Wie funktioniert ein Solarspeicher für die Photovoltaik?

Solarspeicher sind Akkus für die Photovoltaik. Sie nehmen die elektrische Energie einer Solaranlage auf und speichern diese so lange, bis Hausbesitzer die Solarkraft verbrauchen. Auf diese Weise versorgt die Photovoltaikanlage das Haus auch nachts mit kostenfreiem, selbst erzeugtem Strom. Durch den hohen Eigenverbrauch müssen Hausbesitzer weniger Energie vom Versorger kaufen und die Stromrechnung bleibt lange niedrig. Selbst steigende Preise wirken sich dank Photovoltaik und Stromspeicher dann kaum noch auf die Stromrechnung aus.

Übrigens: Während Hausbesitzer, die PV-Strom selbst erzugen normalerweise eine Eiogenverbrauchsrate von etwa 20 Prozent haben, steigt diese mit einem Speicher auf mehr als 60 Prozent an. Noch besser wird das Ergebnis mit intelligenten Haushaltsgeräten. So können sich Waschmaschinen oder Spüler zum Beispiel immer dann einschalten, wenn Energie im Überfluss vorhanden ist.

Verschiedene Arten: Blei- und Lithium-Speicher

Geht es um die Solarspeicher Funktion, unterscheiden Experten heute verschiedene Arten. Für den Einsatz in Wohngebäuden sind das vor allem Blei- und Lithium-Akkus. Während viele den Blei-Akku bereits aus dem Auto kennen, kommen moderne Lithium Solarstromspeicher vor allem in der mobilen Unterhaltungstechnik zum Einsatz. Warum das so ist und was beide Photovoltaik Solarspeicher unterscheidet, zeigt die folgende Tabelle.

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Kriterium Blei-Akkumulatoren Lithium-Stromspeicher
Funktion Blei-Säure- oder Blei-Gel-Akkus kommen als Starterbatterie im Auto zum Einsatz. Sie bestehen aus einem festen Gehäuse mit zwei unterschiedlich gepolten Bleiplatten und einen Elektrolyten. Zum Einsatz kommt dabei Schwefelsäure, die bei einem Gel-Solarspeicher an Kieselsäure gebunden ist. Durch chemische Reaktionen zwischen Elektroden und Schwefel lässt sich der Speicher be- oder entladen. Lithium-Solarspeicher kommen unter anderem in Smartphones oder Laptops zum Einsatz. Sie bestehen aus zwei Elektroden und einem Elektrolyten. Während sich an der negativen Elektrode Lithium-Atome befinden, lagern an der Positiven Übergangsmetall-Ionen. Wandert das Lithium in ionisierter Form zwischen den Elektroden hin und her, lässt sich der Speicher be- oder entladen.
Besonderheiten Blei-Solarstromspeicher sind erprobt, ausgereift aber auch sehr schwer Lithium-Akkus reagieren schneller, entladen sich weniger selbst und sind leichter
Wirkungsgrad ca. 82 Prozent ca. 95 Prozent
Max. Entladetiefe ca. 60 Prozent ca. 80 Prozent
Lebensdauer ca. 10 Jahre ca. 20 Jahre

Im technischen Vergleich schneiden Lithium-Photovoltaik-Stromspeicher in der Regel besser ab. Sie unterscheiden sich auch preislich nicht mehr so stark von den einfacheren Blei-Akkus, wodurch sie heute meist die Vorzugsvariante darstellen. Auf die Frage: „Blei- oder Lithium-Akku für den Solarspeicher?“ Antworten viele Experten heute mit Lithium.

Eine Alternative zu den bereits vorgestellten Lösungen sind die sogenannten Redox-Flow-Batterien, die sich Experten zur Folge in Zukunft durchsetzen werden.

Solarspeicher: AC oder DC (Wechsel-/Gleichstrom)

Neben dem Aufbau der Akkus selbst, lassen sich Solarstromspeicher auch nach der Art des eingelagerten Stroms unterscheiden. Zur Auswahl stehen AC- und DC-Systeme (Wechsel- und Gleichstromspeicher).

AC-Systeme: Bei einem AC-System (Wechselstrom-System) wandelt ein Photovoltaik Wechselrichter den Gleichstrom der Solaranlage zunächst in Wechselstrom um. Dieser lässt sich dann im Haus verbrauchen, in das öffentliche Netz einspeisen oder im Solarspeicher bevorraten. Damit letzteres funktioniert, wandelt ein zweiter Wechselrichter den Wechselstrom aus dem Hausnetz wieder in Gleichstrom für den Speicher um. Der Vorteil der AC-Systeme ist, dass sie sich sehr gut nachrüsten und mit unterschiedlichen Energiequellen (Windstrom, BHKW) verbinden lassen. Sie eignen sich also immer dann, wenn schon eine Photovoltaikanlage auf dem Dach ist, funktionieren aber auch beim Neubau.

DC-Systeme: Bei einem DC-System (Gleichstrom-System) sitzt der Solarspeicher zwischen Photovoltaik-Modulen und Wechselrichter. Er nimmt den Gleichstrom ohne zusätzliche Umwandlung auf und gibt ihn bei Bedarf an den gemeinsam genutzten Wechselrichter ab. Dieser erzeugt Wechselstrom, der dann dem Eigenverbrauch im Haus dient oder gegen eine Einspeisevergütung in das öffentliche Netz eingespeist werden kann. DC-Systeme sind meist kompakter und eignen sich vor allem für neue Solaranlagen. Die maximale Leistung der Photovoltaik ist hier jedoch begrenzt.

Übrigens: Solarspeicher lassen sich auch nach der Zahl der Anschluss-Phasen unterscheiden. Während bis zu einer Leistung von 4,6 Kilowatt in der Regel einphasige Speicher zum Einsatz kommen, ist bei mehr als 13,8 Kilowatt ein dreiphasiges System nötig. Für den dazwischenliegenden Bereich sind dreiphasige Anschlüsse der Solarspeicher empfohlen.

Alternative: Solarspeicher für die Solarthermie

Solarspeicher gibt es aber nicht nur für die Photovoltaik. Auch Solarthermieanlagen (Solarthermie) sind mit Speichern ausgerüstet, um die kostenfreie Sonnenenergie zu puffern. Eine Solarthermieanlage speichert jedoch keinen Strom. Sie lagert Wärme für Heizung und Warmwasser in großen, isolierten Behältern ein. Was diese auszeichnet und wie sie funktionieren, erklärt der Beitrag Pufferspeicher.

[VIDEO]: Stromspeicher-Beispiel aus der Praxis

Im Video berichtet Familie Schubert über ihre positiven Erfahrungen mit Photovoltaik und Solarspeicher.

Wie groß sollte ein Solarstromspeicher sein?

Ein Photovoltaik Solarspeicher sollte eine Kapazität von 1 kWh pro 1.000 kWh Stromverbrauch im Haus haben. Wer im Jahr also 4.000 Kilowattstunden Strom verbraucht, kann einen Solarstromspeicher mit 4 Kilowattstunden wählen. Zumindest für den ersten Überschlag. Denn die passende Größe ist das Ergebnis vieler Einflussfaktoren. Neben dem tatsächlichen Stromverbrauch geht es dabei auch um:

  • das Nutzerverhalten im Haus
  • die Größe der Photovoltaik
  • die Ausrichtung der Module
  • den gewünschten Autarkiegrad
  • die Wirtschaftlichkeit

Das Ziel der Solarspeicher Planung sollte dabei immer das ökonomische und ökologische Optimum sein. Theoretisch könnten Hausbesitzer den Stromspeicher so groß auslegen, dass er das Haus das ganze Jahr über zu 100 Prozent mit kostenfreiem Solarstrom versorgen würde. Die Wirtschaftlichkeit könnte dann aber stark unter den Kosten der Technik leiden.

Planung zum Eigenverbrauch statt Einspeisevergütung

Um die optimale Photovoltaik Solarstromspeicher-Größe zu finden, müssen Planer die Leistung der Module und die Speichergröße auf das Haus und seine Nutzer anpassen. Im Vordergrund steht dabei der Eigenverbrauchsanteil, der unter wirtschaftlichen Aspekten so hoch wie möglich sein sollte. Denn je höher der Eigenverbrauch des Solarstroms ist, desto mehr Geld spart die Anlage. Experten sprechen in diesem Zusammenhang auch vom Autarkiegrad. Gemeint ist damit der Anteil des Stromverbrauchs, den Hausbesitzer ganz allein über die Photovoltaik mit Solarspeicher decken können.

Übrigens: Früher war das noch etwas anders. Denn durch die ehemals sehr hohe Einspeisevergütung war es oft lukrativer, den Strom einfach in das öffentliche Netz einzuspeisen. Heute beträgt die Einspeisevergütung 12,20 Cent pro Kilowattstunde (Stand Juli 2018). Bei Eigenverbrauch müssen Hausbesitzer allerdings weniger Strom aus dem Netz kaufen und sparen rund 28 Cent pro Kilowattstunde.

Empfehlung: Individuelle Planung der Stromspeicher

Wer das Optimum aus seiner Solarstromanlage herausholen möchte, sollte nicht auf vorkonfektionierte Photovoltaik-Pakete setzen. Wir empfehlen in diesem Fall die individuelle Planung durch einen Experten aus der eigenen Region. Nur der kann die Technik so gut auf die individuellen Bedürfnisse anpassen, dass sie später besonders wirtschaftlich arbeitet.

Ist ein Solarspeicher Wirtschaftlich?

Ja, Solarstromspeicher sind wirtschaftlich. Oder besser gesagt: Sie können die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik in Zukunft deutlich erhöhen. Denn sie heben den Eigenverbrauch von 20 bis 30 Prozent auf über 60 Prozent an. Hausbesitzer sparen mehr und die Kosten machen sich schnell bezahlt.

Übrigens: Die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik steigt umso mehr, je höher der Strompreis klettert. Besonders deutlich wird das mit einem Solarspeicher, durch den Verbraucher weniger Energie aus dem öffentlichen Netz einkaufen müssen.

Preise und Kosten für die Photovoltaik Speicher

Wie teuer ist ein Solarspeicher? Eine Antwort auf diese Frage hängt vor allem von der Art der Speicher ab. Während es Blei-Akkus für 250 bis 500 Euro pro kWh gibt, zahlen Verbraucher für Lithium-Ionen-Batteriespeicher heute etwa 750 bis 1.250 Euro pro kWh. Eine 4 kWh Solarstromspeicher kostet dabei rund:

  • 1.000 bis 2.000 Euro auf Basis von Blei-Säure-Akkus
  • 3.000 bis 5.000 Euro auf Basis von Lithium-Ionen-Akkus

Wichtig zu wissen ist, dass Blei-Batteriespeicher eine kürzere Lebenszeit haben und im Zeitraum von 20 Jahren in der Regel einmal zu ersetzen sind. Geht es um die Photovoltaik-Wirtschaftlichkeit, dürfen Hausbesitzer die dabei anfallenden Kosten nicht vergessen.

Generell ist die Entwicklung der Speichertechnologien heute noch nicht am Ende angekommen. Das heißt: Die Geräte werden immer effizienter. Durch steigende Stückzahlen im Verkauf sinken außerdem die Preise. Zwischen 2013 und 2016 allein um etwa 40 Prozent. Heute rechnen Experten mit einem jährlichen Preis-Verfall von 15 bis 20 Prozent.

Förderung senkt die Anschaffungskosten der Technik

Wer einen Solarspeicher kaufen möchte, profitiert in einigen Regionen Deutschlands noch von attraktiven Fördermitteln. Wo es diese gibt und wie hoch sie im Einzelfall sind, verrät der Beitrag "Stromspeicher-Förderung".

Beispiel: Rechnung zur Wirtschaftlichkeit der Akkus

Ein einfaches Beispiel soll die Wirtschaftlichkeit der Stromspeicher belegen. Basis der Berechnung ist dabei ein Haus mit einem Stromverbrauch von 3.500 Kilowattstunden im Jahr, einer Photovoltaikanlage mit 4 kWp und einem 4 kWh-Solarspeicher.

Die Tabelle zeigt die Kosten, die für ein solches System entstehen:

Komponente Preis zur Anschaffung
Photovoltaikanlage (4 kWp) 6.500 Euro
Solarstromspeicher (4 kWh) 3.000 Euro
Summe 9.500 Euro

Unter günstigen Bedingungen gewinnt eine 4 kWp Photovoltaikanlage in der Mitte Deutschlands etwa 3.700 kWh Strom im Jahr. Ohne Speicher läge der Eigenverbrauch bei etwa 20 Prozent. Mit Solarspeicher, könnten Hausbesitzer 60 Prozent des selbst erzeugten Stroms auch selbst nutzen. Was das finanziell bedeutet, zeigt die nachfolgende Tabelle:

  Photovoltaik ohne Solarspeicher Photovoltaik mit Solarspeicher
Eigenverbrauch 20 Prozent (740 kWh) 60 Prozent (2.220 kWh)
Einspeisung 80 Prozent (2.960 kWh) 40 Prozent (1.480 kWh)
Ertrag (Jahr 1) 568,32 Euro 802,16 Euro
Amortisation
(statisch)
11,4 Jahre 11,8 Jahre
Amortisation
(mit steigenden Strompreisen)
10 bis 11 Jahre 10 bis 11 Jahre
Gewinn nach 20 Jahren (statisch) 4.866,40 Euro 6.543,20 Euro
Gewinn nach 20 Jahren (mit steigenden Strompreisen) 6.289,94 Euro 10,813,32 Euro

(Zugrunde liegt ein Strompreis von 28 ct/kWh, eine jährliche Strompreissteigerung von 3 % (für dynamische Betrachtung) und eine Einspeisevergütung von 12,20 ct/kWh.)

Der Vergleich zeigt, dass die Amortisationsdauer (die Zeit, in der sich die anfänglichen Ausgaben bezahlt machen) in etwa gleich ist. Ein deutlicher Unterschied lässt sich allerdings in Bezug auf die Gewinne (Einsparungen minus Ausgaben) erkennen: Hier liegt die Photovoltaik mit Stromspeicher sowohl in der statischen als auch in der dynamischen Betrachtung (mit angenommener Strompreissteigerung) vorn.

Übrigens: Die Berechnung zur Wirtschaftlichkeit ist nur ein Beispiel und nicht allgemein gültig. Sie zeigt aber eine eindeutige Tendenz auf: Der Einsatz von Stromspeichern rechnet sich. Und das mehr und mehr, je weiter die entsprechenden Preise sinken.

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