Solar Batteriespeicher: Stromspeichern und sparen

Wer eine Photovoltaikanlage auf dem Dach hat, nutzt in der Regel tagsüber den Strom und speist den Rest ins Stromnetz. Damit erreichen Eigenheimbesitzer einen Autarkiegrad von durchschnittlich 38 Prozent. Denn sie können den Strom selbst verbrauchen, wenn er produziert wird – also, wenn die Sonne scheint. Der verbleibende Sonnenstrom wird gegen die Einspeisevergütung an den Stromversorger verkauft. Mit einem Solar Batteriespeicher im Keller sind sogar bis zu 90 Prozent Autarkiequote möglich. Wir erklären, wie das geht und was es mit dem Solar Batteriespeicher auf sich hat.

Was ist ein Solar Batteriespeicher?

In einem Solar Batteriespeicher wird der nicht sofort verbrauchte Solarstrom gespeichert. In den meisten Modellen kommen Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz und die Geräte sind in der Regel modular aufgebaut. Bei Hausbesitzern haben sich die Lithium-Ionen-Akkus aktuell klar durchgesetzt. Sie bieten technische Vorzüge wie deutlich höhere Wirkungsgrade und Entladetiefen, mehr Be- und Entladezyklen sowie eine niedrigere Selbstentladung. Außerdem sind Lithiumbatterien kompakter und lassen sich somit platzsparender aufstellen. Batterien mit kleiner Leistung werden sogar komplett mit dem Wechselrichter in ein Gehäuse integriert. Auch im Hinblick auf die Aufstellvorschriften sind sie leichter zu handhaben.

Zusätzlich haben Solar Batteriespeicher elektronische Steuerungen. So verfügt zum Beispiel das Speichersystem Max.Storage Ultimate vom bayerischen Hersteller Solarmax über einen modularen Batterieaufbau, bei dem die Speicherkapazität von 2 bis 16 kWh individuell an das Verbrauchsverhalten der Nutzer angepasst werden kann. Diese Batteriepacks lassen sich jederzeit nachrüsten. Wem diese Kapazität noch nicht reicht, der hat die Möglichkeit mehrere Geräte zu kaskadieren, das heißt, hintereinanderzuschalten.

Moderne Solar Batteriespeicher, wie der in Bayern hergestellte Max.Storage, lassen sich über den Webbrowser bedienen. Damit kann man unter anderem die Energieerzeugung, Energieverbrauch, Energiespeicherung und die Netzeinspeisung grafisch visualisieren. Energiemanagement und Energieflusssteuerung sind bei dem System ebenfalls an Bord.

Neben den Lithiumbatterien gibt es auch noch Blei-Säure-Batterien. Warum sich Erstere durchgesetzt haben, wird bei der Gegenüberstellung der wichtigsten Eigenschaften von Lithium- und Bleibatterien deutlich.

	Lithiumbatterie	Bleibatterie
Energiedichte / spezifische Energie	Hoch –0,65 MJ/kg	Niedrig – 0,11MJ/kg
Zellspannung	Hoch – 3,6 oder 3,7 V	Rund 2 V
Lagerfähigkeit	Lang bei Ladezustand zwischen 30 und 70 Prozent	Geringere Auslastung, brauchen belüftete Räumlichkeiten
Selbstentladung	Gering, rund 5% pro Jahr	Hoch, 4-6% pro Monat
Gewicht / Volumen	Geringes Gewicht, kompakte Größe	Höheres Gewicht als LI-Batterie, brauchen mehr Platz
Betrieb möglich bis maximal	80 Prozent Entladung	50 Prozent Entladung
Lebensdauer	Bis zu 20 Jahre	Bis zu 10 Jahre
Wirkungsgrad	Bis 95%	Bis 85%

Was kostet ein 5 kW Stromspeicher?

Die Kosten für einen Solarstromspeicher richten sich hauptsächlich nach der Größe des Speichers. Als Faustformel gilt: je größer der Speicher, desto teurer der Solar Batteriespeicher. Für 1 Kilowatt Speicher haben Verbraucher mit Energiekosten in Höhe von rund 1.000 Euro zu rechnen. Dies ist eine grobe Sichtweise. Die Preise der Geräte variieren nach der zusätzlichen Ausstattung. Ein Trend ist seit einiger Zeit zu beobachten: die Preise für 1 Kilowatt Speicher fallen. Erhöhter Strombedarf, die damit einhergehende Massenproduktion und der technische Fortschritt werden für sinkende Preise sorgen.

Welche Kapazität ist ratsam für einen Solar Batteriespeicher?

Die Antwort darauf ist nicht leicht. Als Faustregel gilt: Je mehr Eigenverbrauch du möchtest, desto größer sollte der Solar Batteriespeicher ausgelegt sein. Deine Anwesenheit in den eigenen vier Wänden und die übliche Zeit des täglichen Strombezugs wirkt sich ebenfalls auf die Größe aus. Viele Haushalte haben morgens und abends einen höheren Eigenverbrauch als zum Beispiel während der Mittagszeit. In der Regel weilen die meisten Menschen während der besten Sonnenstunden bei der Arbeit und verbrauchen den frisch produzierten Solarstrom Zuhause nicht aktiv.

Wenn also zur sonnigen Mittagszeit die höchste Leistung der Solaranlage erreicht ist, besteht in vielen Haushalten nur ein niedriger Grundbedarf. In den Morgenstunden und wenn der Abend dämmert, reicht die Stromproduktion der Photovoltaikanlage aber oft nicht aus, um den Strombedarf zu diesen Zeiten zu decken. Ohne Solarstromspeicher wärst du jetzt genötigt, Strom nachzukaufen. Den Strom zuzukaufen kann mehr als doppelt so teuer sein.

Wie groß sollte ein Solar Batteriespeicher sein?

Mit einem Heimspeicher im Keller kannst du den mittags und nachmittags erzeugten Solarstrom speichern und am Abend sowie am nächsten Morgen verbrauchen. Das Beispiel zeigt, dass das Verbrauchsverhalten sich auf die Größe des Speichers auswirkt. Ohne Heimspeicher können im Schnitt nur etwa 20 bis 30 Prozent des Strombedarfs selbst gedeckt werden. Als grobe Fausformel kann dann eine Rendite von rund vier Prozent erreicht werden. Jede Steigerung des Anteils am Eigenverbrauch von 10 Prozent bedeutet ein Renditeplus von durchschnittlich 1,5 Prozent.

Eigenverbrauchsanteile bis etwa 40 Prozent lassen sich durch aktive Verbrauchsanpassung und ein gutes Lastmanagement mittels spezieller Energie-Manager-Systeme erreichen. Einfach ausgedrückt: Die Waschmaschine läuft nur, wenn die Sonne scheint. Mit einem leistungsfähigen Batteriespeicher lässt sich der Solarstrom wie bereits erwähnt komfortabel zeitversetzt nutzen. Hier sind beim Eigenverbrauch Quoten von 60 Prozent und darüber erreichbar. An sonnigen Tagen und im Sommer ist sogar eine komplette Autarkie möglich.

Für den Eigenheimbereich typisch sind Heimspeicher in der Größenordnung von 2 bis 16 kWh Nennspeicherkapazität. Die entscheidenden Kriterien für die Dimensionierung sind Größe und Ausrichtung der Photovoltaikanlage, der Energiebedarf des Haushalts sowie das Nutzungsverhalten. Für ein Einfamilienhaus mit einem Jahresstromverbrauch von 3500 Kilowattstunden würde sich zum Beispiel eine 4 bis 6 kWp große Solaranlage und ein 4 bis 8 kWh großer Energiespeicher eignen.

So viel Platz brauchst du im Keller: Die Maße dieses Solar Batteriespeichers betragen unabhängig von der Kapazität 700 mm x 1.060-1075 mm x 405 mm. Bild: Solarmax.

Wie sieht es mit der Größe der Photovoltaikanlage aus?

Maßgebend für die Auslegung heute nicht mehr ein möglichst hoher Stromertrag, sondern eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote. Dafür müssen Haus und Photovoltaikanlage einige Voraussetzungen erfüllen. Preise und Ertrag nicht mehr aktuell

• Erstens wird der rechnerische Ertrag der Photovoltaikanlage möglichst gut auf den tatsächlichen jährlichen Strombedarf des Haushalts abgestimmt.
•  Zweitens ist es notwendig, die Energie speichern und bei Bedarf abrufen zu können, da die Sonne nicht immer scheint, wenn der höchste Strombedarf besteht.
•  Drittens muss das Haus möglichst komplett auf Strom als Energieträger ausgelegt sein.

Wie wirkt sich ein Elektroauto auf die Größe des Speichers aus?

Du spielst mit dem Gedanken, dir ein Elektroauto anzuschaffen und es mit dem selbstproduzierten Sonnenstrom zu laden? In dem Fall kommst du kaum um eine Batterie herum. Denn, wie im Beispiel einen Absatz vorher aufgezeigt, hängt das Auto nicht dann an der Wallbox, wenn die Photovoltaikanlage um die Mittagszeit kräftig Solarstrom erzeugt. In der Regel steht das Vehikel in dieser Zeit auf dem Mitarbeiter-Parkplatz des Arbeitgebers.

Nehmen wir als Rechenbeispiel 3.500 kWh Jahresstromverbrauch an und zusätzlich 2.500 kWh für das tagsüber nicht zu Hause abgestellte Elektroauto. Der Solar Batteriespeicher sollte in dem Fall nicht kleiner als 6 kWh sein. Ohne Pendlerfahrzeug würde sich eine empfohlene Speichergröße von mindestens 3,5 kWh ergeben.

Kann das Elektroauto als Solar Batteriespeicher fungieren?

Wer ein Elektroauto fährt und entweder mit selbstproduziertem oder mit Ökostrom „betankt“, leistet seinen Beitrag gegen den Klimawandel und für die Energiewende. Das ist klar. Dass das Elektroauto ebenfalls als Stromspeicher fungieren kann, ist für viele ein neuer Gedanke. Sinnvoll ist das zum Beispiel, wenn die Photovoltaikanlage nicht genügend Strom erzeugt, um das Stromnetz im Haus zu versorgen.

In der Regel fahren wir mit unserem Elektroauto Kurzstrecken. Und den Rest des Tages steht das E-Auto ungenutzt herum – mit fast vollem Akku. Da bietet es sich an, diese Energie zum eigenen Vorteil zu nutzen und damit zum Beispiel den Kühlschrank und die Beleuchtung zu versorgen. Dazu musst du das Auto als Batteriespeicher nutzen.

Damit das klappt, muss der Akku im E-Auto nicht nur Strom aufnehmen, sondern auch abgeben können. Gleichzeitig ist es nötig, dass das Auto zum Zeitpunkt der nächsten Fahrt voll einsatzbereit ist. Das vermag die Technik des bidirektionalen Ladens, genannt Vehicle-to-Grid (V2G) oder Vehicle-to-Home (V2H).

Was kostet eine Stromspeicher Batterie?

Die Kosten für einen Solar Batteriespeicher hängen von der Kapazität und der Ausstattung ab. Ein Solar Batteriespeicher in einem Einfamilienhaus hat in der Regel eine Speicherkapazität von 3 bis 12 kWh. Die Kosten für die Kilowattstunde-Batteriespeicher setzt man grob mit 1.200 Euro an. Beachte, dass kleine Energiespeicher in der Regel etwas teurer pro Kilowattstunde sind als größere Speicher.

Kleine Batteriespeicher mit einer Kapazität zwischen 3 und 6 kWh liegen im Preissegment etwa zwischen 3.500 und 6.000 Euro. Heimspeicher zwischen 7 und 10 Kilowattstunden kosten zwischen 7.000 und 10.000 Euro.

Aufgrund der Preisdifferenzen ist es ratsam, sich die technischen Details und die Möglichkeiten detailliert anzuschauen. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Herstellern und Modellen sind teilweise gewaltig.

Verbraucher sollten bei der Anschaffung darauf achten, dass das gesamte Batteriespeichersystem nach der „IEC 62109“ geprüft und zertifiziert ist. Der Bundesverband Solarwirtschaft empfiehlt außerdem, auf die Ausstellung des „PV-Speicherpasses“ zu bestehen, der die Erfüllung unabhängiger Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen garantieren soll.

Zudem ist es möglich, für den Heimspeicher eine staatliche Förderung zu beantragen. Das geht mit dem Förderprogramm 270 der KfW-Bank.

Ist ein Batteriespeicher sinnvoll?

Wer heute noch hofft, mit einer Photovoltaikanlage und der Einspeisevergütung rentabel zu sein und Gewinne zu machen, der irrt. Bei einer Einspeisevergütung von 8,04 Cent pro Kilowattstunde (kWh), wenn die Anlage zum Beispiel im Februar 2021 in Betrieb gegangen ist, ist das schwerlich möglich. Dagegen stehen Kosten pro erzeugte kWh bei im Süden Deutschlands aufgestellten Kleinanlagen von 7,23 Cent.

Wer im Norden Solarstrom erzeugt, muss gar 11,54 Cent pro kWh aufwenden. Angesichts der aktuellen Strompreise ist die Kilowattstunde vom Dach noch ein Schnäppchen. Aufgrund der Stromkosten-Einsparung amortisiert sich die Photovoltaikanlage samt Batteriespeicher innerhalb von sieben bis acht Jahren. Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage beträgt Minimum 20 Jahre.

Lexikon: Was sind Erhaltungsladung, Entladungsgrad und Ladezyklen?

Ein Solar Batteriespeicher und der vielfach bereits integrierte Wechselrichter sind selbst elektrische Verbraucher. Wie hoch die Stromverluste zum Beispiel durch das Speichern oder durch das Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom sind, ist bei den Batteriespeichersystemen schwer zu fassen.

Erhaltungsladung

Interessant ist ebenfalls die bei Batterien nötige Erhaltungsladung. Sie ist nötig, um keine Tiefenentladung zu erhalten, die die Batterie möglicherweise beschädigt. Das geht bei einem Solar Batteriespeicher zum Beispiel im Winter, wenn sehr wenig oder kein Strom aus dem PV-Modulen im Batteriespeicher eingelagert wird. In dem Fall bezieht man die Erhaltungsladung teilweise oder komplett aus dem Stromnetz.

Um einen Schaden zu verhindern, lassen bestimmte Hersteller ihre Akkus automatisch vollladen. Das passiert unter Umständen mit Netzstrom. Für den Hausbesitzer ärgerlich wäre zum Beispiel ein Szenario, dass der Solar Batteriespeicher kurz vor Sonnenaufgang automatisch mit Netzstrom komplett aufgefüllt wird, um eine Tiefenentladung und damit einen Schaden zu verhindern. Solarstrom passt dann nicht mehr hinein.

Ladezyklen

Eine wichtige Kennzahl beim Solarstromspeicher sind die Ladezyklen. Sie bestimmen die Lebensdauer eines Solar Batteriespeichers. Denn diese verschleißen mit dem Laden, Speichern und Entladen. Ein solcher Vorgang bei Nutzung der vollständigen Kapazität ist ein Ladezyklus. Moderne Stromspeicher erreichen Zyklenzahlen von 5.000 bis 10.000. Wird der Speicher nicht komplett geladen und dann entladen, spricht man von Teil-Zyklen, die sich zu ganzen Ladezyklen addieren.

Entladungsgrad

Ebenfalls interessant ist der Entladungsgrad, auch Entladetiefe oder Depth of Discharge (DOD) genannt. Dieser Wert beschreibt, welchen Anteil der Nennkapazität des Solar Batteriespeichers man im Betrieb nutzt. Übliche Entladungsgrade bei Lithiumbatterien sind je nach Anwendungssituation in der Regel 60 bis 90 Prozent. Zum Beispiel verfügt das Speichersystem Max.Storage von Solarmax über einen Entladungsgrad von 90 Prozent.

Der Solar Batteriespeicher Max.Storage von Solarmax. Bild: Solarmax

Wie viel Energie produziert eine Photovoltaikanlage?

Wie viel Strom eine Photovoltaikanlage produziert, hängt stark mit der Dachfläche zusammen, auf der die Solarmodule installiert werden. Für ein Kilowatt Peak (kWp) wird ungefähr eine Dachfläche von 8 bis 10 Quadratmetern benötigt. Auf einem Dach eines Einfamilienhauses ist in der Regel Platz für PV-Module mit einer gesamten Leistung von 3 bis 10 kWp und die erzeugen – rein statistisch – pro kWp zwischen 850 und 950 Kilowattstunden Strom pro Jahr.

Ein Hersteller von Solarmodulen schreibt dazu: 3 Solarmodule erzeugen in einer Stunde mehr Strom, als du benötigst, um rund 60 Stunden am Laptop zu arbeiten oder alle 3 Teile „Herr der Ringe“ zu schauen.

Die für PV-Module zur Verfügung stehende (Dach-)Fläche muss übrigens nicht genau nach Süden orientiert sein, denn hier fallen die größten Erträge zur Mittagszeit an. Auch eine dem persönlichen Strombedarf angepasste Ost- oder Westausrichtung kann sinnvoll sein. In jedem Fall sollte die Fläche nicht durch Nachbargebäude oder (noch wachsende) Bäume beschattet werden. Wichtig ist außerdem eine qualitativ hochwertige Haushülle und Technik, die einen niedrigen Energiebedarf garantiert.

Welche Lebensdauer hat ein Stromspeicher in der Regel?

Dies ist eine zentrale Frage, wenn es um die Wirtschaftlichkeit eines Heimspeichers geht. Wie in diesem Artikel erwähnt, amortisiert sich die Photovoltaikanlage samt Solar Batteriespeicher innerhalb von sieben bis acht Jahren. Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage beträgt Minimum 20 Jahre.

Die Lebensdauer eines Solar Batteriespeichers wird in Ladezyklen berechnet, denn wie bereits erwähnt verschleißen Batteriespeicher mit dem Laden, Speichern und Entladen. Ein vollständiges Laden, Speichern und Entladen ist ein Ladezyklus. Ebenfalls möglich ist es, Teil-Zyklen zu ganzen Ladezyklen zu addieren.

Ein durchschnittlicher Privathaushalt nutzt im Jahr rund 250 Ladezyklen. Für ein Rechenbeispiel setzen wir eine Zyklenzahl von 275 pro Jahr und eine Lebensdauer des Batteriespeichers von 8.000 an. Danach wäre unser fiktiver Batteriespeicher nach rund 29 Jahren verschlissen und man braucht einen neuen. Der Grund ist, dass ein moderner Stromspeicher 5.000 bis 10.000 Ladezyklen erreicht.

Wie speichere ich Photovoltaik-Strom?

Solarstrom von einer Photovoltaikanlage auf dem Dach speichert sich in Solar Batteriespeichern. Durchgesetzt haben sich mittlerweile Lithium-Ionen Akkus, die wir zum Beispiel aus Smartphones, Notebooks oder Elektroautos kennen.

Machen wir einen Ausflug in die Elektromobilität, zum E-Auto. Was passiert mit den dort verbauten Akkus, wenn sie Kapazität verlieren und der Nutzer mit einer eingeschränkten Reichweite des E-Autos zurechtzukommen hat? Die Batterie wird ausgetauscht. Bleibt einem in dem Fall nichts anderes übrig, als den Lithium-Ionen Akku zu entsorgen? Nein.

Viele Automobil-Hersteller vermarkten die Akkus weiter. Sie haben ein sogenanntes Second Life, ein zweites Leben, im Keller als Solar Batteriespeicher. Für den Einsatz im E-Auto mag der Akku zwar nicht mehr leistungsfähig genug sein, ihn zu entsorgen ist aber ökonomisch wie ökologisch nicht sinnvoll. In der Regel bringen die Autoakkus nach circa 1.500 bis 2.500 Ladezyklen noch 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität mit. Das zweite Leben dauert unter Umständen noch 10 bis 12 Jahre. Erst im Anschluss ist der Akku ein Fall für die Entsorgung.

Wie speise ich den Strom ins Stromnetz ein?

Wenn dein Solar Batteriespeicher voll ist - oder du keinen Heimspeicher einsetzt - hast du die Option deinen Solarstrom ins Netz einzuspeisen. Du verkaufst ihn an den Stromversorger. Im Gegenzug erhältst du die Einspeisevergütung. Die ist anhängig vom Jahr und Monat der Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage. Liegt beispielsweise der März 2021 zugrunde, erhältst du 7,92 Cent pro Kilowattstunde (kWh) eingespeistem Strom von deinem Stromversorger. Wenn du von deinem Stromversorger eine Kilowattstunde Strom einkaufst, bezahlst du im Februar 2021 durchschnittlich 34,75 Cent. Wenn du nur diese beiden Preise betrachtest, lohnt sich die Anschaffung eines Batteriespeichers schon.

Was sind AC- oder DC-Speichersysteme?

Wer sich für einen Batteriespeicher entscheidet, steht an einem gewissen Punkt vor der Frage, ob der Gleichstrom von den PV-Modulen im Akku als Gleichstrom (DC) oder Wechselstrom (AC) gespeichert werden soll. Beachte, dass Solarmodule immer Gleichstrom erzeugen, die Geräte im Haus aber alle Wechselstrom verbrauchen.

Der Solarstrom muss also auf seinem Weg von den PV-Modulen zum Heimspeicher und von dort zu den Geräten Minimum einmal durch einen Wechselrichter, der aus Wechselstrom Gleichstrom macht oder umgekehrt. Die Tabelle zeigt übersichtlich die Unterschiede der beiden Arten von Speichersystemen auf. Die Höhe des Wirkungsgrad ist ebenfalls von Bedeutung. Was diesen angeht, können sich die Hersteller an einem Effizienzleitfaden der Branchenverbände orientieren.

	DC-gekoppelte Speichersysteme	AC-gekoppelte Speichersysteme
System	Gleichstrom	Wechselstrom
Wechselverluste	-	Ja, durch doppelte Umformung des Stroms
Besser geeignet für neue oder nachträgliche Installation	Neu: DC-gekoppelte Systeme bieten sich bei der Neuinstallation an	Nachträglich: Speicher kann unabhängig vom Wechselrichter der Photovolkaikanlage installiert werden
Wirkungsgrad	Sehr hoch	Niedriger als bei DC
Aufbau	Einheit aus Wechselrichter, Laderegler und Speichersystem in einem Gehäuse	Trennung von Wechselrichter, Laderegler und Batteriesystem
Verbindung des Stromspeicher mit der Photovoltaikanlage	Vor dem PV-Wechselrichter	Nach dem PV-Wechselrichter

Warum lohnt sich ein Batteriespeicher?

Eigenen Strom erzeugen können Hausbesitzer mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach. Die Investition lohnt sich vor allem dann, wenn möglichst viel vom selbst erzeugten Solarstrom dank intelligentem Batteriespeicher auch im Haus genutzt werden kann. Das moderne Eigenheim kann sich in ein Kraftwerk wandeln, welches den "Treibstoff" fürs Heizen, das warme Wasser und den Strom über die Photovoltaikanlage eigens erzeugt. Wer sich weniger abhängig von externen Versorgern machen und erneuerbare Energie nutzen will, kann also selbst zum Stromerzeuger werden. Nebenbei gibt es noch ein Förderprogramm der KfW, welches die Anschaffung mit einer finanziellen Förderung unterstützt.

Einen guten Solarstromspeicher zu erkennen, ist gar nicht so leicht. Doch ein paar Eckdaten helfen, ihn zu identifizieren. Ein Kriterium ist der Verlust beim Speichern und Entladen, also dem Abrufen des Stroms. Bei den aktuell gängigen Lithium-Ionen-Akkus beträgt die Effizienz 85 bis 97 Prozent. Ein Blick in den Markt zeigt, dass zum Beispiel das Speichersystem Max.Storage von Solarmax über einen Entladungsgrad von 90 Prozent verfügt.

Was ist noch wichtig? Solar Batteriespeicher laufen in der Regel nie in Volllast, die Heimspeicher werden also nicht komplett geladen und wieder entladen. Dabei ist es entscheidend, dass der Batteriespeicher vor allem im Teillastbereich effizient ist. Außerdem sollte der Standby-Stromverbrauch nicht mehr als 5 Watt betragen. Wer diese Punkte bei der Auswahl des Batteriespeichers beachtet, wird leicht ein für sich passendes Speichersystem finden und somit immer ausreichend Solarstrom zur Verfügung haben.