Die Suche nach umweltfreundlichen Alternativen zur konventionellen Stromerzeugung aus Kohle und Kernenergie gewinnt in Deutschland zunehmend an Bedeutung. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Nutzung von Sonnen-, Wind- und Wasserenergie. Photovoltaikanlagen ermöglichen es Hausbesitzern, ihren eigenen Solarstrom zu erzeugen und so die Energiekosten zu senken sowie die Umwelt zu schonen.
Allerdings steht der Solarstrom nicht immer dann zur Verfügung, wenn er tatsächlich benötigt wird. Hier kommen Solarstromspeicher ins Spiel, die dabei helfen, den Eigenverbrauch von Solarenergie zu erhöhen. Moderne Batteriespeicher ermöglichen es, bis zu 80% des erzeugten Solarstroms selbst zu nutzen und so die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz zu verringern.
Neben der Steigerung des Eigenverbrauchs tragen Solarstromspeicher auch zur Nachhaltigkeit bei, indem sie den CO2-Ausstoß reduzieren.
Wichtige Erkenntnisse
- Solarstromspeicher ermöglichen es, Solarenergie dann zu nutzen, wenn sie benötigt wird
- Der Eigenverbrauch von Solarstrom kann durch Speicher auf bis zu 80% gesteigert werden
- Moderne Batteriespeicher sind zuverlässig und effizient
- Solarstromspeicher tragen zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes und zur Nachhaltigkeit bei
- Neue Technologien wie die Umwandlung in Wasserstoff eröffnen weitere Möglichkeiten zur Speicherung von Solarenergie
Der Vorteil von Energiespeichern bei Photovoltaikanlagen
Laut aktuellen Zahlen waren Ende 2023 bereits über 1,1 Millionen deutsche Eigenheime mit Solarstromspeichern ausgestattet – eine Verdopplung innerhalb von nur 12 Monaten. Rund 79 Prozent der neuen PV-Anlagen im Eigenheimsegment werden inzwischen gemeinsam mit einem Batteriespeicher installiert. Durch die Zwischenspeicherung des Solarstroms kann der Eigenverbrauch erfahrungsgemäß auf 60-70% gesteigert werden, wodurch sich der Bezug teuren Netzstroms reduziert.
Erhöhung des Solarstrom-Eigenverbrauchs durch Zwischenspeicherung
Die Erweiterung einer PV-Anlage um einen Stromspeicher kann den Selbstverbrauch des Solarstroms von durchschnittlich 30 auf beeindruckende 70 Prozent steigern. Als Faustregel empfiehlt sich eine Speicherkapazität von 1 bis 1,5 kWh pro kWp installierter Leistung der Solaranlage. Komplettsysteme inklusive Wechselrichter sind aktuell für 600 bis 1.200 Euro pro kWh erhältlich (netto).
Staatliche Förderung für die Installation von Solarstrom-Speichern
Um die Markteinführung von Batteriesystemen zur Solarstrom-Speicherung voranzutreiben, förderte die Bundesregierung von 2013 bis 2018 die Installation mit insgesamt 25 Millionen Euro jährlich. Ziel war es, Solarstrom-Speicher zur Netzstabilisierung zu etablieren. Auch heute noch gibt es attraktive Fördermöglichkeiten für Hausbesitzer, die in einen Photovoltaik Speicher investieren möchten.
„Die Kombination aus Photovoltaik und Speicher ist ein wichtiger Baustein für die Energiewende. Sie ermöglicht eine deutlich höhere Eigenstromnutzung und entlastet die Stromnetze.“
Dank sinkender Preise und staatlicher Förderung sind Solarstrom-Speicher für immer mehr Haushalte interessant. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern.
Technische Grundlagen von Solarbatterien
Um Solarstrom effizient zu speichern, kommen Solarbatterien zum Einsatz. Diese Batterien nutzen Gleichstrom als Speichermedium, da Photovoltaikanlagen ebenfalls Gleichstrom produzieren. Durch die direkte Speicherung des Solarstroms in einer Solarbatterie kann der Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage deutlich erhöht werden.
Blei-Akkus waren lange Zeit die gängigste Technologie für Solarbatterien, da sie wirtschaftlich und erprobt sind. Allerdings haben sich in den letzten Jahren Lithium-Ionen-Speicher als überlegene Alternative etabliert. Lithium-Ionen-Speicher Solar zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad von über 90% und eine längere Lebensdauer von bis zu 20 Jahren aus. Im Vergleich dazu erreichen Blei-Akkus Photovoltaik nur einen Wirkungsgrad von etwa 80% und eine Lebensdauer von ca. 10 Jahren.
Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien ist ihre höhere Entladetiefe. Während Blei-Akkus nur zu 50% entladen werden sollten, um ihre Lebensdauer nicht zu verkürzen, können Lithium-Ionen-Batterien bis zu 90% ihrer Kapazität nutzen. Dies bedeutet, dass bei gleicher Nennkapazität eine Lithium-Ionen-Batterie mehr nutzbare Energie zur Verfügung stellt.
Aufgrund dieser Vorteile spielen Blei-Akkus heute kaum noch eine Rolle am Markt für Solarbatterien. Lithium-Ionen-Speicher haben sich als Standardtechnologie durchgesetzt und bieten Hausbesitzern die beste Kombination aus Leistung, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit.
Gleichstrom als Speichermedium für Solarstrom
Photovoltaikanlagen erzeugen Gleichstrom, der direkt in einer Solarbatterie gespeichert werden kann. Durch die Zwischenspeicherung des Solarstroms in einer Batterie kann der Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage um bis zu 70% gesteigert werden. Der gespeicherte Strom steht dann auch in den Abendstunden oder bei schlechtem Wetter zur Verfügung, wenn die Solaranlage keinen Strom produziert.
Blei-Akkus vs. Lithium-Ionen-Speicher: Vor- und Nachteile
Blei-Akkus waren lange Zeit die bevorzugte Technologie für Solarbatterien, da sie kostengünstig und technisch ausgereift sind. Allerdings haben sie einige Nachteile gegenüber modernen Lithium-Ionen-Speichern:
- Geringerer Wirkungsgrad (ca. 80% vs. 90%+)
- Kürzere Lebensdauer (ca. 10 Jahre vs. 20 Jahre)
- Geringere Entladetiefe (50% vs. 90%)
- Höherer Wartungsaufwand
Lithium-Ionen-Speicher Solar haben sich daher als überlegene Technologie durchgesetzt. Sie bieten eine bessere Leistung, eine längere Lebensdauer und einen höheren nutzbaren Energieinhalt bei gleicher Nennkapazität. Dadurch sind sie trotz höherer Anfangsinvestitionen auf lange Sicht wirtschaftlicher als Blei-Akkus Photovoltaik.
Wichtige Kennzahlen und Begriffe bei Solarbatterien
Um die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Solarbatterien beurteilen zu können, ist es wichtig, einige grundlegende Kennzahlen und Begriffe zu verstehen. Diese geben Aufschluss darüber, wie viel Energie ein Stromspeicher speichern kann, wie schnell er geladen und entladen werden kann und wie lange er voraussichtlich hält.
Speicherkapazität und nutzbare Speicherkapazität
Die Speicherkapazität einer Solarbatterie wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben und gibt an, wie viel Strom sie maximal speichern kann. Allerdings ist nicht immer die gesamte Kapazität nutzbar, da eine vollständige Entladung die Lebensdauer der Batterie verkürzen kann. Die nutzbare Speicherkapazität hängt von der Entladetiefe ab, die bei Lithium-Ionen-Akkus meist bei etwa 95% liegt, während sie bei Blei-Akkus nur rund 50% beträgt.
Vollzyklus, Kleinstzyklus und Zyklenlebensdauer
Ein Vollzyklus beschreibt das einmalige vollständige Entladen und Wiederaufladen eines Stromspeichers. Die Zyklenlebensdauer gibt an, wie viele solcher Zyklen eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Kapazität auf 80% des Ursprungswertes absinkt. Moderne Lithium-Ionen-Speicher erreichen oft 5.000 bis 10.000 Ladezyklen und eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren. Kleinstzyklen, also häufige Teil-Ent- und -Aufladungen, belasten die Batterie weniger als Vollzyklen.
Maximale Lade-/Entladeleistung und C-Rate
Die maximale Lade- und Entladeleistung eines Batteriespeichers bestimmt, wie schnell er Strom aufnehmen und abgeben kann. Sie wird oft in Kilowatt (kW) angegeben. Die C-Rate setzt diese Leistung in Relation zur Speicherkapazität: Eine C-Rate von 1 bedeutet, dass der Akku in einer Stunde vollständig ge- oder entladen werden kann. Je höher die C-Rate, desto leistungsfähiger ist der Stromspeicher.
Übliche Speicherkapazitäten für Privathäuser liegen zwischen 4 und 16 kWh. Durch den Einsatz eines Stromspeichers lässt sich der Eigenverbrauch an Solarstrom von etwa 30% auf über 70% steigern.
Systemwirkungsgrad und Kopplung von Solarbatterien
Der Systemwirkungsgrad einer Solarbatterie ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl eines geeigneten Stromspeichers für die eigene Photovoltaikanlage. Er ergibt sich aus dem Zyklenwirkungsgrad des Akkus und den Wirkungsgraden der verbauten Elektronik. Je höher der Systemwirkungsgrad, desto effizienter arbeitet der Speicher und desto mehr Solarstrom kann letztendlich genutzt werden.
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen AC-gekoppelten und DC-gekoppelten Photovoltaik Speichern. AC-gekoppelte Systeme speisen den erzeugten Solarstrom als Wechselstrom in das Hausnetz ein, während DC-gekoppelte Systeme den Strom direkt als Gleichstrom zwischenspeichern. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile, die es individuell abzuwägen gilt.
AC-gekoppelte vs. DC-gekoppelte Systeme
AC-gekoppelte Solarbatterien sind in der Regel einfacher nachzurüsten, da sie unabhängig von der bestehenden Photovoltaikanlage installiert werden können. Sie eignen sich besonders für Haushalte, die bereits über eine PV-Anlage verfügen und diese um einen Stromspeicher erweitern möchten. Der Nachteil liegt in den zusätzlichen Umwandlungsverlusten, da der Solarstrom zunächst in Wechselstrom umgewandelt und später wieder in Gleichstrom zurückgewandelt werden muss.
DC-gekoppelte Systeme hingegen sind effizienter, da sie den Solarstrom direkt als Gleichstrom speichern können. Sie werden in der Regel zusammen mit der Photovoltaikanlage installiert und erfordern eine spezielle Regelungstechnik. Der Vorteil liegt in den geringeren Umwandlungsverlusten und dem daraus resultierenden höheren Systemwirkungsgrad.
1-phasige und 3-phasige Batteriespeicher
Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Auswahl eines Stromspeichers ist die Anzahl der Phasen. 1-phasige Batteriespeicher versorgen in der Regel nur einzelne Geräte oder Stromkreise, während 3-phasige Systeme das gesamte Haus mit Strom versorgen können. Letztere sind besonders für Haushalte mit einem hohen Stromverbrauch oder einer großen Photovoltaikanlage interessant.
3-phasige Batteriespeicher sind in der Lage, die Leistung gleichmäßig auf alle drei Phasen zu verteilen und so für eine stabile Stromversorgung zu sorgen. Sie sind zwar in der Anschaffung teurer als 1-phasige Systeme, bieten aber auch eine höhere Flexibilität und Zukunftssicherheit.
Zusatzfunktionen von Stromspeichern
Moderne Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen bieten nicht nur die Möglichkeit, überschüssigen Solarstrom zwischenzuspeichern, sondern verfügen auch über nützliche Zusatzfunktionen. Diese Funktionen steigern die Flexibilität und Unabhängigkeit der Haushalte und tragen zu einer stabilen Stromversorgung bei.
Volleinspeiser und die Einspeisung von Batteriestrom ins Netz
Sogenannte Volleinspeiser sind Photovoltaik Speicher, die den gespeicherten Solarstrom nicht nur für den Eigenverbrauch bereitstellen, sondern auch direkt ins öffentliche Stromnetz einspeisen können. Diese Funktion ermöglicht es, überschüssige Energie gewinnbringend zu verkaufen und so die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu verbessern. Durch die Einspeisung von Batteriestrom ins Netz tragen Volleinspeiser zudem zur Stabilisierung des Stromnetzes bei, indem sie Schwankungen ausgleichen können.
Notstrom- und Ersatzstromoptionen bei Netzausfall
Ein weiteres wichtiges Feature moderner Batteriespeicher ist die Fähigkeit, bei einem Stromausfall als Notstrom- oder Ersatzstromquelle zu fungieren. Eine Solar Notstrom-Option versorgt bei einem Netzausfall einzelne, ausgewählte Verbraucher mit Strom aus dem Batteriespeicher. So können beispielsweise Kühlschränke, Heizungspumpen oder Kommunikationsgeräte auch ohne Netzversorgung weiterbetrieben werden.
Eine Ersatzstromoption geht noch einen Schritt weiter: Bei einer Abtrennung vom öffentlichen Netz kann der Batteriespeicher Ersatzstrom für das gesamte Haus liefern. In Kombination mit der Photovoltaikanlage ist so eine autarke Stromversorgung möglich, die unabhängig vom Stromnetz funktioniert. Diese Funktion bietet ein hohes Maß an Versorgungssicherheit und ist besonders für Regionen mit häufigen Stromausfällen interessant.
Laut Statistiken wird bereits jede zweite neue Photovoltaikanlage mit einem Stromspeicher ausgestattet. Durch den Einsatz moderner Speichertechnik können die Autarkiegrade nahezu verdoppelt werden. So konnte beispielsweise in Kärnten der Autarkiegrad einer 5 kWp PV-Anlage mit einem 11 kWh Speicher im Jahr 2020 auf beeindruckende 83% gesteigert werden.
Wirtschaftlichkeit von Solarbatterien
Die Wirtschaftlichkeit einer Solarbatterie hängt von verschiedenen Punkten ab, darunter die Anschaffungskosten, die Speicherkapazität und die Lebensdauer des Speichers. Um die Kosten pro gespeicherter Kilowattstunde zu berechnen, müssen diese Aspekte berücksichtigt werden.
Die Preise für Batteriespeicher in Deutschland liegen derzeit zwischen 400 und 800 Euro pro Kilowattstunde Speicherkapazität bei Speichern ab 5 Kilowattstunden. Lithium-Batteriespeicher sind weitgehend wartungsfrei und können per Smartphone-App überwacht werden, was den Betrieb erleichtert. Allerdings hängen die Betriebskosten von regelmäßigen Prüfungen und Software-Updates ab, die nicht immer vollständig von den Garantiebedingungen der Hersteller abgedeckt sind.
Dimensionierung des Stromspeichers im Eigenheim
Die richtige Dimensionierung eines Solarstromspeichers ist entscheidend, um den Eigenverbrauch zu optimieren und den gewünschten Autarkiegrad zu erreichen. Dabei gilt es, die Balance zwischen einer ausreichenden Speicherkapazität und einer wirtschaftlichen Lösung zu finden.
Als Faustregel kann man festhalten, dass pro 1.000 kWh Stromverbrauch im Jahr eine Speicherkapazität von 0,5 bis 1,5 kWh benötigt wird. Ein Einfamilienhaus mit einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 5.000 kWh pro Jahr sollte demnach einen Speicher mit einer Kapazität zwischen 5 und 7,5 kWh in Betracht ziehen.
Abwägung zwischen Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad
Bei der Planung eines Solarstromspeichers muss man sich entscheiden, ob man den Eigenverbrauch maximieren oder einen möglichst hohen Autarkiegrad anstrebt. Je höher der gewünschte Autarkiegrad, desto größer sollte die Speicherkapazität sein. Als Orientierung gilt: Für einen Autarkiegrad von 50-80% rechnet man pro kWp PV-Leistung mit etwa 1 kWh Speicherkapazität.
Allerdings sollte man auch die Wirtschaftlichkeit im Blick behalten. Eine Überdimensionierung des Speichers führt zu unnötigen Kosten. Die Speicherkapazität sollte maximal 1,5 kWh pro kWp PV-Nennleistung betragen.
Typische Speichergrößen für Eigenheime
In Einfamilienhäusern werden üblicherweise Stromspeicher mit einer nutzbaren Kapazität von 5-15 kWh verbaut. Im Schnitt liegt die Speichergröße bei 8,8 kWh. Ein Haushalt mit einem Stromverbrauch von 4.200 kWh und einer 8 kWp Photovoltaikanlage kann mit einem 7-8 kWh Speicher einen Autarkiegrad von circa 80% erreichen.
Bei der Dimensionierung des Solarstromspeichers sollte man auch langfristig denken und mögliche Veränderungen im Strombedarf, etwa durch die Anschaffung eines Elektroautos oder den Einsatz einer Wärmepumpe, berücksichtigen. So stellt man sicher, dass der Speicher auch in Zukunft den Anforderungen gerecht wird.
Flexibilität durch modulare Speichersysteme
Modulare Batteriespeicher bieten eine zukunftssichere Lösung für Haushalte, die ihre Solaranlage mit einem Speicher nachrüsten oder erweitern möchten. Da sich der Strombedarf eines Haushalts im Laufe der Zeit ändern kann, beispielsweise durch die Anschaffung eines Elektroautos, sind flexible Speichersysteme gefragt.
Ein modularer Aufbau ermöglicht es, den Solarspeicher jederzeit an den aktuellen Bedarf anzupassen. Hausbesitzer können zunächst mit einer kleineren Speichereinheit starten und diese bei Bedarf schrittweise erweitern. So lässt sich der Eigenverbrauch des selbst erzeugten Solarstroms kontinuierlich optimieren.
Besonders für Besitzer älterer Photovoltaikanlagen, die noch keinen Speicher besitzen, sind modulare Systeme interessant. Laut BSW-Solar e.V. gab es im Jahr 2020 einen Zuwachs von über 120.000 Solarstromspeichern in Deutschland. Dennoch verfügt die Mehrheit der insgesamt 2,2 Millionen PV-Anlagen hierzulande noch nicht über einen Speicher (Stand 2022).
Beim Nachrüsten eines Speichers zu einer bestehenden PV-Anlage empfiehlt sich ein AC-gekoppeltes System. Dieses ermöglicht eine bidirektionale Energiewandlung und eignet sich daher ideal zur Erweiterung. Für Neuinstallationen sind hingegen DC-gekoppelte Systeme die erste Wahl, da sie ohne doppelte Umwandlung auskommen.
Mit einem individuell zugeschnittenen Stromspeicher kann der Anteil des selbst genutzten Solarstroms auf bis zu 70 Prozent gesteigert werden.
Um die optimale Größe des Solarspeichers zu bestimmen, müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Dazu zählen der aktuelle Stromverbrauch, der erwartete zukünftige Strombedarf, die Größe und Leistung der Solarmodule, der gewünschte Autarkiegrad sowie das Verhältnis von Eigenverbrauch zu Netzeinspeisung.
Fazit
Stromspeicher lohnt sich in Kombination mit einer Photovoltaikanlage, da sie den Eigenverbrauch des selbst erzeugten Solarstroms erhöhen und langfristig die Stromkosten senken. Mit einem richtig dimensionierten Speicher können Hausbesitzer bis zu 70% Autarkie erreichen und so ihre Unabhängigkeit vom Stromnetz deutlich steigern. Dabei gilt als Faustregel, pro 1.000 kWh Jahresstromverbrauch etwa 1 kWh Batteriekapazität einzuplanen.
Photovoltaik Batterie Vorteile liegen vor allem in der Effizienz und Langlebigkeit moderner Lithium-Ionen-Speicher, die Wirkungsgrade von bis zu 95% erreichen und bis zu 7.000 Ladezyklen durchlaufen können. Beim Kauf eines Stromspeichers mit 6-8 kWh Kapazität sollten Hausbesitzer mit Kosten von 8.000 bis 10.000 Euro rechnen, für ein Komplettsystem inklusive PV-Anlage mit etwa 22.000 bis 24.000 Euro. Dank gesunkener Preise für Photovoltaikanlagen und wegfallender Steuern rechnet sich die Anschaffung eines Speichers heute schneller als noch vor wenigen Jahren.
