Seite 2: Sonnenspeicher

Inhaltsverzeichnis

Der Autor

Johannes Weniger ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin.

Solarpanel plus Akku

Die Kombination von Photovoltaik-Anlagen mit Batteriesystemen zur Stromversorgung von Wohngebäuden hat sich etabliert. In Deutschland wurden 2017 mehr als 30.000 Solarstromspeicher in privaten Haushalten installiert. Mittlerweile dominieren Lithiumakkus den Heimspeichermarkt. Zum Siegeszug der Solarstromspeicher hat die rasante Preisreduktion in den vergangenen Jahren beigetragen; eine Kilowattstunde Speicherkapazität kostet mittlerweile weniger als 1000 Euro.

Vergleichsweise billige Speicher und hohe Strompreise haben Markt und Technik bei Photovoltaik-(PV-)Anlagen komplett gewandelt. Noch vor wenigen Jahren wurden PV-Dachanlagen aufgrund der attraktiven Einspeisevergütung fast ausschließlich zur Netzeinspeisung errichtet – also nicht, um den Strom gleich vor Ort selbst zu verbrauchen. Heute jedoch ist eine schlüsselfertige PV-Anlage fürs Eigenheim bereits für unter 1500 Euro pro Kilowatt peak (kWp) Spitzenleistung zu haben. Damit lässt sich Solarstrom vom eigenen Dach für unter 12 Cent pro Kilowattstunde (kWh) produzieren – und das über die nächsten 20 bis 30 Jahre.

Für Strom aus dem öffentlichen Netz zahlen Privatleute hingegen derzeit durchschnittlich 40 ct/kWh, Tendenz weiter steigend. Der Kostenvorteil von etwa 28 ct/kWh macht die „Solarisierung“ der häuslichen Stromversorgung finanziell attraktiv; mancher sieht darin angesichts niedriger Kapitalmarktzinsen eine attraktive Geldanlage. Viele Menschen investieren aber auch aus ökologischer Überzeugung in hausgemachten Sonnenstrom.

Die direkte Versorgung elektrischer Verbraucher im gleichen Haushalt mit Solarstrom ist jedoch nur eingeschränkt möglich, weil sich die Zeitverläufe von Stromproduktion und -verbrauch unterscheiden: Die Sonne scheint mittags am stärksten, aber da sind die Hausbewohner bei der Arbeit oder in der Schule. In einem typischen Einfamilienhaushalt kann eine PV-Anlage üblicherweise nicht viel mehr als 30 Prozent des jährlichen Strombedarfs genau dann decken, wenn er anfällt. Eine Batterie als Energiepuffer löst diese Abhängigkeit teilweise und steigert so den Grad der Selbstversorgung (Autarkie). Das Batteriesystem speichert tagsüber anfallende Stromüberschüsse und gibt sie in den Abend- und Nachtstunden über die elektrische Installation im Haus an Verbraucher ab.

Nimmt man einen Vier-Personen-Haushalt mit dem üblichen Stromverbrauch von 4000 kWh im Jahr an, dann kann eine PV-Anlage mit 4 kWp rund 30 Prozent davon decken und ein 4-kWh-Solarspeicher weitere 26 Prozent. Damit deckt Strom vom eigenen Dach mehr als die Hälfte des Verbrauchs (56 Prozent). Diese Zahlen stammen aus Modellrechnungen der Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin.

Grenzen der Eigenversorgung

Wer einen höheren Grad an Autarkie wünscht, muss genau kalkulieren: Ein überdimensionierter Speicher steigert den mittleren Strompreis und lohnt sich nicht mehr. Im Extremfall kippt die Ökobilanz ins Minus, denn die Produktion von Batterien benötigt Rohstoffe und Energie.

Den Einfluss der Spitzenleistung der PV-Anlage und der Batteriekapazität auf den Autarkiegrad zeigen Simulationsrechnungen. Bleibt die PV-Leistung unverändert bei 4 kWp, erhöht die Verdopplung der Speicherkapazität auf 8 kWh demnach den Autarkiegrad auf 66 Prozent – also lediglich um 10 Prozentpunkte. Der Grad der Autarkie wächst folglich nicht etwa linear mit der Speicherkapazität. Auch bei der Auslegung von PV-Batteriesystemen gilt folglich das Gesetz vom abnehmenden Grenznutzen: Mit zunehmender Speichergröße sinkt der zusätzlich erzielte Vorteil pro Kilowattstunde Speicherkapazität rapide.

Der Nutzen des Batteriespeichers hängt aber auch von der installierten PV-Spitzenleistung ab. Denn die Solarzellen können den Akku nur dann ordentlich füllen, wenn es genügend Stromüberschüsse gibt. Mit einer PV-Anlage kleiner als 3 kWp fallen im Modellhaushalt mit 4000 kWh/Jahr zu wenig Überschüsse an. Die Installation eines Batteriespeichers lohnt sich daher bei kleinen PV-Anlagen nicht.

Wer möglichst unabhängig vom Energieversorger werden möchte, ohne seine alltäglichen Gewohnheiten deutlich zu verändern, muss zunächst die PV-Anlage möglichst groß auslegen. Bei einem jährlichen Strombedarf von 4000 kWh lässt sich mit 10 kWp von den Solarmodulen und 8 kWh aus dem Speicher der Autarkiegrad auf knapp 80 Prozent erhöhen. Mehr geht hierzulande kaum beziehungsweise erfordert unverhältnismäßig großen technischen Aufwand – aus einem einfachen Grund: In den Wintermonaten scheint die Sonne zu wenig. Will man im Winter nicht im Dunkeln sitzen, muss man sich von der vollständig autarken Stromversorgung mit einem PV-Batteriesystem verabschieden.

In fünf Schritten zum passenden Solar-Batteriesystem

Wer noch keine PV-Anlage hat, lässt sie vom Fachbetrieb unter Berücksichtigung der Gegebenheiten vor Ort planen. Pro kWp Spitzenleistung sind im Durchschnitt 5 bis 7 m2 Dachfläche nötig. Die relativen Installationskosten in Euro pro Kilowattstunde sind umso geringer, je größer die Spitzenleistung der Anlage ist. Eine nachträgliche Erweiterung ist meist aufwendig und teuer. Außerdem bekommt man für ins Netz eingespeiste Überschüsse, die man selbst weder verbrauchen noch speichern kann, eine kostendeckende Vergütung. Daher sollte man alle geeigneten Dachflächen möglichst vollständig mit Solarmodulen belegen. Im zweiten Schritt nehmen Sie den Stromverbrauch Ihres Hauses unter die Lupe. Aus den Stromrechnungen der vergangenen Jahre lässt sich der mittlere jährliche Strombedarf bestimmen. Hinzu kommen geplante Änderungen, die man grob abschätzt: Wollen Sie eine Wärmepumpe oder ein Elektrofahrzeug kaufen? Wird sich die Anzahl der Bewohner ändern?

Nun lässt sich die nutzbare Kapazität des Batteriespeichers auslegen. Hilfreich ist dabei der Unabhängigkeitsrechner der HTW Berlin. Es gibt aber auch Faustformeln: Ein Batteriespeicher lohnt sich nur, falls die Nennleistung des PV-Systems den Wert von 0,75 kWp pro 1000 kWh Jahresstrombedarf überschreitet – sonst fallen zu wenige Überschüsse an, die sich speichern ließen. Ist das gegeben, sollte die Speicherkapazität aus energetischer Sicht 1 kWh pro 1 kWp betragen, jedenfalls nicht mehr als 1,5 kWh pro 1 kWp. Um bis zu 70 Prozent Autarkie zu erreichen, genügen 1,5 kWh Speicher pro 1000 kWh Jahresverbrauch.

Steht die gewünschte Speichergröße fest, sucht man einen geeigneten Anbieter – falls man sich mit den technischen Details auseinandersetzen möchte. Sonst empfiehlt sich wieder ein Fachberater. Allgemein sollten Sie Beratung und Angebote von mindestens zwei bis drei Fachbetrieben einholen. Vergleichen Sie außer dem Preis/Leistungsverhältnis auch die Effizienz, die zugesicherte Lebensdauer, Gewährleistung und Erfahrung.

• Marktübersicht PV-Batteriespeicher (PDF)
• Marktübersicht PV-Batteriespeicher