Batteriespeicher für Solarstrom: Was ist beim Kauf eines Stromspeichers zu beachten?

Photovoltaikanlagen produzieren Strom, welcher direkt verbraucht werden kann. Überschüssiger Strom wird dabei in Stromnetze gegen eine Einspeisevergütung eingespeist. Nachts wird kein Strom durch Solaranlagen produziert, sodass in dieser Zeit teurer Netzstrom vom Energieanbieter bezogen wird. Es macht also viel Sinn, den produzierten Strom in einem Batteriespeicher zu puffern. Entsprechend lohnt es sich auch den Stromspeicher nachzurüsten.

Durch die zunehmend sinkende Einspeisevergütung (je Monat ca. 0,5 % weniger) steigt der Vorteil, sich nachträglich einen Batteriespeicher zuzulegen oder diesen gleich mit der Photovoltaik-Anlage zu installieren. Dadurch kann der Eigenverbrauch verdoppelt werden, da auch nachts oder in Spitzenzeiten der selbstproduzierte Strom genutzt wird. Zudem ist ein Batteriespeicher ein weiterer großer Schritt, um den Autarkiegrad zu erhöhen. Die Entscheidung zu einem Batteriespeicher will jedoch gut überlegt und geplant sein.

Wichtige Faktoren bei Heimspeicher beachten

Die Preise für kleine Heimspeicher bzw. Solarstromspeicher haben sich in den letzten Jahren nahezu halbiert. Trotzdem stehen im Durchschnitt noch Kosten von ca. 8.000 € Netto (ohne Installation) für eine sinnvoll Batteriegröße von rund 8 KWh im Raum. Deswegen müssen Sie gut kalkulieren, ab wann sich ein Heimspeicher für Sie rechnet und welcher es sein soll. Dabei gibt es vieles zu beachten:

• Kosten-/Nutzen Faktor
• Lebensdauer und Garantien
• Stehen Fördermittel bereit
• Steuerliche Einstufung
• Welche Kapazität wird benötigt?
• ist die Sicherheit gewährleistet?
• Anschlusstechnik und Einbindung in die PV Anlage bzw. das Energiemanagement
• ist ein nElektro-Fahrzeug zu berücksichtigen

Die Entscheidung eine Photovoltaik-Anlage mit einem Batteriespeicher auszurüsten bzw. zu erweitern, kann zudem von verschiedenen Gesichtspunkten betrachtet werden. Steht ein größtmöglicher Autarkiegrad im Fokus, führt kein Weg an einen Heimspeicher vorbei. Geht es um Rentabilität und Wirtschaftlichkeit, sind oben genannte Punkte genau zu prüfen.

Ab wann rechnet sich ein Stromspeicher für Solarstrom?

Der Betrieb einer Photovoltaik-Anlage sorgt für Kosten (zum Beispiel Investitions- und Installationskosten sowie ggf. Versicherungs- und Wartungskosten). Wird die PV-Anlage um einen Stromspeicher erweitert, erhöhen sich die Kosten und können ein unrentables Ergebnis produzieren. Durch Verschleiß bzw. eingeschränkte Lebenserwartung der Komponenten, können die monatlichen Kosten den Bezug für Netzstrom sogar übersteigen. Sinnvoll ist es also, dass Sie den Stromspeicher von Markenhersteller nehmen, der lange Garantiezeiten hat und wo die nötigen Komponenten auch noch langer erhältlich sind. Wir haben uns z.B. für den Vitocharge von Viessmann entschieden.

Wer die Kosten je selbst produzierter Kilowattstunde mit den aktuellen Strompreisen vergleicht, bekommt schon einen Überblick. So wird leicht erkennbar, ob sich eine Erweiterung mit einem Stromspeicher lohnt. Regional und je nach Energieanbieter, sind die Preise je Kilowattstunde bezogenem Strom jedoch unterschiedlich. Dadurch kann es in Regionen mit hohen Strompreisen über 30 Cent je Kilowattstunde mehr lohnend sein, als bei Preisen um die 26 Cent je Kilowattstunde.

Im Prinzip muss der selbsterzeugte Strom billiger bleiben, als der Bezug kostet. Dies ist aktuell leicht feststellbar, aber schwierig für die Zukunft zu prognostizieren. Zum einen sind zukünftige Strompreise unbekannt. Es ist jedoch davon auszugehen, dass Strom nicht billiger wird sondern im Preis noch steigen wird. Heute investieren und damit die Strompreise der Zukunft zu reduzieren ist eine in meinen Augen sinnvolle Strategie. Zumal man aktuell oft noch Fördermittel bekommt, die sich auf den Anschaffungspreis des Batteriespeichers verrechnen lassen.

Zum anderen ist ein weiterer Faktor die Lebensdauer des Stromspeichers. Umso länger der Heimspeicher funktioniert, umso mehr sinkt der Preis je selbsterzeugter Kilowattstunde Strom. Hersteller garantieren in der Regel für ihre Stromspeicher eine Laufzeit von 10 Jahren. Rechnet man das auf die aktuellen Speicherpreise um, sind die Stromspeicher aktuell meist zu teuer um eine wirtschaftliche Investition darzustellen.

Gut, dass Stromspeicher meistens auch nach Ablauf der Gewährleistung / Garantie noch funktionieren. Ab 12 Jahre Laufzeit lohnt sich ein Heimspeicher auf Basis der heutigen Preise und viele Stromspeicher funktionieren auch nach 15 Jahren noch. Da ich persönlich von einer Preissteigerung der Strompreise ausgehe, rechne ich damit den Stromspeicher innerhalb der Gewährleistungszeit amortisiert zu bekommen.

Fördermittel für Stromspeicher nutzen

Bevor Kauf- und Montagevertrag eines Stromspeichers unterschrieben werden, sind die Anträge auf Fördermittel einzureichen. So stehen staatliche Fördermittel fast bundesweit zur Verfügung, aber es gibt oft zudem auch regional oder lokal unterschiedliche Förderhilfen. Durch Zuschüsse kann die Wirtschaftlichkeit von Solarstromspeicher weiter gesteigert werden, sodass sie auch im oberen Punkt „Kosten/Nutzen“ Beachtung finden müssen.

Zuschüsse für Solarstromspeicher gewähren derzeit folgende Bundesländer:

• Thüringen,
• Sachsen,
• Sachsen-Anhalt,
• Bayern,
• Berlin,
• Nordrhein-Westfalen,
• Schleswig-Holstein,
• Brandenburg
• Rheinland-Pfalz

Zudem beteiligen sich die Städte Freiburg, Münster und München an Finanzierungen für Solarstromspeicher. Eine gute Übersicht und auch die Abwicklung der Fördermittelanträge bietet z.B. Förder-Profi.

Steuerliche Einstufung für Heimspeicher

Nicht einfach ist die steuerliche Berücksichtigung eines Solarstromspeichers, sodass ich dazu einen Steuerberater empfehle. Es stehen mehrere steuerlichen Optionen für Solarstromspeicher zur Verfügung. Ob Sie zum Beispiel einen Stromspeicher für 7.000 € netto erhalten, da Ihnen die 16 % Mehrwertsteuer zurückerstattet werden oder mit Mehrwertsteuer 8.120 € Brutto zahlen, macht schon einen Unterschied. Dieser kommt zustande, wenn man den Stromspeicher als Erweiterung für die Strom produzierende PV Anlage anschafft und auf Mehrwertsteuer optiert. Im Gegenzug muss man aber die Mehrwertsteuer aus den Stromverkäufen an den Staat abführen.

Tipp: In der Regel erhalten Sie steuerliche Begünstigungen nur, wenn Sie Photovoltaik-Anlage und den Solarspeicher gemeinsam anschaffen. Zudem muss überschüssiger Strom (wenn der Speicher voll ist) in das Stromnetz eingespeist werden. Die steuerliche Berücksichtigung der Mehrwertsteuer bitte nicht mit Fördermitteln verwechseln – diese Fördermittel vom Staat gibt es in den meisten Bundesländern.

Welche Größe (Speicherkapazität) sollte das Speichersystem haben?

Um wirtschaftlich zu bleiben, muss das Speichersystem dem Eigenverbrauch und der PV-Anlage angepasst sein. Als Faustformel sollte der Jahresstromverbrauch dienen. Für einen Stromverbrauch je 1.000 Kilowattstunden, benötigen Sie auch 1.000 Watt Leistung aus den Solarmodulen. Wirtschaftlich rentabel gilt dabei bei derzeitigen Speicherpreisen eine Speicherkapazität von 0,7 Kilowattstunden je Kilowatt Photovoltaik-Leistung. Somit lässt sich ca. die Hälfte des Strombedarfs durch die Eigenproduktion von Strom decken. Das entspricht einem Autarkiegrad von 50%. Wir verbrauchen z.B. rund 18.000 KWh pro Jahr (wegen Elektroautos), brauchen also 18 KW Leistung aus den Solarmodulen und rund 12,6 KWh Batteriespeicher für 50% Autarkie. Wer ein E-Auto hat, der sollte die Kapazität ca. verdoppeln, damit eine rentable Nutzung erfolgt.

Den Autarkiegrad zu vergrößern erfordert auch größere Speicherkapazitäten des Speichersystems, zum Beispiel durch einen größeren oder zweiten Batteriespeicher. Dadurch steigen aber auch die Investitionskosten und schlagen ggf. in eine Unrentabilität um. Da die meisten Batteriespeicher kaskadiert werden können, ist eine Erweiterung später kein Problem. Dazu ist es halt wieder sinnvoll bei einem Markenhersteller zu kaufen.

Der Autarkiegrad steigt nicht linear mit der Speicherkapazität, die Kosten aber fast schon. Ein Autarkiegrad von 62 % erfordert z.B. ca. die Verdoppelung der Speicherkapazität gegenüber 50 % Autarkie!

Bei der Auswahl des Batteriespeichers, begegnen Ihnen zwei unterschiedliche Angaben – Nutzkapazität und Nennkapazität. Die Nennkapazität gibt Ihnen an, wieviel Strom der Batteriespeicher insgesamt speichern kann. Je nach Art des Batteriespeichers, können sie aber nicht die gesamte Menge an gespeichertem Strom abrufen. Damit wäre er zu 100 % leer und tiefentladen. Das wirkt sich auf die Lebensdauer und Speicherkapazität negativ aus und kann den Stromspeicher sogar unbrauchbar machen. Moderne Stromspeicher entladen sich nur bis auf ca. 5% Restkapazität. Auch gibt es einen Schutz gegen Tiefenentladung – zur Not wird einfach über den Netzstrom kurz geladen.

Merke: Blei-Stromspeicher kommen schon in kritische Phasen, wenn mehr als die Hälfte der gespeicherten Strommenge entnommen wird. Lithium-Ionen-Stromspeicher vertragen ca. 95 % oder mehr und sind durch Schutzschaltungen gegen Überladung und Tiefentladung geschützt.

Achten Sie bei der Berechnung der erforderlichen Speicherkapazität auf die angegeben Nutzkapazität.

Die Haltbarkeit eines Batteriespeichers endet nicht mit der Garantiezeit, obwohl einige elektronische Geräte diesen Eindruck vermitteln. Hier sind die Ladezyklen ein ausschlaggebender Faktor. Mit den Ladezyklen gibt der Hersteller an, wie oft der Solarstromspeicher vollständig geladen, die Energie gespeichert und wieder bis zur Nutzkapazität abgerufen werden kann. Ladezyklen aktueller Solarstromspeicher erreichen zwischen 5.000 und 10.000 Ladezyklen.

Dadurch wird deutlich wie unterschiedlich die Lebensdauer sein kann, was sich auch auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt. Zudem empfehle ich einen kühlen Aufstellplatz für den Solarstromspeicher zu nutzen (unter 25°C), da höhere Umgebungstemperaturen die Lebensdauer verkürzen.

Stand der Technik sind Lithium-Ionen-Stromspeicher. Es sind zwar immer noch preisgünstige Blei-Stromspeicher erhältlich, werden den heutigen Anforderung jedoch nicht mehr ausreichend gerecht. Zudem gasen sie aufgrund ihrer elektrochemischen Funktionsweise aus, was sicherheitstechnisch ein Belüftungssystem verlangt.

Sicherheit gewährleisten

Bei dem Betrieb von Stromspeicher ergeben sich auch Sicherheitsfragen, weswegen die Installation Fachkräften vorbehalten sein sollte. Dazu hat sich auch über die Jahre hinweg ein Sicherheitsleitfaden für die Anwendungsregel VDE AR-E-2510-50 entwickelt. Darin werden zum Beispiel sehr hohe Sicherheitsanforderungen an das Gesamtsystem (einschließlich Stationär-Speicher und Batteriewechselrichter) beschrieben. Zur Installation wurde sie um den Leitfaden VDE AR-E-2510-2 erweitert. Als Speicherstandard International gilt die IEC 62619.

Durch die Installation durch einen Fachbetrieb erhalten Sie auch einen Speicherpass. Darin befinden sich Angaben zu den elektrischen Kenndaten des Speichers und zu seiner Installation. Damit wird zum Beispiel eine spätere Wartung oder Reparatur deutlich einfacher. Nachträglich kann kein Speicherpass mehr ausgestellt werden.

Anschlusstechnik des bzw. Betriebsart des Heimspeichers

Grundsätzlich gibt es zwei Anschlussmöglichkeiten, um einen Heimspeicher an eine PV-Anlage anzuschließen. Eine PV-Anlage produziert Gleichstrom, welcher erst nach Umwandlung in Wechselstrom im Haus genutzt werden kann. Dazu sind Wechselrichter nötig.

AC-Lösung

Bestehende PV-Anlagen wandeln mit Wechselrichtern den Gleichstrom bereits in Wechselstrom um, damit er verbraucht und eingespeist werden kann. Bei einer späteren Nachrüstung durch einen Heimspeicher wird somit ein Transformator nötig, welcher dem Solarstromspeicher den erforderlichen Gleichstrom liefert. Diese Betriebsart nennt sich AC-Lösung, wobei AC für „Alternating Current“ steht, also Wechselstrom.

Die Vorteile dieser Lösung liegen in der Nutzbarkeit des vorhandenen Wechselrichters. Dadurch ist jede Speicherkapazität unabhängig der PV-Anlage einsetzbar. Denkbar ist auch eine Speicherung externen Stroms von Energieanbietern, sofern es stark tageszeitabhängig variierende Stromtarife gibt. Zudem kann der Wechselrichter unabhängig des Speichersystems gewählt werden. Das erleichtert die Nachrüstung bestehender PV-Anlagen mit Batteriespeicher.

Als Nachteile sind folgende Punkte dabei zu beachten:

• Durch die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und für den Heimspeicher wieder zurück in Gleichstrom, steigen die Energieverluste an.
• Batteriespeicher, Wechselrichter und Laderegler sind keine Einheit, sondern getrennte Komponenten.

Der AC-Lösung steht die DC-Lösung gegenüber

DC steht für „Direct Current“ und bedeutet Gleichstrom. Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der PV-Anlage in Wechselstrom um, besitzt aber einen integrierten Laderegler für Gleichstrom. Dieser lädt die Batteriespeicher auf. Der Wechselstrom kann den Strombedarf decken oder in das Stromnetz eingespeist werden.

Für Neuanlagen wird diese Betriebsart bevorzugt, da sie kostengünstiger ist. Ein weiterer Vorteil ist ein geringerer Verlust, da Gleichstrom nicht wie bei der AC-Lösung in Wechselstrom und wieder zurück in Gleichstrom gewandelt wird. Die Baueinheit als eine Einheit aus Wechselrichter, Laderegler und Speichersystem ist zudem kompakter.

Als Nachteile sind bei dieser Betriebsart folgende Punkte zu erwähnen:

• Es muss ein ganz spezieller Wechselrichter benutzt werden, der in der Regel vom Anbieter des Speichersystems zu beziehen ist.
• Alle Komponenten der gesamten Anlage müssen optimal auf einander abgestimmt sein.

 

Beachtung von Elektrofahrzeugen

Es ist naheliegend, mit dem selbsterzeugten Strom auch ein Elektro-Fahrzeug aufzuladen. Jedoch erfordert ein E-Auto als zusätzlicher Verbraucher auch eine stärkere PV-Anlage und stärkere Stromspeicher. Als Faustformel sollte die PV-Anlage mindestens 1 Kilowatt Peak (kWp) Leistung pro 1.000 Kilowattstunde (kWh) Jahresstromverbrauch für Haushalt und Elektroauto zusammen erbringen.

Die empfohlene Speicherkapazität von 0,7 kWh je Kilowatt Photovoltaik-Leistung ist auf mindestens 1,5 kWh zu erhöhen, wenn ein vorhandenes E-Fahrzeug vorwiegend abends und nachts geladen wird. In der Regel darf der Solarstromspeicher auch durch ein E-Auto nicht zu viel Speicherkapazität aufweisen, da sich dadurch die Wirtschaftlichkeit der gesamten Solaranlage verschlechtert.

Ein weiterer Punkt ist der Mindestladestrom für E-Fahrzeuge. Der Ladevorgang benötigt aus technischen Gründen mindestens 1,4 kW (6 A, 230 V) Stromstärke. Es wird das Laden des E-Autos also nur gelingen, wenn nach Abzug des Eigenverbrauchs diese Strommenge noch zur Verfügung steht. Tagsüber kann ein Batteriespeicher den evtl. fehlenden Strom der PV-Anlage kompensieren. Nachts ist die Speicherbatterie während des ganzen Ladevorgangs auf sich alleine gestellt, es sei denn es wird zusätzlich Netzstrom kostenpflichtig bezogen.

Von kleinen PV-Anlagen können E-Autos nicht komplett alleine geladen werden. Ideal für E-Autos sind PV-Anlagen mit höherer Leistung von z.B. 10 bis 25 kWp.

Tipp: Zu einem Solarspeicher gehört auch ein gutes Energiemanagement, worauf ich im Beitrag zu Photovoltaik-Anlagen näher eingehe. So können Sie die PV-Anlage von unterwegs über PC, Smartphone oder Tablet überwachen, bekommen bei Anlagenfehlern eine Benachrichtigung und können die Nutzung der Energie im Haus steuern und auswerten.