PV-Anlage mit Batteriespeicher? Diese Gründe sprechen dafür

Photovoltaikanlagen fangen das Licht der Sonne ein, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Herausforderung dabei: Scheint die Sonne am Tage, sind die meisten Hausbesitzer auf Arbeit. Strom verbrauchen sie hingegen in den Morgen- und Abendstunden. Batteriespeichersystem gleichen diese Differenz aus. Denn sie nehmen überschüssigen Solartstrom auf und bevorraten diesen bis zum Bedarf im Haus. Die Eigennutzungsrate, also der Teil des Solarstroms den Hausbesitzer selbst verbrauchen, steigt bei einer Solaranlage mit Batteriespeicher von unter 20 auf über 60 Prozent an. Der Strom aus der Steckdose kommt dabei auch nachts vom eigenen Dach und Hausbesitzer müssen viel weniger elektrische Energie einkaufen. Sie erlangen eine große Unabhängigkeit und bekommen steigende Preise weniger stark zu spüren. Hinzu kommt die Tatsache, dass der Strom vom eigenen Dach nachhaltig ist. Die Eigenstromversorgung mit einem Batteriespeicher für Solar schont damit auch die Umwelt.

Die wichtigsten Gründe für einen Batteriespeicher zur PV-Anlage sind also:

  • spürbar sinkende Energiekosten für Haushaltsstrom
  • eigenständige Stromversorgung rund um die Uhr
  • Unabhängigkeit von öffentlichen Stromkonzernen
  • Preisschwankungen haben geringere Auswirkungen
  • höhere Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage
  • Schutz der Umwelt durch nachhaltige Stromerzeugung

Volleinspeisung oder Selbstverbrauch: Was lohnt sich heute?

Wer sich vor 10 Jahren eine Photovoltaikanlage aufs eigene Dach bauen ließ, bekommt eine Einspeisevergütung von fast 40 Cent für jede selbst erzeugte Kilowattstunde Strom. Und das noch weitere 10 Jahre. In solch einem Fall lohnt sich die Einspeisung wie am ersten Tag. Entscheiden sich Hausbesitzer heute für eine neue Photovoltaikanlage, bekommen sie eine Einspeisevergütung von weniger als 10 Cent pro Kilowattstunde für die nächsten 20 Jahre. Läuft der Förderzeitraum aus, gibt es hingegen überhaupt keine staatlichen Zuschüsse mehr. Mit jeder selbst verbrauchten Kilowattstunde sparen Verbraucher allerdings rund 30 Cent pro Kilowattstunde – den aktuellen Strompreis. Während dieser sukzessive steigt und die Vergütung Schritt für Schritt sinkt, lohnt es sich, möglichst viel Strom selbst zu verbrauchen. Realisieren lässt sich das unter anderem mit einem Batteriespeicher für PV-Anlagen.

Das Wichtigste in Kürze: Batteriespeicher erhöhen den Eigenverbrauchsgrad und damit auch die energetische Unabhängigkeit. Sie lohnen sich in der Regel dann, wenn die bestehende Einspeisevergütung unter dem Strompreis liegt oder der Förderzeitraum inzwischen ausgelaufen ist.

Batteriespeicher: Arten und ihre Eigenschaften im Vergleich

Wer einen Batteriespeicher kaufen möchte, hat heute verschiedene Arten zur Auswahl. Unterscheiden lassen sich diese unter anderem nach ihrem Aufbau beziehungsweise ihrer Funktion sowie der Art der Einbindung in das System.

Blei-, Lithium- und Redox-Flow-Batteriespeicher: Was ist der Unterschied?

Grundsätzlich lassen sich heute Stromspeicher auf Blei- oder Lithium-Ionen-Basis unterscheiden. Hinzu kommen Redox-Flow-Speicher, die erst seit Kurzem frei am Markt erhältlich sind. Etwas außer der Reihe stehen außerdem auch Wasserstoffspeicher. Diese können Energie als einzige Vertreter dieser Runde über lange Zeiträume speichern. Die folgende Tabelle zeigt, worin sich die Batteriespeicher-Arten unterscheiden.

Batteriespeicher Beschreibung Eigenschaften
Blei-Akkus
(Akkumulatoren)
Batterien mit Blei-Säure oder Blei-Gel-Technik sind aus der Automobiltechnik bekannt. Hier kommen sie als Starterbatterie zum Einsatz. Die Systeme gelten als erprobt und ausgereift, erreichen allerdings vergleichsweise geringe Wirkungsgrade. Außerdem ist die Entladetiefe der Batteriespeicher stark begrenzt. Wirkungsgrad: ca. 82 %
Entladetiefe: ca. 60 %
Lebensdauer: ca. 10 Jahre
Selbstentladung: 2 bis 4 % pro Monat
Lithium-Akkus Batterien mit Lithium-Technik stammen aus der mobilen Unterhaltungsindustrie. Sie können bei gleicher Größe mehr Energie bevorraten und erreichen höhere Wirkungsgrade. Außerdem ist die Reichweite etwa doppelt so hoch wie die der Blei-Batteriespeicher. Wirkungsgrad: ca. 95 %
Entladetiefe: ca. 80 %
Lebensdauer: ca. 20 Jahre
Selbstentladung: bis zu 3 % pro Monat
Redox-Flow-Batteriespeicher Der Stromspeicher mit Redox-Flow-Batterie ist eine moderne Speicher Art. Die Systeme bestehen dabei aus zwei Flüssigkeitskreisläufen, die separat durch miteinander verbundene Batteriezellen strömen. Während die Speicherkapazität von der nachfüll- oder erweiterbaren Flüssigkeit abhängt, richtet sich die Leistung nach dem Aufbau der Batteriezellen. Diese funktionale Trennung ist einer der größten Vorteile von Redox-Flow-Batteriespeichern. Begünstigend kommt hinzu, dass die Systeme ohne Kapazitätsverlust sehr lange halten, nicht brennbar und für das Recycling geeignet sind. Außerdem haben die Speicher keinen Memory-Effekt Wirkungsgrad: ca. 80 bis 90 %
Entladetiefe: bis 100 %
Lebensdauer: 15 bis 20 Jahre
Selbstentladung: nahezu keine

Mit Wasserstoffspeichern ist es zwar möglich, elektrische Energie zu bevorraten. Dennoch handelt es sich bei diesen Systemen nicht um typische Batteriespeicher. Denn um Strom einzulagern, muss ein Elektrolyseur Wasser mithilfe von Solarstrom in Wasserstoff und Sauerstoff trennen. Anschließend lässt sich der energiereiche Wasserstoff in Gasflaschenbündeln bevorraten. Um die Energie wieder nutzbar machen zu können, ist dann eine Brennstoffzellenheizung nötig. Das Gerät lässt Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren, wobei Wärme und Strom frei werden. Vorteil dieser Speicherart ist die kombinierte Nutzung thermischer und elektrischer Energie. Außerdem lässt sich Energie auf diese Weise über längere Zeiträume bevorraten.

Welchem Speicher gehört die Zukunft? Eine eindeutige Antwort auf diese Frage lässt sich heute nicht geben. Während Blei-Akkumulatoren immer seltener für Batteriespeicher von PV Anlagen infrage kommen, sprechen Experten vor allem den Redox-Flow-Systemen große Zukunftschancen zu. Denn diese sind nicht nur beliebig skalierbar, sondern auch vergleichsweise ungiftig und ungefährlich. Wasserstoffzellen kommen in Zukunft vermehrt in Gebäuden autarker Energieversorgung auf Basis einer stromerzeugenden Heizung infrage.

Photovoltaik mit Batteriespeicher im AC- oder im DC-Netz?

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal der Batteriespeichersysteme ist die Integration ins Hausnetz. Während einige Anlagen im Gleichstromnetz sitzen, lassen sich andere bequem an das Wechselstromnetz anschließen. Die folgende Tabelle erklärt den Unterschied.

AC-Batteriespeicher
(Wechselstromnetz)
DC-Batteriespeicher
(Gleichstromnetz)
Hier wandelt ein Batterie-Wechselrichter Wechselstrom aus dem Hausnetz in Gleichstrom um. Letzterer lässt sich dann im Speicher bevorraten, bis der Bedarf im Haus steigt.

Während die mehrmalige Umwandlung mit Effizienzverlusten einhergeht, sind AC-Systeme zum Nachrüsten geeignet – also immer dann, wenn bereits eine PV-Anlage auf dem Dach ist. Installieren lassen sie sich aber auch im Neubau.
DC-Speicher befinden sich im Gleichstromnetz zwischen den Photovoltaikmodulen und dem Wechselrichter. Sie nehmen Gleichstrom auf und bevorraten diesen ohne zusätzliche Umwandlungsverluste.

DC-Batteriespeicher sind insgesamt kompakter und vor allem für den Neubau geeignet. Die maximale PV-Leistung ist hier jedoch begrenzt.

Weitere Unterscheidungsmerkmale der Stromspeicher

Neben der Bauart und der Anschlussweise unterscheiden sich Batteriespeicher auch in weiteren Punkten. Ein Beispiel dafür ist die Autarkie- oder Notstromfähigkeit: Einige Systeme versorgen das Haus auch dann, wenn die gesamte Anlage vom öffentlichen Netz getrennt ist. Sie bieten eine hohe Sicherheit und können Stromausfälle für eine gewisse Zeit überbrücken.

Wichtig ist darüber hinaus auch die Be- und Entladeleistung der Batteriespeicher. Vor allem dann, wenn die Systeme auch eine PKW-Ladestation mit Strom versorgen sollen, lohnt sich eine Batterie mit hoher Entladeleistung. Andernfalls dauert es umso länger, bis das eigene Elektroauto wieder fahrbereit ist. Neben dem Auto müssen sich aber auch die Verbraucher im Haushalt mit der verfügbaren Leistung versorgen lassen.

Ein weiteres Kriterium ist die Speicherkapazität (in kWh). Sie gibt an, wie viel Strom der Batteriespeicher bevorraten kann. Für eine hohe Eigenverbrauchsrate sollte der Wert mindestens der Leistung (in kWp) der Photovoltaikmodule entsprechen.

Übrigens: Einige Systeme lassen sich auch nachträglich erweitern, wobei Leistung und Speicherkapazität steigen. Wer überlegt, die PV-Anlage zu erweitern, eine Ladesäule einzubauen oder in Zukunft eine Wärmepumpe mit Solarstrom zu versorgen, sollte einen Batteriespeicher kaufen, bei dem das möglich ist.

Planung: Wie viel Strom sollte der Speicher bevorraten?

Wie bereits erwähnt, gibt es bei der Auslegung der Batteriespeicher eine einfache Faustformel: Pro kWp der Solarstromanlage sollte der Speicher mindesten eine Speicherkapazität von 1 kWh aufweisen. Mit zusätzlichen Verbrauchern, wie einer Stromheizung oder einer Wärmepumpe, kann auch eine höhere Kapazität erforderlich sein. Wer einen Batteriespeicher kaufen möchte, verschafft sich mit dem kostenfreien Unabhängigkeitsrechner der htw-Berlin einen guten Überblick. Abhängig vom eigenen Stromverbrauch und der installierten Photovoltaikleistung können Interessierte damit die Eigenverbrauchsrate mit verschiedenen Speichergrößen bestimmen.

Ein Beispiel: Wer jährlich 4.000 kWh Strom verbraucht, 4 kWp PV-Leistung auf dem Dach und einen 6 kWh Speicher im Haus hat, erreicht dabei zum Beispiel einen Eigenverbrauchsanteil von 67 Prozent und einen Autarkiegrad von 63 Prozent. Das heißt: Hausbesitzer müssen bei dieser Konfiguration nur 37 % des jährlichen Strombedarfs mit teurem Netzstrom decken. Mit einem 20 kWh Batteriespeicher steigt der Autarkiegrad auf 70 Prozent. Die jährlichen Einsparungen sind trotz deutlich größerer Auslegung also nur unwesentlichen höher.

Photovoltaik mit Batteriespeicher: Die Wirtschaftlichkeit

Lohnt sich die Kombination der neuen Photovoltaikanlage mit einem Batteriespeicher? Eine Antwort auf diese Frage lässt sich nicht pauschal geben. Denn wie so oft entscheiden die individuellen Gegebenheiten. Eine klare Tendenz zeigt das folgende Beispiel.

Die Kosten einer Solaranlage mit und ohne Stromspeicher

Eine neue Photovoltaikanlage kostet samt Lieferung, Montage und Inbetriebnahme etwa 1.300 Euro pro kWp. Wer 4.000 Kilowattstunden Strom verbraucht und eine 4 kWp Anlage installiert, zahlt dafür also etwa 5.200 Euro. Ein PV Batteriespeicher kostet 2020 zwischen 600 und 750 Euro pro Kilowattstunde Speicherkapazität. Für einen 4 kWh Speicher zahlen Hausbesitzer also etwa 3.000 Euro.  

Einsparungen und Erlöse der Anlagen mit und ohne Speicher

Ohne Batteriespeicher verbrauchen Hausbesitzer etwa 30 Prozent des Solarstroms selbst. Die übrigen 70 Prozent speisen sie gegen eine Vergütung in das öffentliche Netz ein. Mit einem Stromspeicher liegt der Eigenverbrauch bei etwa 60 Prozent. In das öffentliche Stromnetz gehen dabei also nur 40 Prozent des selbst erzeugten Stroms. Die folgende Tabelle zeigt Einsparungen und Erlöse im Vergleich.

Photovoltaik
4.000 kWh/a
Eigenverbrauch Vermiedene Stromkosten
(30 ct/kWh)
Einspeisung Erlös
(9,44 ct/kWh)
Einsparungen gesamt
Ohne Batteriespeicher 30 % 360 Euro 70 % 265 Euro 635 Euro
Mit Batteriespeicher 60 % 720 Euro 40 % 150 Euro 870 Euro

 

Die Tabelle zeigt: Mit Batteriespeicher spart die Photovoltaikanlage aus dem Beispiel aktuell 235 Euro mehr im Jahr. Die Mehrkosten von 3.000 Euro rechnen sich dabei statisch nach etwa 12 Jahren. Nach 20 Jahren liegt der Gewinn bei rund 1.700 Euro.

Steigende Strompreise, sinkende PV-Vergütungen, fallende Speicherpreise und attraktive Fördermittel sorgen dafür, dass sich die Batteriespeicher in Zukunft noch schneller lohnen. Bereits heute ist davon auszugehen, dass die Amortisation aufgrund der Strompreisentwicklung bei unter 8 bis 10 Jahren liegt.

Wichtig zu wissen: Bei den Angaben handelt es sich um ein Beispiel mit Überschlagswerten. Um die Wirtschaftlichkeit bewerten zu können, sollten Hausbesitzer die Berechnung individuell durchführen (lassen). Hilfreich sind dabei auch konkrete Batteriespeicher-Preise, die sie aus einem Angebot erhalten.

Attraktive Batteriespeicher-Förderung in vielen Bundesländern

Nach dem die bundesweite Zuschussförderung der Batteriespeichersysteme ausgelaufen ist, haben viele Länder eigene Programme ins Leben gerufen. Attraktive Fördermittel bekommen Hausbesitzer dabei aktuell in Sachsen, Sachsen-Anhalt, Thüringen, Baden-Württemberg, NRW, Bayern und Rheinland-Pfalz. Wie die Konditionen im Detail ausfallen und welche Anforderungen für die Fördermittel zu erfüllen sind, erklären wir im Beitrag zur Stromspeicher-Förderung.

Wichtig zu wissen: Wie die Bundesländer unterstützen auch Städte und Gemeinden Hausbesitzer mit Fördermitteln für neue Solar Batteriespeicher. Da viele Angebote nur zeitweise verfügbar sind, empfehlen wir Hausbesitzern, mögliche Fördermittel tagesaktuell abzufragen. Auskünfte erteilen dabei die eccuro Experten.

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