Verlängerung schicken?

Das Wichtigste in Kürze:

  • Mit einem Batteriespeicher verbrauchen Haushalte mehr Solarstrom selbst.
  • Bei der Auswahl eines Speichers sind Wirtschaftlichkeit, Kapazität und Lebensdauer wichtige Kriterien.
  • Ein Elektroauto trägt dazu bei, den Batteriespeicher wirtschaftlicher zu nutzen.

 

Batterie mit Solarmodulen
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Mit einem Batteriespeicher können Sie einen Teil Ihres selbst erzeugten Sonnenstroms aus der Photovoltaikanlage speichern und später verbrauchen – zum Beispiel abends und in der Nacht, wenn die Anlage keinen Strom produziert. Außerdem kann ein Batteriespeicher helfen, den eigenen Solarstrom für die Ladung eines Elektrofahrzeugs zu nutzen.

Grafik Stromverbrauch mit Batteriespeicher im Tagesverlauf
Der Stromverbrauch im Haushalt schwankt im Tagesverlauf. Solarstrom wird tagsüber produziert und kann mit dem Batteriespeicher auch abends bis morgens genutzt werden.

Mehr Unabhängigkeit mit einem Batteriespeicher

Mit einem Batteriespeicher können Sie einen größeren Teil Ihres Energiebedarfs aus Ihrer eigenen Photovoltaikanlage (PV-Anlage) decken. Damit steigern Sie Ihren Eigenverbrauchsanteil und Ihren Autarkiegrad: Sie werden also unabhängiger von Strompreisänderungen. 

Zur Erläuterung: Der Eigenverbrauchsanteil gibt an, wie viel Prozent des erzeugten Solarstroms im eigenen Haushalt genutzt wird.  Der Rest des Solarstroms fließt ins Netz. Dagegen stellt der Autarkiegrad dar, wie viel Prozent des Jahresstromverbrauchs allein von der eigenen PV-Anlage gedeckt werden.

Mit unserem Solarrechner verschaffen Sie sich einen Überblick, wie Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad in Ihrem persönlichen Fall aussehen könnten. Demnach erzielt ein Einfamilienhaus mit einer installierten PV-Anlagenleistung von einem Kilowatt (kW) pro 1.000 Kilowattstunden (kWh) Strombedarf ohne Speicher einen Eigenverbrauchsanteil und einen Autarkiegrad von jeweils etwa 30 %. Wird zusätzlich ein Batteriespeicher mit einer nutzbaren Speicherkapazität von 1 kWh pro 1.000 kWh jährlichem Strombedarf installiert, steigt der Eigenverbrauchsanteil auf etwa 59 %  und der Autarkiegrad auf etwa 55 %. Ein vollständig vom Netz unabhängiger, autarker Betrieb ist in Deutschland kaum möglich. Im Solarrechner lässt sich auch der zusätzliche Stromverbrauch eines E-Autos mitberücksichtigen: Sie können angeben, ob Sie ein E-Auto besitzen und wie Sie es aktuell nutzen oder künftig nutzen wollen.

Schätzen Sie mit unserem Solarrechner Sie ab, in welchem Umfang ein Batteriespeicher Ihren Eigenverbrauchsanteil und Ihren Autarkiegrad erhöht. Auch der zusätzliche Stromverbrauch des E-Autos lässt sich dabei berücksichtigen.

Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers

Derzeit ist der Betrieb eines Batteriespeichers eher unwirtschaftlich, aber die Attraktivität der Batteriespeicher kann mit steigenden Strompreisen und fallenden Einspeisevergütungen für den Solarstrom zunehmen. Besonders interessant könnte das für Anlagenbetreiber werden, die nach 20 Jahren gar keine Einspeisevergütung mehr bekommen. 

Speichertechnologien und der Markt für Batteriesysteme entwickeln sich weiter: Die Preise fallen und die Nachfrage steigt. Sie sind für viele Verbraucher attraktiv, weil sie damit einen viel höheren Anteil Solarstrom selbst nutzen können und der Haushalt vom Energieversorger unabhängiger wird. Ein Batteriespeicher lohnt sich umso mehr:
•    je günstiger er in der Anschaffung und Installation ist,
•    wenn die Einspeisevergütung niedrig und der Strombezugspreis hoch sind,
•    wenn der Eigenverbrauchsanteil an Solarstrom durch den Speicher deutlich steigt,
•    wenn Sie Förderprogramme und steuerliche Vorteile bei der Anschaffung nutzen.

Die Auswahl des richtigen Speichers

Entscheidend bei einem Batteriespeicher ist immer die nutzbare Netto-Kapazität. Diese gibt an, zu wie viel Prozent der Speicher entladen werden kann, ohne Schaden zu nehmen. Manche Hersteller geben nur die Brutto-Kapazität an – fragen Sie in diesem Fall noch einmal nach.

Wir empfehlen, den Batteriespeicher so groß zu wählen, dass die Speicherkapazität pro 1.000 kWh jährlichen Stromverbrauch im Haushalt plus den Stromverbrauch eines eventuell vorhandenen Pendlerfahrzeuges maximal 1 kWh groß ist. Bei beispielsweise 3.500 kWh Jahresstromverbrauch plus 2.500 kWh Strom für das tagsüber nicht zu Hause abgestellte Elektroauto sollte der Speicher nicht größer als 6 kWh sein. Ohne Pendlerfahrzeug würde sich eine maximal empfohlene Speichergröße von 3,5 kWh ergeben. Für einen batteriebetriebenen Zweitwagen, der tagsüber zu Hause abgestellt wird, empfehlen wir, keine zusätzliche Batteriespeicherkapazität vorzusehen, da der Nutzen des Batteriespeichers dann zu gering ist.

Damit der Speichers sinnvoll genutzt wird, sollte die Kapazität in kWh nicht größer sein als die Leistung der PV-Anlage in kWp.

Grafik Batteriespeicher Ladezustände

Blei oder Lithium?

Diese Frage stellt sich heute nur noch selten. Denn heutzutage werden kaum noch Bleispeicher für den Heimspeicherbereich angeboten. Diese Systeme haben sich aufgrund hoher Wartungsintensität, geringer Lebensdauer und damit verbundenen hohen Kosten nicht durchgesetzt. Der heutige Standard sind Lithiumionenbatterien. Sie sind wesentlich langlebiger und effizienter als Bleispeicher.

Lebensdauer und Anzahl der Zyklen

Bei der Lebensdauer der Batterien sind 2 Aspekte zu unterscheiden: Die Zyklenzahl und die Alterung im Laufe des Betriebes („kalendarischen Alterung“).

Hersteller werben oft mit  4.000 und mehr  Lade- und Entladezyklen. Mit Zyklus ist hier gemeint, die Batterie einmal vollzuladen und komplett zu entladen. Die Zyklenzahl gibt also an, wie oft die Batteriekapazität genutzt werden kann. Ein durchschnittlicher Haushalt erreicht im Jahr etwa 250 Zyklen. Rechnerisch ergäbe sich daraus eine Lebensdauer von über 16 Jahren.

Batteriespeicher unterliegen aber zusätzlich einer kalendarischen Alterung. Verantwortlich dafür sind chemische Vorgänge in den Batteriezellen. Diese sind weniger von der Nutzung abhängig, sondern eher von der Bauform und Qualität der Zelle sowie von der Umgebungstemperatur. Der Speicher sollte in einem Raum mit maximal 20°C bis 25°C stehen – der Keller eignet sich daher besser als ein Dachboden, der im Sommer sehr warm wird. Fachleute gehen von einer realistischen Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren aus. Praxiserfahrungen mit den heute üblichen Systemen über so lange Zeiträume gibt es aber noch nicht.

Vermutlich wird der Batteriespeicher sein kalendarisches Lebensende erreichen, weit bevor er die technisch mögliche Zyklenzahl durchlaufen hat. Deshalb verbessert alles, was die Anzahl der Be- und Entladungen erhöht, die Wirtschaftlichkeit des Batteriespeichers. Eine intensivere Nutzung der Batterie dürfte demnach die Lebensdauer also nicht verringern. Aus dieser Sicht ist es auch sinnvoll, eine Batterie mit eher kleiner als zu großer Kapazität zu kaufen, weil auch das die tatsächlich genutzte Zyklenzahl erhöht.

Garantien der Hersteller erstrecken sich auf bis zu 10 Jahre, wobei die Garantiebedingungen sehr unterschiedlich sein können. Beispielsweise gibt es Garantiebedingungen, die zusätzliche Kosten nennen, wenn der Garantiefall eintritt.

Die richtige Ladestrategie für den Heimspeicher

Im einfachsten Fall lädt das Speichersystem seine Batterie, sobald Strom aus der PV-Anlage nicht gleichzeitig für andere Anwendungen im Haushalt gebraucht wird und sonst ins Netz eingespeist würde. Das führt in der Praxis dazu, dass die Batterie oft schon früh am Vormittag vollgeladen ist und zur Mittagszeit die Solarleistung der Photovoltaikanlage aufgrund technischer Vorgaben gekappt werden muss. Denn kleine PV-Anlagen werden in der Regel so betrieben, dass sie nur mit höchstens 70 %  ihrer Nennleistung ins Netz einspeisen dürfen. Um das zu vermeiden, sollte der Speicher intelligent geladen werden, d. h. aufgrund der Prognose und Beobachtung des Wetters und des Stromverbrauchs im jeweiligen Haushalt.

Prognosebasierte Speicherregelungen unterstützen auch den netzfreundlichen Betrieb von Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern. Netzfreundlich bedeutet hier, dass der Batteriespeicher vor allem mit der beispielsweise mittags hohen Erzeugungsleistung der PV-Anlage geladen wird. Das unterstützt die gleichmäßigere Nutzung des Stromnetzes und kann die Netzkosten verringern, die alle Stromkunden zu tragen haben.

Zusätzlicher Stromverbrauch

Speicher verbrauchen selbst Strom, zum Beispiel für die Ladeelektronik. Hierdurch entsteht ein Mehrverbrauch an Energie, der jährlich mehrere Hundert Kilowattstunden betragen kann. Das entspricht dem Verbrauch eines größeren Haushaltsgeräts. Es gibt allerdings Geräte mit einer Überwachungselektronik, die den Speicher in sonnenarmen Zeiten, beispielsweise im Winter oder nachts, in einen „Schlafmodus“ schalten. Der Eigenverbrauch des Speichers wird dadurch verringert.

Es gibt einphasig oder dreiphasig angeschlossene Speichersysteme. Dreiphasige Systeme geben eine höhere elektrische Leistung ab, sie haben aber auch einen höheren Eigenverbrauch.

Elektromobilität und Batteriespeicher

Soll mithilfe des Batteriespeichers der Solarstromanteil des E-Autos erhöht werden, gibt es noch weitere technische Aspekte. Weil E-Autos mit mindestens 1,4 kWt Leistung laden, sollte der Batteriespeicher mindestens diese Abgabeleistung erreichen, besser wäre mehr. Je höher die Abgabeleistung des Batteriespeichers ist, umso mehr gespeicherter Solarstrom landet im E-Auto. Eine hohe Abgabeleistung lohnt sich aber nur bis zu einem gewissen Grad. Denn der Nachteil eines Batteriespeichers ist, dass sein Wirkungsgrad üblicherweise sinkt, wenn er nicht oder nicht ausreichend beansprucht wird. In Zeiten, in denen das E-Auto nicht geladen wird, kann ein Batteriespeicher mit einer höheren Abgabeleistung diese gar nicht abrufen. Er gibt also deutlich weniger Energie ab als er es unter optimalen Umständen könnte. Es geht mehr Energie ungenutzt verloren. Außerdem haben Speicher mit mehr Abgabeleistung meistens größere Speicherkapazitäten als sie für Privathaushalte empfehlenswert sind. Die Kosten sind höher, gleichzeitig sind Nutzung und Effizienz geringer.

Rückspeisung noch nicht empfehlenswert: Derzeit nicht empfehlenswert ist es, anderswo geladenen Strom aus dem Elektroauto in den Batteriespeicher oder das Hausnetz einzuspeisen. Zum einen sind die meisten E-Autos dafür gar nicht ausgerüstet. Zum anderen können die Kosten durch den zusätzlichen Verschleiß des Akkus höher sein als die Einsparungen auf der Stromrechnung.

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