Berechnung und Vergleich von Stromspeicher-Kosten für Solaranlagen

• Um die Kosten eines Stromspeichers mit denen anderer Modelle bzw. anderer Methoden des Stromspeicherns zu vergleichen, werden die Gesamtkosten betrachtet. International wird dies als LCOS (Levelized Cost of Storage) bezeichnet. Diese Kosten umfassen dann alle zum Speichern einer Kilowattstunde anfallenden Kosten und belaufen sich heute auf 8 bis 10 Cents pro kWh je nach Speichermodell.
• Laut Speichermonitoringbericht der RWTH Aachen sind die Durchschnittskosten für privat genutzte Solarstromspeicher in den letzten Jahren immer weiter gefallen. Inzwischen gibt es bereits qualitativ hochwertige Systeme für 900 Euro pro Kilowattstunde. Die Wirtschaftlichkeitsgrenze liege laut RWTH Aachen bei rund 800 Euro pro kWh.
• Multipliziert man die Ladezyklen pro Jahr (etwa 200 bis 250 Mal im Jahr) mit der Lebensdauer in Jahren und dem Energieinhalt in kWh, ergibt sich der zusätzlich selbst genutzte Solarstrom. Ersetzt dieser Solarstrom, der ohne Speicher ins Netz eingespeist und derzeit mit rund 0,08 Euro/kWh vergütet worden wäre, den Bezug von Netzstrom zu 0,32 Euro/kWh (netto), so ergibt sich ein "Verdienst" durch den Speicher von 0,24 Euro/kWh (netto).
• Bei einer Lebensdauer von 10 Jahren und 250 Zyklen im Jahr würden pro kWh Energieinhalt 2.500 Mal 0,24 Euro/kWh und damit 600 Euro Stromkosten gespart. Zieht man die Verluste im Speicher ab, so reduziert sich der Wert nochmal um 10 bis 25%. Berücksichtigt man eine Strompreissteigerung von 2% pro Jahr und hält der Speicher 20 Jahre, erhöht sich die Wirtschaftlichkeitsgrenze auf rund 800 Euro pro kWh Energieinhalt.

Betrachtet man die Entwicklung der Einspeisevergütung, die für Photovoltaikanlagen mit einer Leistung bis 10 kW_pim Juli 2022 nur bei 6,23 Cent pro kWh lag, ist es verständlich, dass immer mehr PV-Anlagenbetreiber den Strom lieber für eine spätere Nutzung zwischenspeichern möchten, als diesen an die Stromversorger weiterzuverkaufen. Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer PV-Anlage mit Stromspeicher ist es dabei von entscheidender Bedeutung, mit welchen Kosten man rechnen muss, wenn man ein Speicherelement nachrüstet oder bei einer Neuanlage installiert.

Allgemein unterscheidet man die Kosten und den Preis eines Stromspeichers in

• den Komplettpreis des Speichers (Investitionskosten) und
• die laufenden Betriebskosten.

Dabei spielt für den Anlagenbetreiber für oder gegen die Entscheidung zur Nutzung eines Stromspeichers zum Eigenverbrauch des eigenen PV-Stroms besonders der zweite Wert eine tragende Rolle, um verschiedene Speicher innerhalb einer Wirtschaftlichkeitsberechnung bezüglich ihrer Nutzungsdauer und Umfang der praktisch speicherbaren Strommenge vergleichen zu können.

Zur Bestimmung der Speicherkosten müssen zuerst neben den Anschaffungskosten alle weiteren Kostenfaktoren erfasst werden. Dies sind unter anderem die

• Installationskosten,
• Kosten für zusätzliches technisches Equipment zur Einbindung des Stromspeichers,
• Finanzierungskosten,
• Anschluss- und Verwaltungsgebühren des Stromnetzbetreibers aber auch
• die Wartungs- und
• eventuell anfallende Reparaturkosten für den Stromspeicher.

Bevor man sich mit der genauen Berechnung dieser Stromspeicher-Kosten befasst, macht es Sinn, sich als Erstes einen Überblick über die unterschiedlichen Speicher und ihre Preise zu verschaffen. Diese liegen im Kleinanlagenbereich durchschnittlich zwischen 6.000 und 12.000 Euro, je nach Hersteller, Speicherleistung und Akku-Typ. Benötigt man ein größeres Speichermodell für den gewerblichen Einsatz oder ein Mehrfamilienhaus, kostet dies natürlich auch entsprechend mehr. Aktuell stellen im PV-Bereich für die private Nutzung die Solarspeicher-Akkus auf Blei- bzw. Lithium-Basis die besten Alternativen dar.

Laut des Speichermonitoringberichts der RWTH Aachen 2019 kosten Stromspeicher für die private Nutzung in kleineren PV-System mit einer nutzbaren Kapazität von acht Kilowattstunden im Schnitt rund 10.000 Euro. Lagen die Preise 2013 im Durchschnitt noch bei über 2.500 Euro pro Kilowattstunde Speicherinhalt, ist es jetzt nur noch rund die Hälfte. Doch der Preisunterschied der einzelnen Anlagen ist enorm: 75 Prozent der Anlagen kosten zwischen 1.800 und 800 Euro pro Kilowattstunde Speicherinhalt.

* Diese Kostenbeispiele zeigen speziell bei den Blei-Varianten, dass man verglichen mit den kleinen 8 kW Modell bereits für ein Investment von 20% mehr die doppelte Speicherkapazität bekommt. Zwar sind die Blei-Varianten im direkten Vergleich günstiger, sie besitzen aber auch die kürzere Lebensdauer und den geringeren Wirkungsgrad.

Nachdem ermittelt wurde, mit welchen Investitionskosten zu rechnen ist, ist es nun wichtig herauszufinden, wie hoch die Kosten für das Speichern einer Kilowattstunde sind. Mithilfe dieser Größe lässt sich sofort erkennen, ob sich die Speicherung lohnt oder man doch lieber den nicht verbrauchten Strom ohne Speicher selbst verbraucht und den Rest an den Stromversorger verkauft. Dieser Wert muss aber auch beim Kostenvergleich von unterschiedlichen Speichern genau berechnet werden.

Um den Wert präzise bestimmen zu können, benötigt man neben den Investitionskosten noch die „praktisch speicherbare Strommenge“:

Praktisch speicherbare Strommenge = Nennkapazität x Anzahl Vollzyklen

Dabei muss beachtet werden, dass sowohl die Entladetiefe, wie auch der Wirkungsgrad die vom Speicherhersteller angegebene Nennkapazität beeinflussen, wie folgendes Beispiel verdeutlicht:

• Nennkapazität: 8 kWh
• Entladetiefe: 90%
• Vollzyklen: 6.000
• Wirkungsgrad (System): 95%
• Gerätepreis: 8.000 €

Nennkapazität x Vollzyklen: 8 kWh x 6.000 = 48.000 kWh

Mit folgender Berechnung werden nun der Wirkungsgrad und die Entladetiefe prozentual von den 48.000 kWh speicherbare Strommenge abgezogen:

48.000 kwh x Entladetiefe x 95/100 = Praktisch speicherbare Energiemenge

48.000 kWh x 0,9 x 0,95 = 41.040 kWh

Jetzt müssen noch die Anschaffungskosten des Speichers durch die praktisch speicherbare Strommenge geteilt werden und man erhält die Kosten für eine gespeicherte Kilowattstunde.

8.000 € / 41.040 kWh = 0,1949 € pro kWh

Das heißt, in unserem Fall liegen die Kosten für ein gespeichertes Kilowatt Strom bei rund 19 Cents.

In oben dargestellten Erlössituationen bietet es sich an, den PV-Strom ohne Speicher komplett selbst zu verbrauchen (1) und in den Fällen, in denen kein direkter Eigenverbrauch möglich ist, diesen über einen kleinen Stromspeicher (2) zu realisieren. In (3) ist ein Eigenverbrauch mit einem Stromspeicher aus Kostengründen unwirtschaftlich.

Unterschiede von LCOS und LCOE: LCOS (Levelized Cost of Storage) ist das heute international übliche Vergleichsverfahren, um die Kosten eines Stromspeichers miteinander zu vergleichen. Der Anschaffungspreis wird als CAPEX (CApital EXpenditures), die laufende Kosten als OPEX (OPerating EXpenditures) angegeben. Die LCOS umfassen die gesamten Kosten inklusive der CAPEX und OPEX. Die LCOE (Levelized Cost of Electricity) bezeichnen hingegen die Stromgestehungskosten und umfassen alle zur Stromproduktion nötigen Gesamtkosten.

Geht man davon aus, dass (Stand 2019)

• der Stromspeicher auf 200 bis 250 vollständige Be- und Entladungen im Jahr kommt,
• die Differenz von Einspeisvergütung und Netzbezug etwa 14 Cent je Kilowattstunde (netto) beträgt,
• der Stromspeicher nicht mehr als etwa 10 bis 25 Prozent Verluste aufweist und
• rund 20 Jahre hält,

so läge die Wirtschaftlichkeitsgrenze bei einer Strompreissteigerung von zwei Prozent pro Jahr bei rund 800 Euro pro Kilowattstunde Energieinhalt. Speicher mit Kosten unterhalb der genannten Grenzen sind wirtschaftlich, oberhalb sind sie es nicht.

Dass die meisten Solarspeicher in naher Zukunft trotzdem wirtschaftlich werden, ist jedoch wahrscheinlich. Denn die Kosten werden beim derzeitigen Marktwachstum weiter sinken. Eine zusätzliche Nachfrage ist zu erwarten, wenn ab 2025 eine große Anzahl von Solaranlagen aus der EEG-Vergütung fällt. Da die dann abgeschriebenen Anlagen nur noch Betriebs-, Wartungs- und Reparaturkosten von 2 bis 4 Cent pro Kilowattstunde aufweisen, werden sich Eigenverbrauch und Speicherung ab diesem Zeitpunkt geradezu aufdrängen.

In manchen Fällen können sich die Solarspeicher auch heute schon rechnen: Immer mehr Stadtwerke, Stromlieferanten und Speicherhersteller bieten Photovoltaik-Speichersysteme im Zusammenhang mit Stromlieferverträgen an. In dem Fall wird der Speicher für weitere Netzdienstleistungen wie der Erbringung von Primärregelleistung genutzt, was die Zahl der Zyklen pro Jahr für den Speicher erhöht (siehe auch "Strom-Cloud & Solar-Cloud").

Die Investitionskosten lassen sich um fast 30 % senken, wenn man beim Kauf des Speichers einen Förderkredit in Anspruch nimmt. Daneben können auch noch Zuschüsse beantragt werden. Nutzt man eine solche Speicher-Förderung, rechnet man natürlich nicht mit dem realen Speicher-Preis, sondern mit dem subventionierten Preis, um aussagekräftige Kostengrößen zu bekommen.

Die hier beispielhaft dargestellte Kostenübersicht zeigt deutlich, dass sich die einzelnen Stromspeichervarianten sowohl im Preis wie auch in ihren tatsächlichen Kosten unterscheiden. Experten gehen davon aus, dass sich die Kosten noch weiter senken werden, wenn die Technologie als Massenprodukt hergestellt wird. Kostensenkende Impulse gehen dabei insbesondere vom Batterie-Markt für Elektroautos aus. Durch die weitere Verbreitung von Elektroautos sind bereits in 2015 deutliche Kostensenkungen für Solarstromspeicher erkennbar.