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Experten-Ratgeber: Wie wirtschaftlich sind PV-Speicher?

Wann lohnt sich ein Speicher für PV-Anlagen? Mit welchen Speicherkosten ist zu rechnen? Welche Größe sollte ein PV-Speichersystem besitzen?

Wenn die Betreiber von Solarstrom-Anlagen, auch Photovoltaik-Anlagen oder kurz: PV-Anlagen genannt, den mit ihren Anlagen erzeugten Stroms ins öffentliche Netz einspeisen, bekommen sie dafür eine Einspeisevergütung vom Staat. Das hat sich lange Zeit ziemlich gut gerechnet, denn die Einspeisevergütung war um Einiges höher, als der Strom aus der Steckdose kostete, so dass eine Eigenbedarfsdeckung insb. über Speicher nur von untergeordneter Bedeutung war. Doch dann senkte die Bundesregierung die Einspeisevergütung nach und nach drastisch, so dass es sich heute eher lohnt, den selbst erzeugten Strom auch vorrangig selbst im Haushalt zu nutzen, als für eine geringe Einspeisevergütung abzugeben und gegebenenfalls den Eigenverbrauch mit immer teurer werdendem Strom aus dem Netz zu decken. Im Zuge dieser Entwicklung bekamen und bekommen PV-Speicher eine zunehmend größere Bedeutung. Denn nicht immer liegen Solarstromerzeugung und -verbrauch im selben Zeitfenster. Wir erklären in diesem Artikel, wann sich PV-Speicher lohnen, wie man die Kosten pro kWh berechnet und wie ein PV-Speicher wirtschaftlich betrieben werden kann.

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Wann lohnt sich ein PV-Speicher überhaupt?

Für PV-Speicher gibt es eine ganze Reihe alternativer Bezeichnungen, darunter: Solarbatterie, Solarakkumulator, kurz: Solarakku und Sonnenbatterie (wobei der Begriff auch synonym für Solarzellen benutzt wird). Innerhalb einer Solaranlage (mit Ausnahme von Inselanlagen) wird der Einsatz eines PV-Speichers in der Regel ausschließlich nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten entschieden. Daher stellt sich zu Beginn einer Entscheidung für oder gegen den Kauf eines Stromspeichers immer die Frage: Wann lohnt sich ein PV-Speicher?

Grundsätzlich muss man zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit abwägen, ob die Kosten der erzeugten kWh Solarstrom und die Kosten für ihre Speicherung zusammen günstiger sind, als der Strombezug aus dem Netz zu Haushaltsstrompreisen.

Vereinfachte Darstellung der Entwicklung der Haushaltsstrompreise und der Gestehungs- und PV-Speicherkosten pro kWh (Grafik: energie-experten.org)
Vereinfachte Darstellung der Entwicklung der Haushaltsstrompreise und der Gestehungs- und PV-Speicherkosten pro kWh (Grafik: energie-experten.org)

Um die Frage, wann sich das Speichern von PV-Strom lohnt, zu beantworten, muss man zusätzlich danach unterscheiden, ob man eine Einspeisevergütung pro kWh bezieht und wie hoch diese ausfällt.

Hohe Einspeiservergütung

Betreiber älterer PV-Anlagen profitieren noch von den Vertragsbedingungen, die zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme ihrer Anlage galten: Anlagen mit Baujahr 2010 und älter erhalten noch hohe Einspeisevergütungen von 0,30 Euro und mehr pro eingespeister Kilowattstunde (kWh) Strom. Auf wen das zutrifft, für den lohnt sich das Speichern von Solarstrom und dessen Eigenverbrauch nicht, da die Einspeisevergütung oberhalb des Haushaltstrompreises liegt. Der Grund ist klar: Der eigens erzeugte und verbrauchte Strom ist "teurer", als der Haushaltsstrom, den man zukauft, denn man verzichtet auf die Einspeisevergütung.

Eigenverbrauchsvergütung

Betreiber von PV-Anlagen, die in den Jahren ab 2009 bis einschließlich März 2012 in Betrieb gingen, bekommen für den Eigenverbrauch bares Geld vom Staat: Die Eigenverbrauchsvergütung richtet sich dabei nach der Menge an Strom, der eigens genutzt wird. Liegt der Eigenverbrauchsanteil unter 30 Prozent, fällt die Eigenverbrauchsvergütung geringer aus, als wenn der Eigenverbrauchsanteil höher als 30 Prozent des mit der Photovoltaikanlage erzeugten Stroms ist. Den selbst erzeugten Strom zu speichern, lohnt sich, weil man dank der höheren Eigenverbrauchsvergütung mehr Geld bekommt.

Niedrige Einspeisevergütung

Wer seine PV-Anlage nach März 2012 in Betrieb genommen hat, bekommt weder eine hohe Einspeisevergütung (unter 0,20 Euro pro kWh) noch eine Eigenverbrauchsvergütung. In diesem Fall lohnt es sich, den Solarstrom selbst zu verbrauchen. Mit weiterem Absinken der Einspeisevergütung und weiter steigenden Haushaltsstrompreisen ist deshalb in jedem Fall abzuwägen, einen PV-Speicher zu nutzen. Hinzu kommt, dass auch die Anschaffungskosten für PV-Speicher kontinuierlich sinken und zusätzlich Förderprogramme in Anspruch genommen werden können. Daher sollte man in Abständen prüfen, ob sich die Anschaffung eines PV-Speichers lohnt.

Beispielrechnung* für die Stromkostenersparnis einer 4-köpfigen Familie bei einem Stromverbrauch von 5.000 kWh/Jahr mit und ohne PV-Speicher. (Grafik: energie-experten.org)
Beispielrechnung* für die Stromkostenersparnis einer 4-köpfigen Familie bei einem Stromverbrauch von 5.000 kWh/Jahr mit und ohne PV-Speicher. (Grafik: energie-experten.org)

* Annahmen: Stromkosten 29 Cent/kWh bei einer jährlichen Erhöhung von 3%; PV-Anlage mit einer installierten Leistung von 7 kWp mit 5 kWh PV-Speicher

Berechnung der Kosten pro gespeicherter kWh

Um individuell die Rentabilität eines PV-Speichers beurteilen zu können, muss man die jeweiligen Kosten pro gespeicherter kWh Solarstrom berechnen. Denn nur wenn diese in Summe mit den PV-Stromkosten günstiger sind als der Haushaltstrompreis, lohnt es sich einen PV-Speicher anzuschaffen:

Kosten pro gespeicherter kWh Solarstrom = Anschaffungskosten / (Nennkapazität x Entladetiefe x Anzahl Vollzyklen x Wirkungsgrad)

Die Speicherkapazität eines PV-Speichers sagt etwas darüber aus, wie viel Strom er mit einer vollen Ladung speichern kann. Hersteller von PV-Speicher geben die Speicherkapazität ihrer Produkte in Kilowattstunden (kWh) an. Achten sollte man beim Kauf eines PV-Speichers darauf, dass der Hersteller zusätzlich zur Nennkapazität schreibt, für welche PV-Leistung er seinen PV-Speicher empfiehlt.

Die tatsächliche Speicherkapazität ist die Nennkapazität unter Berücksichtigung der Entladetiefe. Die Entladetiefe (DoD) gibt an, wie weit man den PV-Speicher entladen kann, ohne ihn zu beschädigen. Sie variiert je nach Hersteller zwischen 50 und 90 plus Prozent.

Die Entladung eines PV-Speichers bis zur Entladetiefe und das komplette Wiederaufladen beschreibt der Begriff Vollzyklus. Entsprechend ist ein Kleinstzyklus die Entladung eines kleinen Teils des PV-Speichers und die Wiederaufladung dieses Kleinstteils. Der Hersteller gibt an, für wie viele Vollzyklen sein PV-Speicher ausgelegt ist. Aktuelle Modelle kommen auf mehrere Tausend Vollzyklen.

Letzter bei der Kostenberechnung zu berücksichtigende Faktor ist der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad eines PV-Speichers zeigt an, wie viel des produzierten Stroms tatsächlich gespeichert wird. Hier schwanken die unterschiedlichen Systeme zwischen 70 und 95 Prozent.

Tabelle: Beispielhafte Berechnung der Kosten pro gespeicherter kWh verschiedener PV-Speicher
PV-Speicher Listenpreise Nutzbare Kapazität Ladezyklen Wirkungsgrad* Kosten pro kWh
Tesla Powerwall 4.216,00 € 5,6 kWh 5000 95% 0,16 €
Varta Engion Home 5,8 kW 7.703,00 € 5,2 kWh 14000 95% 0,11 €
RWE HomePower Storage Eco 9.0 12.259,00 € 7,0 kWh 8000 95% 0,23 €
IBC Solar SolStore 6.5 Li 7.500,00 € 4,7 kWh 5000 95% 0,34 €
Sonnenbatterie eco 8.0 11.300,00 € 8,0 kWh 10000 95% 0,15 €
Akasol neeoQube 7.150,00 € 4,4 kWh 5000 95% 0,34 €

* Aus Vereinfachungsgründen wurde hier für alle PV-Speichersysteme derselbe Wirkungsgrad angenommen. Diese variieren jedoch je nach Speichermodell und müssen individuell eingerechnet werden.

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PV-Speicher auf Bleibasis vs. PV-Speicher mit Lithium-Ionen-Technologie

Früher wurden am häufigsten Bleiakkus eingesetzt, die kostengünstig und wartungsfrei waren. Sie hatten eine geringe Selbstentladung vorzuweisen und einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad, der bei etwa 80 Grad lag. Anders als herkömmliche Bleiakkus haben Solar-Bleiakkus einen inneren mechanischen Aufbau, der für ihren Einsatz als PV-Speicher zugeschnitten ist, insbesondere in Sachen Lebensdauer, Zyklenfestigkeit und Verhalten bei tiefer Entladung.

Die Zahl der Vollzyklen ist mit 7.000 bei auf Lithium-Ionen basierenden PV-Speichern höher als bei Blei-PV-Speichern (< 3.000). Außerdem lassen sich Blei-PV-Speicher weniger tief entladen. PV-Speicher mit der gleichen Speicherkapazität stellen in der Blei-Version dann weniger nutzbare Speicherkapazität zur Verfügung als Lithium-Ionen-PV-Speicher. Der Wirkungsgrad von Blei-PV-Speichern ist mit etwa 80 Prozent geringer als der von Lithium-Modellen (bis zu 95 Prozent). Dafür kosten Lithium-Ionen-PV-Speicher mehr als Blei-PV-Speicher.

Bestimmung der Ladekapazität eines PV-Speichers

Da das Speichern einer kWh Solarstrom immer mit Kosten gegenüber dem direkten Eigenverbrauch verbunden ist und damit immer "teurer" als der Eigenverbrauch ohne Speicher, ist es auch nicht sinnvoll, den PV-Speicher so groß auszulegen, dass er den gesamten von der PV-Anlage produzierten Solarstrom speichern könne.

Heute wählt man für Anlagen von 5 bis 50 kW in aller Regel PV-Speicher, die etwa 50 Prozent des von einer PV-Anlage zu Spitzenlastzeiten theoretisch erzeugbaren Stromes speichern können. Denn bei einem zu großen PV-Speicher bleibt Speicherkapazität ungenutzt und es entstehen unnötige Kosten. Und ist der Speicher für die PV-Anlage zu klein, so ist der Eigenstromanteil zu gering.

Als Faustregel für eine durchschnittliche Haushaltsanlage mit angestrebten 50% Eigenverbrauchsanteil gilt: Nutzbare Speicherkapazität in kWh = 1,2 bis 1,5 mal die kWpeak-Leistung der PV-Anlage

Beispiel-Rechnung: Der Jahresstromverbrauch beträgt 4.000 kWh und die PV-Anlage hat eine Leistung von 4 kWp. Abhängig vom Lastprofil und dem angestrebten Eigenverbrauchsanteil ergibt das 4 x 1,5 = 6 kWh nutzbare PV-Speicherkapazität.

Wird ein kleineres PV-Speichersystem mit einer nutzbaren Speicherkapazität von 5 kWh gewählt, ist dies preisgünstiger (bei gleicher Speichertechnologie), allerdings wird der Eigenverbrauchsanteil geringer, der PV-Speicher wird aber besser ausgenutzt.

Weitergehende Nutzungsmöglichkeiten von PV-Speichern

Neben dem reinen Einsatz zur Speicherung von PV-Strom zum zeitversetzten Eigenbedarf im Einfamilienhausbereich und Gewerbe, gibt es weitere, innovative Anwendungsbereiche. Hierbei unterscheidet man die Nutzung von vielen kleinen Speicher und deren Zusammenschluss als virtuelles Kraftwerk, um PV-Strom bei Bedarf ins Netz einzuspeisen oder bei Überproduktion aufzunehmen von der Nutzung von Großspeichern, die PV-Strom von vielen kleinen Anlagen zentral speichern können.

Zentrale PV-Großspeicher

Die Strombank in Mannheim basiert auf einem ADS-TEC StoraXe Lithium-Ionen-PV-Speicher mit einer Brutto-Systemkapazität von 116 kWh. (Foto: ads-tec GmbH)
Die Strombank in Mannheim basiert auf einem ADS-TEC StoraXe Lithium-Ionen-PV-Speicher mit einer Brutto-Systemkapazität von 116 kWh. (Foto: ads-tec GmbH)

In zentralen Großenergiespeichern können PV-Anlagenbetreiber, die über keinen eigenen PV-Speicher verfügen, ihren Strom zwischenspeichern. Dieser Speicher fungiert dann wie eine Art Bank, bei der jede PV-Anlage ein Konto besitzt. Der PV-Strom wird dann über das Niederspannungsnetz in den sogenannten Quartierspeicher ein- und ausgespeist. Zudem können PV-Anlagenbetreiber ihren PV-Strom auch über den PV-Großspeicher vermarkten, wenn das Konto voll ist und sie zuhause weiterhin einen Stromüberschuss erzielen.

Der Batterie-Speicher kann aufgrund seiner hohen Flexibilität aber auch Dienstleistungen zur Stabilisierung des Stromnetzes in Form von Regelenergieleistung anbieten. Neben dem Vorteil für Anlagenbetreiber, keinen eigenen PV-Speicher anschaffen und betreiben zu müssen, resultieren Kostenvorteile, da Großspeicher pro kWh rund halb so teuer wie mehrere einzelne sind. Zudem können die Speicherkapazitäten besser genutzt werden, da nicht alle Haushalte und Unternehmen den PV-Großspeicher gleichzeitig nutzen. Das senkt die Kosten pro gespeicherter kWh weiter.

Jedoch fallen im Gegensatz zu kleinen, privat betriebenen PV-Speichern Netzentgelte, EEG-Umlage und Stromsteuer für denjenigen an, der Strom speichert und ihn dafür durch das öffentliche Stromnetz leitet. Und das nicht nur beim Einspeichern, sondern zusätzlich auch beim Strombezug aus dem PV-Speicher.

Dezentrale PV-Schwarmspeicher

Miteinander vernetzte PV-Kleinspeicher bilden einen Schwarm und können so ihre Speicherkapazität flexibel erhöhen. Ziel ist es, neben der Nutzung als Speicher für den eigenen PV-Strom die restliche Speicherkapazität bereitzustellen, um Strom bei einem Überangebot aus dem Stromnetz aufzunehmen und bei Bedarf wieder abzugeben.

Die schwarmstromfähigen PV-Speicher können so auch am Regelenergiemarkt teilnehmen. Der Speicher-Eigentümer wird dann an den dort erlösten Erträgen beteiligt, dafür verzichtet er auf einen Teil seiner PV-Speicherkapazität. Mit der Einbindung in die Regelenergie wird aus den im Land verteilten dezentralen PV-Speichern ein virtueller Riesenspeicher, der dazu beiträgt, das Stromnetz stabil zu halten. Denn im Stromnetz müssen sich Erzeugung und Verbrauch immer die Waage halten. Abweichungen werden durch den Einsatz von Regelenergie ausgeglichen.

Dieses Prinzip des PV-Schwarmspeichers wird teilweise auch für Haushalte ohne eine Möglichkeit zur eigenen Stromerzeugung oder eigenen Speicher angeboten, indem sie PV-Strom direkt aus dem Pool beziehen und die Besitzer der PV-Speicher ihren Strom so direkt vermarkten können.

LichtBlick vernetzt PV-Speicher zu einem Schwarm und steuert sie über eine IT-Plattform so, dass sie überschüssigen Ökostrom aus dem Stromnetz aufnehmen oder bei Nachfrage wieder ins Netz einspeisen kann. (Grafik: LichtBlick SE)
LichtBlick vernetzt PV-Speicher zu einem Schwarm und steuert sie über eine IT-Plattform so, dass sie überschüssigen Ökostrom aus dem Stromnetz aufnehmen oder bei Nachfrage wieder ins Netz einspeisen kann. (Grafik: LichtBlick SE)

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"Wie wirtschaftlich sind PV-Speicher?" wurde am 01.04.2017 das letzte Mal aktualisiert.