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Wir sparen für Sie bis zu 37% - durch unseren Experten-Vergleich!Wie funktioniert ein Stromspeicher in einer Solaranlage? Welche Speicher gibt es? Wann lohnt es sich, einen Photovoltaik-Speicher einzusetzen? Wir betrachten die wichtigsten Kennzahlen zu Kosten und Nutzen von Stromspeichern für PV-Anlagen. Neben aktuellen Preisen stellt sich die Frage: Wie lange hält ein Stromspeicher und wie groß sollte er passend zur PV-Anlage sein?
Ein Stromspeicher (auch Solar- oder PV-Stromspeicher genannt) wird dazu eingesetzt, den Solarstrom, der von den Photovoltaikzellen auf dem Dach produziert wird, zu speichern, um diesen später zum Verbrauch im Haushalt wieder bereit zu stellen. Ein Stromspeicher besteht dabei aus einer Batterie bzw. einem Akku und einer Speicherregelung, die das Laden und das Entladen des Speichers regelt. Alles was Sie über Stromspeicher für eine Photovoltaikanlage wissen müssen, haben wir nachfolgend zusammengefasst.
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Stelle Dir jetzt Deine eigene Solar-Anlage zusammen + erhalte in wenigen Minuten die besten Angebote aus Deiner Region!Bei der Planung eines Stromspeichers für eine Solaranlage stellt sich die Frage, ob man sich möglichst autark mit Solarstrom selbst versorgen möchte oder, ob man den Stromspeicher möglichst wirtschaftlich betreiben will. Denn beide Speicherkonzepte stehen in einem Zielkonflikt zueinander.
So führt beispielsweise eine Vervierfachung der Speicher-Kapazität nur zu einer Verdopplung des Eigenverbrauchsanteils. Dass heißt, dass eine nahezu autarke PV-Stromversorgung nur mit einem sehr großen Stromspeicher möglich ist. Dies ist jedoch auch mit sehr hohen Anschaffungs- als auch Betriebskosten für den Stromspeicher verbunden.
Der Grund dafür ist in der saisonalen Speicherproblematik zu finden: Während im Sommer ein großer Speicher vollständig aufgeladen werden, aber der Speicherstrom nicht vollständig selbst verbraucht werden kann, lässt sich im Winter ein sehr großer Batteriespeicher aufgrund der geringeren Sonneneinstrahlung nicht vollständig mit Solarstrom aufladen.
Daher sind bei gleichbleibender PV-Erzeugung kleinere Stromspeicher effizienter, denn mit zunehmender Speicher-Kapazität wird die zusätzliche Eigenverbrauchssteigerung immer geringer. Die wirtschaftlich optimale Stromspeichergröße liegt daher eher im Bereich kleiner Stromspeicher, die eine Eigenbedarfsdeckung von rund 50% erzielen.
Anwendung | Vorteile |
---|---|
Optimierung der Eigenversorgung | Mit weiter sinkenden Stromspeicher-Preisen wird die Steigerung des Eigenverbrauchsgrads immer lukrativer und die Investitionskosten amortisieren sich noch schneller. Zudem stabilisieren sich die eigenen Stromkosten und man wird unabhängiger vom Strommarkt. Auch Elektrofahrzeuge rentieren sich noch mehr. |
Preis- & Lastspitzen abfedern | Die Kosten für die gewerbliche Abdeckung von kurzzeitigen Leistungsspitzen am Tag können mit Hilfe eines Stromspeichers begrenzt werden. Mit Price-Peak Avoidance oder Peakshaving im Hochlastzeitfenster werden Gewerbespeicher immer attraktiver. Aber auch, wenn der Leistungspreis oberhalb von 100 €/kW liegt und scharfe Lastspitzen oder planbare Lastgänge vorliegen, kann der Einbau eines Gewerbespeichers wirtschaftlich interessant sein. |
Load Management und EV-Ladeinfrastruktur | Infrastrukturprojekte für Elektromobilität oder der Aufbau einiger Ladesäulen auf dem Firmengelände, kann die notwendige Anschlussleistung massiv erhöhen. Ist das Versorgungsnetz des Netzbetreibers nicht auf diesen neuen, maximalen Verwendungsfall ausgelegt, so können Stromspeicher helfen, das Stromnetz zu entlasten. |
Viele Tausend Beispiele zeigen, dass Batteriespeicher schon heute wirtschaftlich sinnvoll hohe Eigenverbrauchsquoten ermöglichen. So setzen immer mehr Betreiber von Photovoltaikanlagen in Ein- und Mehrfamilienhäusern als auch häufig in Gewerbebetrieben auf den Eigenverbrauch von Solarstrom mithilfe eines Stromspeichers. Der Stromspeicher sorgt dafür, den Eigenverbrauchsanteil von etwa 30 Prozent auf mehr als 70 Prozent zu erhöhen.
Für diese hohen Eigenverbrauchsquoten ist aber nicht nur der Stromspeicherakku bzw. -batterie allein verantwortlich.
Aus wirtschaftlicher Sicht ist für den Einsatz eines Stromspeichers für den PV-Eigenverbrauch die Differenz aus Solarstrom-Erzeugungskosten, den Kosten pro gespeicherter Kilowattstunde und dem Bezugsstrompreis für den eingesparten Strom aus dem Stromnetz.
Zudem muss berücksichtigt werden, dass mit dem Einsatz eines Stromspeichers auch Anschaffungskosten für eine Begrenzung der maximalen Einspeiseleistung auf 70 % der PV-Leistung oder die Kosten mit der Leistungsbegrenzung einhergehenden Abregelungsverluste eingespart werden können.
Experten-Tipp: Die VDI-Richtlinie 4657 Blatt 3 definiert die technischen Anforderungen an die Planung und Integration von Stromspeichern für TGA-Planer, Energieberater und Installationsbetriebe.
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Unsere Experten erstellen Dir in wenigen Minuten ein Komplett-Angebot nach Deinen Wünschen. Digital & kostenlos.Bei Stromspeichern für Photovoltaikanlagen gibt es heute große Preisunterschiede. So kosten kleinere Speicher für private Dachanlagen mit wenigen kWh-Speicherkapazität durchschnittlich 7.500 bis 9.500 Euro je nachdem, welche Speichertechnik zum Einsatz kommt und wie der Stromspeicher ausgestattet ist.
Die Preise für Stromspeicher orientieren sich an der Größe der Speicherkapazität, dementsprechend gibt es unterschiedliche Preisspannen:
Hersteller | Produkt | Batterie-Typ | Nettokapazität in kWh | Phasen | Preis |
---|---|---|---|---|---|
RCT Power | RCT Power Storage DC 8.0 mit Battery 9.6 | Hochvolt Lithium-Eisen-Phosphat | 8,64 | 3 | 8.620,00 € |
RCT Power | RCT Power Storage DC 4.0 mit Battery 11.5 | Hochvolt Lithium-Eisen-Phosphat | 10,37 | 3 | 9.251,25 € |
Tesla & Sungrow | Tesla Powerwall mit Sungrow SG6.0RT-V115 | 48 Volt Lithium | 13,5 | 1 | 7.360,00 € |
Tesla & Sungrow | Tesla Powerwall mit Sungrow SG10.0RT-V115 | 48 Volt Lithium | 13,5 | 1 | 7.505,00 € |
Tesla & Fronius | Tesla Powerwall mit Fronius Symo 5.0-3-M | 48 Volt Lithium | 13,5 | 1 | 7.712,00 € |
Tesla & Sungrow | Tesla Powerwall mit Sungrow SG15.0RT-V115 | 48 Volt Lithium | 13,5 | 1 | 7.744,00 € |
Lithium-Batteriespeicher sind weitgehend wartungsfrei und können bequem via Smartphone-App im Internet überwacht werden. Jedoch gilt es zu beachten:
Einige Bundesländer bieten Stromspeicher-Förderungen beim Kauf an, meist im Zusammenhang mit der Anschaffung einer neuen Photovoltaikanlage. Diese Förderprogramme sind oft schnell ausgeschöpft und werden dann manchmal mit zeitlichem Abstand wieder fortgesetzt. Unser Tipp: Prüfen Sie in jedem Fall vorab, welche Förderung besser zu Ihnen passt. Denn in vielen Fällen sind die BEG-Zuschüsse nicht mit den Bundesland-Förderungen kumulierbar.
Viele Kommunen oder Regionen geben ebenfalls Zuschüsse, etwa als Teil regionaler Solarkampagnen. Probieren Sie es deshalb mit Anruf bei der eigenen Gemeindeverwaltung oder ein Blick auf die Internetseiten der Landesregierung.
Bei der KfW-Förderbank können Sie Photovoltaikanlagen über Kredite finanzieren. Ein spezielles Kreditprogramm für Stromspeicher wurde aber vor einiger Zeit eingestellt. Die KfW-Förderkredite wie z.B. "Energieeffizient Bauen (153)" konnten man bis zum 30.06.2021 bei der KfW beantragen. Ab dem 01.07.2021 konnte der Förder-Antrag - jetzt für Förderkredite und Zuschüsse - zunächst über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) gestellt werden.
Wie groß ein Stromspeicher sein muss, ist mit zunehmender Elektrifizierung und Digitalisierung eine „Wissenschaft für sich“ und heute in hohem Maße von der Größe der PV-Anlage und der geplanten Nutzung und Ansprüchen des Prosumers abhängig.
Eine zu große oder zu kleine Auslegung des Stromspeichers kann die Effizienz und Wirtschaftlichkeit beeinträchtigen. Ist der Speicher zu groß, wird dieser nicht optimal ausgenutzt, ist er zu klein, wird er überbeansprucht.
Daher sollte bei zukünftig steigendem Stromverbrauch oder der geplanten Nutzung eines Elektroautos oder einer Wärmepumpe, die Speicherkapazität flexibel anpassbar sein.
2.500 kWh | 3.500 kWh | 4.200 kWh | 5.000 kWh | 6.000 kWh | 7.000 kWh | 8.000 kWh | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
10 kWp | 5,1 kWh | 5,1 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 10,2 kWh | 10,2 kWh | 12,8 kWh |
9 kWp | 5,1 kWh | 5,1 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 10,2 kWh | 10,2 kWh | 12,8 kWh |
8 kWp | 5,1 kWh | 5,1 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 10,2 kWh | 10,2 kWh | 12,8 kWh |
7 kWp | 5,1 kWh | 5,1 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 10,2 kWh | 10,2 kWh | 10,2 kWh |
6 kWp | 5,1 kWh | 5,1 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 10,2 kWh | 10,2 kWh | 10,2 kWh |
5 kWp | 5,1 kWh | 5,1 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh |
4 kWp | 5,1 kWh | 5,1 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh | 7,7 kWh |
Zur näheren Bestimmung der Stromspeicher-Größe gibt es mehrere Faustregeln:
Bei z. B. 4.000 kWh Stromverbrauch im Jahr würde dann bereits eine nutzbare Speicherkapazität von 4 kWh ausreichen.
Bei 4.000 kWh Jahresstromverbrauch brauchen Sie am Tag durchschnittlich 11 kWh. Davon 60 Prozent entsprechen 6,6 kWh Speicherkapazität.
Formel: Jahresstromverbrauch / 365 Tage x 60 %
Lesen Sie dazu eine Woche lang Ihren Verbrauch zwischen 6 – 18 Uhr und zwischen 18 – 6 Uhr an Ihrem Stromzähler ab und berechnen Sie daraus Ihren prozentualen Nachtverbrauch. Der Stromspeicher sollte so groß ausgelegt sein, dass er diesen Verbrauch decken kann.
Viele weitere Informationen lesen Sie in unserem Experten-Ratgeber "So berechnen Sie die optimale Stromspeicher-Größe".
Die Lebensdauer eines Stromspeichers ist im Vergleich zu Solarmodulen, die eine Lebenserwartung von 20 bis 30 Jahren haben, deutlich kürzer.
Für Batteriespeicher wird eine erwartete Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren angegeben. Der Hauptgrund für diese begrenzte Lebensdauer liegt in den chemischen Prozessen, die innerhalb der Batteriezellen stattfinden und zu einer allmählichen Alterung der Materialien führen.
Interessanterweise finden einige dieser Alterungsprozesse unabhängig von den Lade- und Entladevorgängen statt, was bedeutet, dass Batterien gewissermaßen ein "Verfalldatum" haben, auch wenn der genaue Zeitpunkt schwer vorherzusagen ist.
Wichtige Aspekte zur Lebensdauer und zum Einsatz von Batteriespeichern umfassen:
Alterungsprozess:
Optimale Bedingungen:
Für den optimalen Einsatz von Lithiumbatterien in Heimspeichern, insbesondere in Verbindung mit Photovoltaikanlagen, gibt es einige Empfehlungen zur Be- und Entladung:
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Unsere Experten erstellen Dir in wenigen Minuten ein Komplett-Angebot nach Deinen Wünschen. Digital & kostenlos.Die Solarmodule einer PV-Anlageerzeugen Gleichstrom. Vor der Einspeisung in das öffentliche Stromnetz bzw. vor der Nutzung im Haushalt muss dieser Strom in Wechselstrom umgewandelt werden.
Beide Speichereinbindungen haben dabei sowohl Vor- als auch Nachteile.
Eine Gleichstromkopplung des Stromspeichers erfolgt in der Regel bei der Neuinstallation von PV-Anlagen, da die Kosten dann niedriger sind und die Modulleistung und die Stromspeicherkapazität besser aufeinander abgestimmt werden können.
Hierzu kommen u.a. Batterie-Wechselrichter zum Einsatz, die über eine integrierte Be- und Entladesteuerung verfügen, die den Batteriespeicher mit Solarstrom beladen und auch die Umwandlung in Wechselstrom übernehmen, um den Solarstrom später selbst nutzen zu können.
Eine DC-Kopplung ist aber auch bei der Nachrüstung eines Stromspeichers bei bestehenden PV-Anlagen möglich. Der vorhandene Wechselrichter muss dann bei Bedarf jedoch mit einer externen Ladesteuerung nachgerüstet werden.
Während bei einer DC-Kopplung eines Stromspeichers ein Laderegler für das Batteriemanagement ausreichend ist, braucht eine AC-Speicherkopplung zusätzlich einen zweiten Wechselrichter, um den Wechselstrom wieder in Gleichstrom umzuwandeln. Der Nachteil einer AC-Kopplung ist dabei, dass Verluste durch die Rückwandlung von Wechsel- zu Gleichstrom auftreten können.
Demgegenüber ist der Anlagenbetreiber jedoch deutlich flexibler in der Auswahl der Batteriespeicherkapazität. Dies ist gerade bei der Nachrüstung eines Stromspeichers bei einer bestehenden PV-Anlage vorteilhaft, da hier die Leistung der Modulebereits feststehen.
Ein Vorteil ist zudem, dass auch eine "Winterladung" aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen werden kann, falls die PV-Anlage über mehrere Wochen keinen Strom zur Nachladung liefert. Dies reduziert außerdem die Gefahr einer Tiefentladung der Akkuzellen und schont damit den Stromspeicher.
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Wir vermitteln Ihnen die besten PV-Anlagen im Rundum-Sorglos-Komplettpaket! Ein Ansprechpartner für alle Fragen. Kostenlos & unverbindlich!Die für die Speicherung von Solarstrom infrage kommenden Strom-Speicher sind in aller Regel chemische Stromspeicher.
Während Blei-Batterien seit Langem im Praxisbetrieb erprobt sind, wurde die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien hingegen nur in relativ kurzen Alterungstests ermittelt. Aussagen über die Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Batterien sind daher mit einer höheren Prognoseunsicherheit verbunden. Neben Blei-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus gibt es jedoch noch eine Vielzahl weiterer Stromspeicher, die für den Einsatz in einer Photovoltaikanlage infrage kommen.
Abkürzung | Bezeichnung |
---|---|
AIB | Aqueous Ion Exchange Batterie (Salzwasserbatterie) |
Li-Ion | Lithium-Ionen |
LiNiO2 | Lithium-Nickel-Oxid |
LiMn2O4 | Lithium-Mangan-Oxid |
LiCoO2 | Lithium-Kobalt-Oxid |
Li4Ti5O12 | Lithium-Titanoxid |
LiFePO4 | Lithium-Eisen-Phosphat |
LiFeMnPO4 | Lithium-Eisen-Mangan-Phosphat |
LiFeYPO4 | Lithium-Eisen-Ytrium-Phosphat |
LiNMC | Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt |
LiNiCoAlO2 (auch NCA) | Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid |
NiFe | Nickel-Eisen |
Pb-AGM | Blei-Säure-Vlies |
PbCa | Blei-Calcium |
Pb-Carbon | Blei-Kohlenstoff |
Pb-Gel | Blei-Gel |
Pb-Gel LC | Blei-Gel Lead Crystal |
Pb-Säure | Blei-Säure |
VRFB | Vanadium-Redox-Flow-Batterie |
Prüfen Sie anhand des Datenblatts, ob der Hersteller die nutzbare Speicherkapazität oder nur die nominale Speicherkapazität bei einer Entladetiefe (engl. depth of discharge, DOD) von 100 % angibt. Ist Letzteres der Fall, reduziert sich der in der Praxis nutzbare Energieinhalt des LithiumIonen-Batteriespeichers meist um 5 % bis 10 %.
Eine wichtige Hilfe bei der Auswahl und Kauf eines Stromspeichers sind die Hersteller-Angaben zum Wirkungsgrad des Stromspeichers. Viele Hersteller geben den maximalen Wirkungsgrad ihrer DC-gekoppelten Speichersysteme oder Hybridwechselrichter aber nur für die Umwandlung des Solarstroms von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) an. Die Verluste während der Ladung und Entladung der Batterie werden darin nicht berücksichtigt.
Wird aber ein weniger effizienter Wechselrichter eingesetzt, können die Umwandlungsverluste mit um den Faktor 4 höher ausfallen. Die Batterie muss dann eine deutlich höhere Leistung bereitstellen, um die Verluste im Wechselrichter kompensieren zu können. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies: Je höher der Wechselrichterwirkungsgrad ist, desto höher ist auch der Nutzen des Batteriespeichers.
Vergleichen Sie daher nicht die maximalen Wirkungsgrade unterschiedlicher Hybridwechselrichter miteinander. Diese Werte bestimmen die Hersteller in unterschiedlichen Betriebspunkten unter idealen Prüfbedingungen. Meist liegt der maximale Wirkungsgrad im oberen Leistungsbereich nahe der Nennleistung.
Die HTW Berlin testet seit mehreren Jahren Stromspeichersysteme mit Wechselrichter anhand ihres Batteriewirkungsgrades und ermittelt die besten Systeme.
Rang | Test-Sieger 5-kW-Klasse | Test-Sieger 10-kW-Klasse |
---|---|---|
1. Platz | RCT POWER Power Storage DC 6.0 und Power Battery 7.6 | RCT POWER Power Storage DC 10.0 und Power Battery 11.5 |
2. Platz | FRONIUS & BYD Primo GEN24 6.0 Plus und BYD Battery-Box HVS 7.7 | ENERGY DEPOT Centurio 10 und DOMUS 2.5 |
3. Platz | KOSTAL & BYD Plenticore plus G2 5.5 und BYD Battery-Box HVS 7.7 | FRONIUS & BYD Symo GEN24 10.0 Plus und BYD Battery-Box HVS 10.2 |
Beachten Sie bei der Auswahl eines PV-Stromspeichers zudem, dass Einfamilienhäuser nachts typischerweise einen Stromverbrauch von lediglich 100 W bis 300 W haben. Für eine effiziente Nutzung des gespeicherten Solarstroms ist es daher besonders wichtig, dass der Wechselrichterwirkungsgrad Ihres Speichersystems in diesem Leistungsbereich über 80 % liegt. Je geringer die Umwandlungseffizienz ist, desto weniger kommt von dem gespeicherten Solarstrom (DC) bei Ihren elektrischen Verbrauchern (AC) im Haus an.
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