Lohnen sich Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen?

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Mit jeder zweiten neuen Photovoltaikanlage wird auch gleich ein Batteriespeicher angeschafft. Aber lohnt sich das? Was so ein Speicher kann und worauf Sie beim Kauf achten sollten, erfahren Sie hier.

Das Wichtigste in Kürze:

  • Rein finanziell lohnt sich ein Batteriespeicher für Privathaushalte nicht.
  • Der wesentliche Vorteil eines Speichersystems liegt in der Steigerung des Eigenverbrauchs und des Autarkiegrads.
  • Die Speicherkapazität sollte nicht zu groß gewählt werden.
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Was macht ein Batteriespeicher?

Mit einem Speichersystem für zu Hause können Sie tagsüber einen Teil Ihres selbst erzeugten Sonnenstroms zwischenspeichern, um ihn abends und bis zum nächsten Morgen zu verbrauchen. Erzeugt die Photovoltaikanlage mehr Strom als zum gleichen Zeitpunkt verbraucht wird, lädt der Speicher, anstatt den Strom ins allgemeine Netz einzuspeisen. Besteht mehr Strombedarf als die PV-Anlage liefern kann – wie nachts oder in der Dämmerung – kann durch das Entladen des Speichers zeitversetzt der eigene Strom genutzt werden.

Welche Arten von Batteriespeichern gibt es?

Auf dem Markt gibt es verschiedene technische Lösungen. Durchgesetzt haben sich Lithium-Ionen-Batterien. Die Vorteile der Lithiumbatterien sind vor allem der hohe Wirkungsgrad, die hohe Energiedichte und die vergleichsweise lange Lebensdauer auch bei intensiver Nutzung. Die Speicherkapazität kann im Dauerbetrieb weitgehend genutzt werden, ohne dass die Batterie darunter leidet. Da sich diese Batterien auch in anderen Anwendungsfeldern wie E-Autos und in Großspeichern immer weiterverbreiten, sinken auch die Preise durch die steigende Produktion und die ständige Weiterentwicklung.

Obwohl sie auf dem Markt bisher praktisch keine Rolle spielen, werden zwei Batterietechniken gelegentlich angepriesen: Die Redox-Flow-Batterie und die sogenannte Salzwasserbatterie. Während sich die Anbieter von Heimspeichern mit Redox-Flow-Technik bisher mit ihren Produkten auf dem Markt für den privaten Hausgebrauch durchsetzen konnten, gibt es die Salzwasserbatterien tatsächlich zu kaufen. Diese bestehen anders als die kompakten Lithiumbatterien vor allem aus nicht brennbaren Flüssigkeiten und benötigen aufgrund ihrer geringen Energiedichte ein Mehrfaches an Platz und Gewicht. Nachteile sind die geringere Leistungsabgabe, höhere Verluste und die offene Frage nach der erwartbaren Lebensdauer. Als Vorteile werden eine höhere Sicherheit (keine Brandgefahr) und Umweltfreundlichkeit versprochen.

Die vor einigen Jahren noch verwendeten Bleibatterien spielen als Heimspeicher keine Rolle mehr. Diese Batterien haben sich als wenig geeignet gezeigt, weil sie regelmäßige Wartung und Pflege benötigen und eine deutlich kürzere Lebensdauer erreichen. Damit sind Bleibatterien auch teurer als die effizienteren Lithiumspeicher.

Aus welchen Teilen besteht ein Batteriespeichersystem?

Batteriespeichersysteme für Photovoltaikanlagen bestehen aus den Lithiumbatterien, einem Batteriemanagementsystem, Elektronik zur Anbindung an das Internet und für das Monitoring und benötigen zudem einen Wechselrichter. Ähnlich wie in der Photovoltaikanlage wird der gespeicherte Strom bei Bedarf von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und ins Hausnetz eingespeist.

Welche Größe sollte ein gut ausgelegter Batteriespeicher haben?

Sinn und Zweck eines Batteriespeichers ist es, den Solarstrom tagsüber für den Abend und die Nacht zu speichern. Richtig dimensioniert ist die Batterie deshalb, wenn sie den durchschnittlichen Stromverbrauch zwischen abends und morgens abdeckt. Wer beispielsweise im Jahr 3.600 Kilowattstunden Strom verbraucht, für den wäre grob geschätzt ein Speicher von etwa bis zu 5 Kilowattstunden Kapazität richtig dimensioniert: 3.600 kWh / 365 / 2. 

In der Praxis werden häufig viel zu große Speicher installiert, was dazu führt, dass der Ladezustand der Batterie zwischen halb voll und voll schwankt. Dieser hohe Ladezustand beschleunigt die Alterung der Batterie, die ungenutzte Kapazität kostet unnötig Geld und verschwendet Rohstoffe und Ressourcen, die bei der Produktion des Speichers aufgewendet werden.

Deshalb empfiehlt die Verbraucherzentrale als Richtwert für die Speichergrößeetwa 1 Kilowattstunde Batteriekapazität pro 1.000 kWh Jahresstromverbrauch. Bei kleinen Photovoltaikanlagen sollte außerdem die Speicherkapazität der Batterie in Kilowattstunden nicht viel größer sein als die Leistung der Photovoltaikanlage in Kilowatt.

Wie viele Jahre hält ein Batteriespeicher?

Während Solarmodule länger als 20 bis 30 Jahre sehr gute Leistung bringen können, haben Batteriespeicher meist nur eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren.

Grund dafür ist, dass anders als bei Solarzellen in den Batteriezellen chemische Prozesse stattfinden, die zu einer Alterung der Materialien führen. Einige der Alterungsprozesse finden sogar unabhängig vom Laden und Entladen statt, weshalb solche Batterien so etwas wie ein "Verfalldatum" haben, das sich aber nicht exakt vorhersagen lässt.

Die Alterung führt im Lauf der Zeit auch zu einer sinkenden Speicherkapazität, die über lange Zeit nur langsam abnimmt, sich zum Ende der Lebensdauer aber beschleunigt. Dadurch entsteht anfangs der falsche Eindruck, als würde die Batterie kaum altern.

Lithiumbatterien eignen sich gut für eine intensive Nutzung. Sie sollten über die Lebenszeit möglichst häufig geladen und entladen werden, und es schadet der Lithiumbatterie nicht, wenn sie häufig voll geladen und wieder fast vollständig entladen wird. Die Speicherkapazität kann also fast in vollem Umfang genutzt werden, während beispielsweise bei Bleibatterien nur etwa die halbe Kapazität nutzbar ist. Ungünstig sind bei diesem Batterietyp hohe oder sehr niedrige Umgebungstemperaturen und ein hoher Ladezustand. Deshalb sind die Batterien in einem trockenen Kellerraum am besten aufgehoben und sollten nur kurze Zeit vollgeladen sein. Ideal ist, wenn die Batterie bis zum Nachmittag voll lädt, damit anschließend die Entladung durch den Stromverbrauch des Abends beginnt. Bis zum folgenden Morgen sollte die Batterie wieder größtenteils entladen sein.

Wird die Batterie zu groß dimensioniert, was in der Praxis leider häufig der Fall ist, kann sie durch den Stromverbrauch über Nacht nicht entladen werden und ist am folgenden Tag schnell wieder voll. Das führt zu dauerhaft hohen Ladeständen der Batterie und geht zu Lasten der Lebensdauer. Kleiner dimensionierte Batterien erreichen eine viel höhere Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen und sind deshalb effizienter und wirtschaftlicher.

Was ist der Unterschied zwischen einem DC- und einem AC-gekoppelten Speicher?

Solargeneratoren erzeugen Gleichstrom (DC), der zur Nutzung im Haushalt oder zur Einspeisung ins Netz in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden muss. Bei Speichersystemen unterscheidet man danach, ob es auf der DC- oder der AC-Seite angeschlossen wird.

Bei einem DC-gekoppelten System wird der Solarstrom direkt aus dem Solargenerator in die Batterie geladen.

Bei einem AC-gekoppelten System wird der Solarstrom zunächst vom Wechselrichter der Photovoltaikanlage ins Hausnetz eingespeist und von dort für die Speicherung in der Batterie wieder entnommen. Solche AC-gekoppelten Speicher haben einen eigenen Wechselrichter, der in beide Richtungen funktioniert: Er kann den Wechselstrom aus der Photovoltaikanlage in Gleichstrom zurückwandeln, um ihn in der Batterie zu speichern. Und in umgekehrter Richtung erzeugt er aus dem gespeicherten Gleichstrom wieder Wechselstrom für die Haushaltsgeräte.

DC-gekoppelte Systeme benötigen keinen eigenen Wechselrichter, sondern nutzen denjenigen der Photovoltaikanlage mit. Solche Photovoltaikwechselrichter, an die auch ein Speicher angeschlossen werden kann, nennt man Hybridgeräte. Oder die Solarmodule werden an das Speichersystem angeschlossen, in dem der Wechselrichter für beide Systeme integriert ist.

DC-gekoppelte Systeme können effizienter arbeiten als AC-gekoppelte Speicher und sind oft günstiger in der Anschaffung. Dafür sind die AC-gekoppelten Systeme oft flexibler mit der Photovoltaikanlage zu kombinieren und können auch bei bestehenden Anlagen einfacher nachgerüstet werden.

Bringt ein Batteriespeicher Unabhängigkeit?

Ein Batteriespeicher reduziert den Strombezug aus dem Netz noch mehr als die Photovoltaikanlage allein. Die Unabhängigkeit vom Stromversorger erhöht sich in einem typischen Einfamilienhaus mit Photovoltaikanlage von 25 Prozent auf bis zu 70 Prozent (Autarkiegrad). 

Es wird dadurch weniger Strom ins Netz eingespeist und verkauft. Der Anteil des Solarstroms, der im Haus genutzt wird (Eigenverbrauch), erhöht sich so deutlich. 

Ganz unabhängig vom Stromnetz wird der Haushalt dadurch aber nicht, denn in den Wintermonaten November bis Januar liefern Photovoltaikanlagen nur wenig Strom. Daran kann auch der Batteriespeicher nichts ändern.

Kann ich meinen Strom für mehrere Wochen oder Monate speichern?

Nein, eine saisonale Speicherung von Strom, z.B. das Bereithalten der Energie aus dem Sommer für den Winter, lässt sich mit einem Batteriespeicher nicht umsetzen. Dafür entwickelt die Forschung Wasserstoffspeicher, bei denen der Solarstrom im Sommer durch Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff gespaltet wird. Der Wasserstoff kann dann in Gasflaschen gespeichert und im Winter in einer Brennstoffzelle wieder als Strom und Wärme genutzt werden. Dabei geht ein großer Teil der Energie verloren und für den Hausgebrauch sind solche Systeme noch nicht breit verfügbar. Ein erster Anbieter hat aber ein solches Hausenergiesystem im Jahr 2021 auf den Markt gebracht.

Kann ich einen Batteriespeicher auch als Notstromanlage nutzen?

Ja, eine Not- oder Ersatzstromversorgung bei zeitweisem Netzausfall kann sinnvoll sein. Solche Funktionen gehören bei einigen Heimspeichersystemen zum Funktionsumfang und reichen von einer Notstromsteckdose am Speicher bis zum automatischen Umschalten auf Ersatzstrombetrieb. Auf diese Weise können wichtige Geräte im Haushalt unabhängig vom Netzstrom weiterversorgt werden – wenn auch zeitlich begrenzt.

Brauche ich ein intelligentes Lademanagement für den Batteriespeicher?

In der Praxis wird oft nicht das volle Potenzial der PV-Anlage ausgeschöpft. Da kleine PV-Anlagen nur mit höchstens 70% ihrer Nennleistung einspeisen dürfen und darüberhinausgehende Mehrleistung sonst gekappt wird, ist es sinnvoll, in den sonnigen Mittagsstunden möglichst viel selbst zu verbrauchen bzw. den Batteriespeicher zu dieser Zeit zu laden. Eine intelligente Ladesteuerung kann dies anhand von Wetterprognosen und früheren Verbrauchswerten berücksichtigen. Zum anderen kann eine intelligente Steuerung durch ein batterieschonendes Laden und Entladen zu einer deutlich verbesserten Lebensdauer der Batterie beitragen.

Die konkrete Umsetzung der intelligenten Ladung und Entladung des Speichers kann sich je nach System unterscheiden. Oft ist eine intelligente Ladesteuerung bereits in das Speichersystem integriert. Eine andere Möglichkeit ist die externe Regelung über ein Energiemanagementsystem. Dieses kann alle großen Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen des Haushalts (wie z.B. PV-Anlage, E-Auto-Ladestation, Wärmepumpe etc.) zentral steuern. Hierbei sollte darauf geachtet werden, dass die einzelnen Komponenten miteinander kompatibel sind, um das volle Potenzial der intelligenten Vernetzung und Steuerung ausnutzen zu können.

Generell ist also aufgrund der Effizienz- und Lebensdauersteigerung des Speichersystems ein intelligentes Lademanagement durchaus sinnvoll.

Was kostet mich ein Batteriespeicher in der Anschaffung?

Die Anschaffungskosten für Heimspeicher sind in den letzten Jahren zwar deutlich gesunken. Von der Markteinführung vor fast zehn Jahren bis heute um etwa die Hälfte. Im Jahr 2020 sind die Preise gegenüber dem Vorjahr allerdings kaum mehr zurückgegangen, wie eine Marktanalyse zeigt.

Die Preise für Batteriespeicher werden oft in Euro pro Kilowattstunde Kapazität verglichen. Einschließlich Umsatzsteuer und Installation liegen diese Preise etwa zwischen 800 und 1.300   Euro pro Kilowattstunde. Dabei kosten kleinere Speicher pro Kilowattstunde etwas mehr als größer dimensionierte Systeme. Käufer:innen eines Heimspeichers investierten im Jahr 2020 durchschnittlich 11.000 Euro in die Batterie.

Mit welchen Betriebskosten muss ich rechnen?

Lithium-Batteriespeicher lassen sich weitgehend wartungsfrei betreiben. Die Geräte sind in der Regel mit dem Internet verbunden und lassen sich so komfortabel per Smartphone-App kontrollieren. Im Zuge des Anlagenchecks der Photovoltaikanlage, der etwa alle vier bis fünf Jahre durchgeführt werden sollte, empfehlt die Verbraucherzentrale auch eine Prüfung des Batteriespeichers.

Wartungsintensiver sind Bleibatterien und Redox-Flow-Batterien, die sich aber ohnehin wenig für die Anwendung als Heimspeicher eignen.

Als Betriebskosten sollte man auch die Energieverluste im Speicher und den Strombedarf der Elektronik im Stand-by- und Winterbetrieb betrachten. Die dadurch verlorenen bzw. aus dem Netz bezogenen 200 bis 400 Kilowattstunden schlagen mit etwa 30 bis 60 Euro jährlich zu Buche. 

Die Garantiebedingungen der Hersteller decken auch während der bis zu zehnjährigen Garantiezeit nicht immer alle Kosten ab. Manche Garantien decken nur die Batterie selbst, nicht aber die umfangreiche Elektronik des Speichersystems ab. Manchmal verstecken sich Kostenrisiken für die Betreiber im Kleingedruckten der Garantiebedingungen.

Steigert ein Batteriespeicher die Wirtschaftlichkeit meiner Solaranlage?

Batteriesysteme sind in den letzten Jahren effizienter und kostengünstiger geworden. Trotzdem verschlechtert ein  Speicher  in  den  meisten  Fällen  die  Wirtschaftlichkeit  der  Photovoltaikanlage   eher,   da   die   Systeme  noch teuer sind  und  der Strom alternativ gegen Vergütung  ins  Netz  eingespeist  werden  kann. Das ist lohnender als der Eigenverbrauch nach dem Speichern. Aber oft spielen die finanziellen Aspekte für viele Käufer:innen keine entscheidende Rolle. Die höhere Unabhängigkeit vom Stromversorger, mehr Selbstverbrauch des eigenen Solarstroms und ein persönlicher Beitrag zur Energiewende sind weitere Gründe für die Kaufentscheidung.

So beeinflusst ein Batteriespeicher die Wirtschaftlichkeit:

Solarstrom vom Dach ist deutlich günstiger als der Strombezug aus dem Netz. Während die Kilowattstunde Solarstrom etwa 9 bis 13 Cent kostet, ist es beim Netzstrom rund das Doppelte. Je mehr Solarstrom tagsüber aus der Photovoltaikanlage direkt verbraucht wird, umso besser ist das für die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage.

Nach der gleichen Logik argumentieren Anbieter von Batteriespeichern mit dem gespeicherten Solarstrom, der über Nacht verbraucht wird. Doch dabei werden oft die Kosten für den Speicher übersehen und einige optimistische Annahmen getroffen: Die Lebensdauer des Batteriespeichers wird oft mit der Photovoltaikanlage gleichgesetzt, anstatt eine realistischere, kürzere Lebensdauer anzusetzen. Beim Strompreis werden unrealistisch hohe Steigerungen von drei bis sieben Prozent angenommen. Von 2013 bis 2020 ist der Haushaltsstrompreis im Durchschnitt nur um ein Prozent pro Jahr gestiegen. Die Politik will zur Förderung der Energiewende diese Preise aber stabilisieren oder sogar senken und hat dafür bereits die EEG-Umlage reduziert.

Vergessen wird in der Kalkulation meist auch der Stromverbrauch des Batteriespeichers selbst. In einem typischen Haushalt mit durchschnittlich großer Photovoltaikanlage fließen in den Speicher beispielsweise 1.500 Kilowattstunden Solarstrom pro Jahr. Im Haushalt genutzt werden können davon etwa 1.200 Kilowattstunden. Die restlichen 20 Prozent und damit rund 300 Kilowattstunden bleiben bei der Speicherung als Verluste, Stand-by-Verbrauch und zum Schutz vor Tiefentladung im Winterhalbjahr auf der Strecke.

Wo finde ich eine Übersicht über das Angebot an Batteriespeichern?

Generell empfiehlt es sich, sich direkt beim Fachunternehmen beraten zu lassen. Wenn Sie technische Informationen zu verschiedenen Systemen suchen und den Funktionsumfang von Heimspeichern auf dem Markt vergleichen möchten, finden Sie dazu hier einige frei zugängliche Übersichten:

Gibt es Förderprogramme für Batteriespeicher?

In einigen Bundesländern gibt es Zuschüsse beim Kauf eines Batteriespeichers, meist im Zusammenhang mit der Anschaffung einer Photovoltaikanlage. Diese Förderprogramme sind oft schnell ausgeschöpft und werden dann manchmal mit zeitlichem Abstand wieder fortgesetzt. Viele Kommunen oder Regionen bieten ebenfalls Zuschüsse an, manchmal im Rahmen regionaler Solarkampagnen.

Bei der KfW-Förderbank können Photovoltaikanlagen und Batteriespeicher über Kredite günstig finanziert werden. Im Rahmen eines energieeffizienten Neubaus oder einer energetischen Sanierung eines bestehenden Gebäudes gibt es dabei Tilgungszuschüsse oder reine Zuschüsse für die Anschaffung von Photovoltaikanlagen mit Batteriespeichern, u. a. im Rahmen der 2021 neu eingeführten BEG-Förderung bei der KfW – allerdings nur, wenn keine Einspeisevergütung nach EEG in Anspruch genommen wird. Aktuelle Informationen über alle Förderprogramme finden Sie hier.

Lohnt sich das Nachrüsten meiner bestehenden Solaranlage mit einem Batteriepeicher?

Rein finanziell lohnt sich derzeit auch das Nachrüsten von Batteriespeichern in bestehenden Photovoltaikanlagen meist noch nicht. Das gilt selbst bei den Ü20-Photovoltaikanlagen, bei denen die hohe EEG-Vergütung der Anfangsjahre nun endet.

Zunächst fallen Kosten für den Speicher selbst und die Installation an. Es kann außerdem sein, dass Änderungen am Zählerschrank vorgenommen werden müssen, die zusätzliche Kosten verursachen. Entscheidend ist vor allem, wie hoch die Einspeisevergütung ist, und wie lange diese noch gezahlt wird. Bei wenige Jahre alten Solaranlagen, die eine vergleichsweise geringe Einspeisevergütung erhalten und noch lange betrieben werden können, kann sich bei künftig sinkenden Batteriespeicherpreisen eine Nachrüstung zu einem späteren Zeitpunkt finanziell lohnen – auch wenn es bei Inbetriebnahme der Anlage noch anders war.

Welche Rolle spielen Heimspeicher für die Energiewende?

Dezentrale Batteriespeicher können in Zukunft bei Prosumern einen wichtigen Platz in der Haustechnik einnehmen. Sie können dabei auch im Stromnetz eine wichtige Funktion für das Puffern der Erzeugungsleistung und von Verbrauchsspitzen haben, was das Stromnetz entlastet. Und sie dienen als wichtige Kurzzeitspeicher für den Tag- und Nachtausgleich der Photovoltaik-Erzeugung.

Stromspeicher können auch die Verkehrswende unterstützen. Der Netzausbau lässt sich deutlich reduzieren, wenn Stromspeicher, Solarenergie und Ladeinfrastruktur von Elektroautos intelligent verzahnt werden. Auch beim künftigen Schnellladenetz für Elektroautos werden Batteriespeicher eine wichtige Pufferfunktion übernehmen, um das lokale Stromnetz nicht zu überlasten.

Wenn die richtigen Rahmenbedingungen gesetzt werden, können Batteriespeicher in Häusern mit Photovoltaikanlagen auch dazu beitragen, dass der für die Energiewende nötige und teure Netzausbau reduziert wird und gleichzeitig mehr Photovoltaikleistung ans Netz angeschlossen werden kann.

Sind Stromcloud-Tarife eine Alternative oder gute Kombination zum Heimspeicher?

Mit dem Begriff "Cloud" meinen die Anbieter eine Art "Stromkonto", in das überschüssiger Strom ins Netz eingespeist und zu anderen Zeiten wieder aus dem Netz bezogen wird. Dabei wird nicht selten behauptet, das Stromnetz würde als virtueller Stromspeicher funktionieren. Aber: Der Strombezug "aus der Cloud" ist technisch gesehen ganz normaler Strombezug aus dem Netz. Also unterscheidet sich das Konzept grundsätzlich von der Speicherung von Solarstrom im physischen Batteriespeicher. Nicht selten werden jedoch sowohl PV-Anlagen als auch Batteriespeicher in Kombination mit solchen Tarifen angeboten.

Die Kosten- und Vertragsbedingungen sind dabei oft komplex und schwer durchschaubar. Bisher lohnen sich solche Tarife für Solaranlagenbetreiber nicht, da das Einspeisen von Überschussstrom und der Bezug des Reststromes bei einem Ökostrom-Anbieter günstiger sind als der spezielle Stromcloud-Tarif. Nähere Informationen zu Stromclouds finden Sie hier.

Sind Batteriespeicher schlecht für die Umwelt?

Bei allen technischen Vorteilen, die Lithium-Ionen-Batterien in Heimspeichern bieten, kommt auch immer wieder die Frage nach der Umweltverträglichkeit der Materialien – insbesondere Lithium und Kobalt – auf. In der Tat sind sowohl die Umweltauswirkungen und soziale Missstände bei der Gewinnung dieser Materialen teilweise kritisch zu bewerten. Auch vor dem Hintergrund des steigenden Bedarfs in E-Autos sind Verbesserungen durch strengere Produktionsgesetzgebung, verbessertes Recycling und die Forschung an Rohstoffalternativen dringend nötig und werden zum Teil schon umgesetzt.