Stromspeicher für Photovoltaik sinnvoll oder nicht?
Ein Stromspeicher in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage ermöglicht es, erzeugten Solarstrom zu speichern und bei Bedarf zu nutzen, auch wenn die Sonne nicht scheint. Der gespeicherte Strom wird zunächst für aktive Verbraucher genutzt und überschüssiger Strom in die Batterie geladen. Dies erhöht den Eigenverbrauch um bis zu 70%, wodurch weniger Strom ins öffentliche Netz eingespeist werden muss. Ein Stromspeicher bietet Unabhängigkeit von Energieversorgern, besonders bei teurem Netzstrom oder Stromausfällen.
Die Nachrüstung eines Stromspeichers ist in den meisten Fällen wirtschaftlich sinnvoll, insbesondere seit 2011, da der Strompreis die Einspeisevergütung übersteigt. Die Auswahl des geeigneten Stromspeichers hängt von der Größe der PV-Anlage, der Speicherkapazität und der Batterietechnologie ab. Lithium-Ionen-Batterien sind weit verbreitet, während Redox-Flow-Batterien als vielversprechende Zukunftstechnologie gelten.
Die Kosten für einen Stromspeicher variieren je nach Größe und Technologie. Die Anschaffungskosten sind hoch, und die Rentabilität kann mehrere Jahre dauern. Die durchschnittliche Lebensdauer beträgt etwa 10 bis 15 Jahre, mit 4.000 bis 5.000 Ladezyklen. Bei der Entsorgung eines veralteten Speichers fallen zusätzliche Kosten an. Der Preis für einen Stromspeicher liegt derzeit zwischen 700 und 1500 Euro pro Kilowattstunde, abhängig von der Kapazität.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist ein Stromspeicher?
- Vorteile eines Stromspeichers
- Lohnt sich ein Stromspeicher?/ Nachrüstung
- Geeigneten Stromspeicher finden
- Solarspeicher Hochvoltbatterie vs. Niedervoltbatterie
- Kosten & Lebensdauer Stromspeicher
- Amortisationszeit PV-Anlage mit vs. ohne Speicher
- Bidirektionales Laden: E-Auto als Stromspeicher
Was ist ein Stromspeicher?
Stromspeicher in Verbindung mit einer PV-Anlage ermöglichen es, den erzeugten Solarstrom zu speichern und bereitzustellen, wenn dieser gebraucht wird - und zwar auch dann, wenn die Sonne nicht scheint.
Der erzeugte Strom wird zunächst für aktive Stromverbraucher genutzt, also Haushaltsgeräte, die dauerhaft mit Strom betrieben werden müssen, wie beispielsweise Kühltruhen. Sobald mehr Strom zur Verfügung steht, fließt dieser in die Batterie des Speichers und wird geladen. Somit kann auch in den Abendstunden oder an dunklen Tagen auf Strom zurückgegriffen werden.
Vorteile eines Stromspeichers
Mit einem Stromspeicher kann sich der Eigenverbrauch um bis zu 70% erhöhen. Denn ohne Speicher würde sämtlicher Überschuss an Solarstrom, den Sie nicht direkt aktiv verbrauchen, in das öffentliche Netz eingespeist werden. Mit einem Stromspeicher hingegen wandert ein Teil der Überschüsse in den Speicher und kann zu einem anderen Zeitpunkt genutzt werden. So erhöhen Sie Ihre Autarkie und müssen in den Abendstunden oder an sonnenschwachen Tagen keinen Strom zukaufen.
Ein Stromspeicher kann Ihnen mehr Unabhängigkeit von Energieversorgern bieten, da Sie Ihre gespeicherte Energie nutzen können, wenn der Strom aus dem Netz teuer ist oder bei Stromausfällen. Vor allem, da die Kosten des zugekauften Stromes höher sind als die Erlöse, die Sie durch die Einspeisevergütung erhalten würden, wenn Sie Ihren gesamten überschüssigen Strom einspeisen und nicht speichern.
Die durchschnittliche Stromausfallrate liegt in Deutschland bei circa 15 Minuten. Trotzdem ist es sinnvoll, die Versorgungssicherheit durch eine Notstromfunktion zu erhöhen. Die Menge an bereitgestellten Notstrom hängt von der Größe des Speichers ab, mit einem vollgeladenen 10-kWh Speicher kann eine vierköpfige Familie im Winter 1 bis 2 Tage auskommen, im Sommer wird der Zeitraum durch die vermehrte Sonneneinstrahlung verlängert.
Wann lohnt sich ein Stromspeicher?
Ein Stromspeicher lohnt sich, aufgrund der oben genannten Vorteile, in den meisten Fällen. Seit 2011 übersteigt der Strompreis die Einspeisevergütung, ohne Stromspeicher würden Sie also stets ökonomisch gesehen im Nachteil sein. Auch aus diesem Grund bieten viele Anbieter Komplettlösungen für PV-Anlagen mit Stromspeicher an.
Wenn Sie bereits eine PV-Anlage besitzen, aber noch keinen Stromspeicher haben, sollten Sie über eine Nachrüstung nachdenken. Die Nachrüstung mit einem Stromspeicher ist für PV-Anlagen, die nach 2011 in Betrieb genommen wurden, in den meisten Fällen äußerst attraktiv. Seit dieser Zeit übersteigt der Strompreis in der Regel die Einspeisevergütung, was bedeutet, dass es ökonomisch wenig Sinn ergibt, den durch Solarerzeugung erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Für Anlagen, die vor 2011 in Betrieb genommen wurden, empfiehlt es sich, eine individuelle Prüfung durchzuführen, um zu ermitteln, ob die Integration eines Stromspeichers wirtschaftlich sinnvoll ist.
Dennoch gilt auch hier: Die Preise für Stromspeicher variieren je nach Anbieter, Qualität und Speicherkapazität stark. Daher sollten Sie sich nicht nur fachmännisch beraten lassen, sondern auch verschiedene Angebote vergleichen. Bis zu vier verschiedene Angebote für eine PV-Anlage mit Stromspeicher können Sie hier direkt anfordern.
Geeigneten Stromspeicher finden
Kapazität des Stromspeichers
Die Größe des Stromspeichers sollte optimal auf Ihre Bedürfnisse angepasst werden, damit der Speicher weder zu klein ist und Sie erzeugten Strom verschenken, noch sollte er zu groß sein, um unnötige Kosten zu vermeiden. Sollten Sie bereits eine PV-Anlage besitzen, ist die Größe dieser ebenfalls entscheidend bei der Wahl des Speichers.
Um einen Stromspeicher sinnvoll einsetzen zu können, gilt als Voraussetzung, dass ausreichend überschüssiger Strom produziert wird, um die Batterie des Speichers aufladen zu können. Der Eigenverbrauchsanteil liegt durchschnittlich bei 25 bis 30%, dementsprechend können knapp 70 bis 75% der erzeugten Energien gespeichert werden.
Bei den Speicherkapazitäten unterscheidet man zwischen der "Speicherkapazität" und der “nutzbaren Speicherkapazität”. Die Geräte dürfen sich nicht vollständig entladen, dies hat zur Folge, dass im Betrieb nicht die volle Kapazität verfügbar ist, sondern die nutzbare. Die nutzbare Speicherkapazität des Geräts sollte ungefähr 1,5mal so groß sein wie der Strombedarf. Wenn Ihr Strombedarf also bei 5.000 kWh im Jahr liegt, dann sollte der Speicher circa 7,5 Kilowattstunden Speicherkapazität haben.
Batterie
Lithium-Ionen-Batterien haben sich als die vorherrschende Speichertechnologie etabliert und sind inzwischen in vielen batteriebetriebenen Geräten weit verbreitet. Diese Technologie ermöglicht eine große Anzahl von Ladezyklen (5000 bis 10.000) und zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer, geringen Wartungsaufwand und hohe Sicherheit aus.
Früher waren Bleisäure-Batterien weit verbreitet, bevor Lithium-Ionen-Batterien zum Standard wurden. Inzwischen raten Experten von der Verwendung von Blei-Akkumulatoren ab, da sie weniger effizient sind, eine geringere Anzahl von Ladezyklen überstehen (2000 bis 4000) und eine kürzere Lebensdauer haben. Ihr einziger Vorteil ist der niedrigere Anschaffungspreis.
Eine vielversprechende Zukunftstechnologie sind Flüssigkeitsspeicher, auch bekannt als Redox-Flow-Batterien. Diese sollen eine lange Lebensdauer und hohe Betriebssicherheit bieten. Allerdings sind Redox-Flow-Batterien noch selten im Einsatz und ihre Anschaffungskosten liegen deutlich höher als die von Lithium-Ionen-Akkus. Zudem benötigen sie mehr Platz als diese.
Solarspeicher Hochvoltbatterie vs. Niedervoltbatterie
| Hochvoltbatterie | Niedervoltbatterie | |
|---|---|---|
| Spannungsbereich | Höhere Spannungen - ab 50V meist aber über 100V | Niedrigere Spannungen - meist unter 50V |
| Wirkungsgrad | Kann mehr Energie speichern und diese schneller abgeben | Geringerer Wirkungsgrad bei kleinen Leistungen |
| Kosten | Höhere Kapazität in der Regel teurer | In den meisten Fällen kostengünstiger |
| Wartungsaufwand | Aufgrund von komplexeren Technologien meist höherer Wartungsaufwand | Einfachere Technologien verringern den Wartungsaufwand |
| Platzbedarf | Beansprucht mehr Platz | Geignet für kleinere Stellflächen |
Je nach Anwendungsbereich weisen sowohl Niedervoltbatterien als auch Hochvoltbatterien ihre Vorteile auf. Niedervoltbatterien sind besser geeignet für kleinere Haushalte mit geringerem Energieverbrauch und begrenztem Platz. Ab einer installierten Modulleistung von über 12 kWp sollte die Installation eines Hochvoltsystems in Erwägung gezogen werden. Aufgrund dessen haben Hochvoltbatterien insbesondere im PV-Bereich an Bedeutung gewonnen. Durch die hohen Spannungen ergeben sich im System nur minimale Spannungsdifferenzen, dies vermeidet Umwandlungsverluste. Daher sind die Effizienzwerte und die Wirkungsgrade von Hochvoltbatterien höher. In DC-gekoppelten Systemen wie Hybridwechselrichtern bevorzugt man ebenfalls Hochvoltbatterien aufgrund ihrer Anbindungsvorteile. Zusätzlich ermöglichen sie flexiblere Ladegrenzen, was tiefere Entladungen erlaubt.
Kosten & Lebensdauer Stromspeicher
Es gibt jedoch einige Aspekte, die berücksichtigt werden müssen. Vor allem sind hier die hohen Anschaffungskosten zu beachten. Abhängig vom Preis kann es mehrere Jahre dauern, bis sich die Investition rentiert hat. Des Weiteren gibt es eine begrenzte Anzahl an Ladezyklen. Im Durchschnitt beträgt die Lebensdauer eines Photovoltaikspeichers etwa 10 bis 15 Jahre, was etwa 4.000 bis 5.000 Ladezyklen entspricht. Wenn eine Erneuerung des Solarstromspeichers erforderlich ist, muss er fachgerecht und kostenpflichtig entsorgt werden.
Batteriespeicher werden in Euro pro Kilowattstunden Speicherkapazität angeboten. Derzeit können Sie bei einem kleineren Speicher mit einer Kapazität von 4 bis 6 kWh mit einem Nettopreis von 800 bis 1500 Euro pro Kilowattstunde rechnen. Bei größeren Speichern verringert sich der Preis pro Kilowattstunde. Ein größerer Speicher mit einer Kapazität von 10 bis 14 kWh kostet derzeit etwa 700 bis 1000 Euro pro Kilowattstunde – wobei es je nach Nachfrage auch Preisschwankungen nach oben geben kann.
Amortisationszeit einer PV-Anlage mit und ohne Speicher
Das Diagramm veranschaulicht die durchschnittliche Amortisationszeit einer PV-Anlage mit und ohne Stromspeicher.
Hierbei handelt es sich um eine 10 kWp PV-Anlage für 14.744€ und eine 10 kWp PV-Anlage mit 10 kWh Stromspeicher für 24.311€.
In diesem Fall beträgt die Amortisationszeit der PV-Anlage mit Stromspeicher 10 Jahre, während sie bei der Anlage ohne Speicher 11 Jahre beträgt. Daher sollte bei der Installation einer neuen PV-Anlage die Integration eines Stromspeichers in Betracht gezogen werden, da die Amortisationszeit mit Speicher kürzer ist.
Bidirektionales Laden: E-Auto als Stromspeicher
Angesichts steigender Strompreise wünschen sich viele die Unabhängigkeit vom Energieversorger. Aufgrund dessen kommt neben dem Besitz einer PV-Anlage häufig auch der Kauf eines Stromspeichers dazu, um auch dann erzeugten Strom nutzen zu können, wenn die Sonne nicht scheint. Der Stromspeicher ist jedoch nicht die einzige Option, um den Eigenenergiebedarf zu jeder Tageszeit decken zu können.
Warum einen separaten Stromspeicher kaufen, wenn das Elektroauto bereits eine Batterie hat? Die Idee besteht darin, dass das Elektroauto überschüssigen Strom aus der Photovoltaik-Anlage speichern und bei Bedarf an Geräte, Haus oder das Stromnetz abgeben könnte.
So funktionierts
Beim bidirektionalen Laden kann der Strom in zwei Richtungen fließen – vom Netz in einen Speicher und anschließend wieder aus dem Speicher zurück ins Netz. Viele Geräte beherrschen diese Funktion bereits. Batterien speichern Energie und geben sie wieder ab.
Für das bidirektionale Laden einer E-Auto-Batterie sind jedoch zusätzliche Schritte erforderlich. Elektroautos verwenden Gleichstrom (DC), während im Haushalt Wechselstrom (AC) genutzt wird. Daher muss der Wechselstrom beim Laden in Gleichstrom umgewandelt werden, was entweder durch einen Gleichrichter im Bordladegerät des Fahrzeugs oder in einer DC-Wallbox erfolgt. Um den Strom zurück ins Netz zu leiten, ist ein Wechselrichter notwendig. Wenn der Strom aus der Autobatterie wieder ins Haus- oder Stromnetz eingespeist werden soll, erfordert dieser Prozess eine umgekehrte Umwandlung, bei der der Gleichstrom wieder in Wechselstrom transformiert wird. Auch dafür ist eine entsprechende technische Vorrichtung erforderlich.
Die 3 Arten des bidirektionalen Ladens: V2H, V2G, V2
V2L- Vehicle to load
Eine einfachste Option, die bereits in einigen Modellen verfügbar ist, ist die Integration einer herkömmlichen Schuko-Steckdose im E-Auto, über die man unterwegs elektrische Geräte anschließen kann. V2L ist auch bekannt als Vehicle-to-Device (V2D).
V2H - Vehicle-to-Home
Das Elektroauto, das mit der Wallbox verbunden ist, speist Energie ins Hausstromnetz ein, was als Vehicle-to-Home (V2H) bezeichnet wird. In diesem Szenario bleibt das Elektroauto an der heimischen Wallbox angeschlossen und gibt den zuvor geladenen Strom bei Bedarf zurück ins Hausnetz, beispielsweise wenn die Photovoltaik-Anlage auf dem eigenen Dach gerade keinen Strom produziert.
V2G - Vehicle to Grid
Das E-Auto speist den in der Batterie gespeicherten Strom nicht nur ins heimische, sondern sogar ins gesamte Netz ein: Vehicle-to-Grid (V2G). Die Vision dahinter: Durch eine intelligente Steuerung könnten viele Tausend E-Autos zu einem "virtuellen Kraftwerk" zusammengeschaltet werden und so zur Stabilisierung der Energieversorgung beitragen. Etwa während der Bedarfsspitzen am Morgen und am Abend, wenn in vielen Haushalten gleichzeitig das Licht oder der Herd angeschaltet wird.
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