- Die Solarbatterie speichert überschüssigen Strom aus einer PV-Anlage. Dieser kann später im Haushalt selbst verbraucht werden.
- Der Eigenverbrauchsanteil einer PV-Anlage kann mit einem Batteriespeicher von rund 30% auf rund 60% gesteigert werden.
- Eine Solarbatterie kostet rund 1050 Euro pro kWh.
- Im Moment lohnt sich der Einsatz einer Solarbatterie noch nicht, erzeugt aber auch keine zusätzlichen Kosten.
Seit einigen Jahren ist die Solarbatterie in aller Munde. Spätestens seit es eine größere Zahl an Elektroautos gibt, sieht man auch, dass große Mengen an leistungsfähigen Akkus hergestellt werden können. Gleichzeitig sinken die Preise dadurch immer weiter.
Quelle: https://de.statista.com
Kostete für Litium-Ionen-Akkus 2013 eine Kilowattstunde Speicher noch 400 Euro, so sind es 2019 nur noch 107 Euro. () Das gibt den Herstellern die Möglichkeit, Solarbatterien immer günstiger anzubieten. Dadurch werden diese für die Kunden immer interessanter.
Hier stellen sich einige Fragen:
- Wie groß sollte meine Solarbatterie sein?
- Wie kann ich den Speicher mit der PV-Anlage verbinden?
- Wieviel Strom kann ich sellbst verbrauchen?
- Wieviel kostet ein Batteriesystem?
- Gibt es Förderungen?
- Rechnet sich eine Solarbatterie jetzt schon?
Warum sollte ich eine Solarbatterie in Betracht ziehen?
Die Energiewende hängt im Grunde von drei Bereichen ab, die zusammenspielen müssen:
- Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien,
- Der Stromtransport von den Erzeugern zu den Verbrauchern,
- Die Speicherung von Strom.
Die Speicherung spielt dabei eine entscheidende Rolle. Das Problem der erneuerbaren Energien ist, dass man den Zeitpunkt der Erzeugung nicht steuern kann. Das gilt vor allem für Photovoltaik und Windenergie.
Die Sonne scheint mittags am stärksten, so dass zu dieser Zeit am meisten Strom produziert wird. Gerade die Privathaushalte verbrauchen Strom aber eher morgens und abends. Im Moment speisen daher die meisten privaten Betreiber von Photovoltaik-Anlagen den überschüssigen Strom mittags in das öffentliche Stromnetz ein. Morgens und Abends beziehen sie dann im Gegenzug wieder Strom aus dem Netz.
Das Problem hierbei ist, dass der einigekaufte Strom aus dem Netz viel teurer ist, als das, was man für die Erzeugung an Einspeisevergütung für PV-Strom bekommt. Die Einspeisevergütung liegt nur bei gut 10 Cent pro kWh, währen der eingekaufte Strom rund 30 Cent pro kWh kostet.
Das bedeutet, dass ich für jede selbst verbrauchte Kilowattstunde Strom 30 Cent spare. Dagegen bekomme ich für die eingespeiste Kilowattstunde nur gut 10 Cent.
Dadurch liegt der Gedanke nahe, den Anteil des Eigenverbrauchs möglichst zu erhöhen. Dadurch kann die Photovoltaikanlage viel wirtschaftlicher betrieben werden. Die Lösung hier ist ein Stromspeicher, also eine Sonnenbatterie, in dem wir den überschüssigen Strom speichern und verbrauchen, wenn die Sonne nicht mehr scheint.
Aber geht diese Rechnung auf?
Was macht eine Solarbatterie und was unterscheidet sie von anderen Akkus?
Eine Solarbatterie ist im grunde nur ein Akku, der dafür da ist, den Strom zu speichern, der von einer Photovoltaikanlage produziert wird. Dabei ist es erst mal egal, wie groß die PV-Anlage oder der Stromspeicher sind.
Im Idealfall wurde eine Solarbatterie speziell für diesen Einsatz entwickelt. Das bedeutet, sie wurde darauf ausgelegt, sehr oft geladen und entladen zu werden. Auch eine tiefe Entladung macht dem Akku im besten Fall nicht viel aus.
Selbst eine Solar-Gartenbeleuchtung verfügt schon über eine Solarbatterie. Ich will in diesem Artikel aber auf die Verwendung in Verbindung mit der PV-Anlage und dem Anschluss an die Stromversorgung des Haushalts eingehen.
Kann ich mit einer Solarbatterie meinen eigenen Strombedarf decken?
Theoretisch ist es zwar möglich, dass du deinen kompletten Strombedarf mit einer PV-Anlage und einer Solarbatterie komplett decken kannst. Allerdings wird das in der Praxis zu einigen Problemen führen. Für eine Autarkie von 100 % müssen sowohl der Akku als auch die PV-Anlage groß genug sein. Das bedeutet, auch im Winter muss genug Energie zur Verfügung stehen und gespeichert werden.
Im Ergebnis musst du dann eine Anlage installieren, die im Sommer übermäßig viel Strom produziert, um im Winter dann immer noch genug davon zu haben. Die Strommenge, die du nicht selbst verbrauchst, speist du dann für gut 10 Cent pro kWh ins Stromnetz ein. Nachdem dieser Anteil immer größer wird, je größer deine Komplettanlage ist, wird es immer schwieriger, die Unabhängigkeit zu erhöhen.
Eine durchschnittliche Familie in Deutschland verbraucht ungefähr 4.000 kWh Strom im Jahr. Die HTW Berlin hat ausgerechnet, dass diese Familie für einen Autarkiegrad von 80 % rund eine PV-Anlage mit rund 10 kW installierter Leistung und einen Solarspeicher mit rund 10 kWh Kapazität bräuchte. Verdoppelt man sowohl die Größe der PV-Anlage, als auch des Akkus erreicht man nur 90 % Autarkie. (https://pvspeicher.htw-berlin.de/unabhaengigkeitsrechner/)
Wie groß sollte die Solarbatterie sein?
Du hast gerade im Beispiel gesehen, dass mit immer größeren Solarspeichern der Eigenanteil an der Stromversorgung nicht im gleichen Maß mitsteigt. Dadurch sinkt die Wirtschaftlichkeit immer weiter.
Bei der Planung einer PV-Anlage und des Solarspeichers muss man also eine sinnvolle Größe finden.
Dafür stelle ich einige Berechnungen an, die sich um die durchschnittliche Familie drehen. In meinem Beitrag zum PV-Ertrag habe ich schon eine Beispielrechnung für die Größe der Photovoltaik-Anlage aufgestellt. Diese werde ich hier als Grundlage nehmen.
Die durchschnittliche vierköpfige Familie hat einen Jahresverbrauch von 4.000 kWh Strom. Die PV-Anlage auf dem Dach hat eine installierte Leistung von 4,2 kWp. Damit erzeugt die Familie rund 4.000 kWh Strom im Jahr, was dem Verbrauch entspricht. Da die Produktion und der Verbrauch der Energie nicht immer gleichzeitig erfolgt, verbrauchen die Familienmitglieder rund 30 % des Stroms selbst und speisen den Rest in das Stromnetz ein.
Die HTW Berlin bietet einen Unabhängigkeitsrechner zur Berechnung der Speichergrößen an. Hier habe ich für verschiedene Speichergrößen den Eigenverbrauchsanteil berechnet. Dies ist der wertvollste Anteil des selbst produzierten Stroms, da dieser Strom nicht teuer vom Versorger gekauft werden muss.
Dabei stellt sich heraus, das schon ab einem Kapazitätsbereich von rund 6 kWh der Eigenverbrauchsanteil nicht mehr so stark mit steigt. Eine Verdoppelung der Batteriegröße kann den Eigenverbrauch nur noch wenig steigern. Gleichzeitig würde das aber grob doppelt so hohe Kosten erzeugen.
Für die Durchschnittsfamilie aus der Rechnung ist eine Speichergröße bis rund 5 kWh bis 6 kWh ideal.
Was kostet eine Solarbatterie? Gibt es Förderungen?
Für eine Kostenübersicht habe ich einige Preise beispielhaft ausgesucht. Die Die Preise sind für ein komplettes Speichersystem aus Akku und Wechselrichter. Allerdings musst du anschließend noch die Installation mit einkalkulieren.
| Solarbatterie | Nutzbare Kapazität | Preis |
| BYD B-Box Pro LiFePO + SMA Sunny Island | 5,12 kWh | 5500 € |
| Akasol neeoBASIX 6.5 | 5,5 kWh | 6800 € |
| Kostal PLENTICORE plus + BYD B-BOX-H Hochvolt | 6,4 kWh | 5500 € |
| LG Chem RESU 3.3 I 6.5 I 10 I 13 (48V) + SMA Sunny Island | 5,9 kWh | 6300 € |
Die Preise für Solarbatterien zusammen mit der Regelungselektronik unterscheiden sich nur gering. Im Durchschnitt kostet eine Kilowattstunde nutzbarer Kapazität 1050 Euro.
Lohnt sich die Anschaffung einer Solarbatterie?
Damit sich eine Solarbatterie lohnt, muss eine Voraussetzung gegeben sein. Der gespeicherte Strom muss günstiger sein, als der Strom vom Energieversorger.
Ohne Speicher speise ich tagsüber mit meiner PV-Anlage Strom ins Netz ein und bekomme dafür eine Einspeisevergütung von gut 10 Cent pro kWh. Wenn die Sonne nicht mehr scheint. beziehe ich Strom vom Versorger für rund 30Cent pro kWh. Das bedeutet, eine Kilowattstunde gespeicherter Strom darf nicht mehr als 20 Cent kosten, damit sich eine Solarbatterie lohnt.
Rentabilitätsrechnung einer Solarbatterie
Die Litium-Ionen-Akkus der meisten Solarbatterien können schon rund 10.000 mal geladen und entladen werden. Wenn die Batterie jeden Tag einmal ge- und entladen wird, kommt man in 20 Jahren Betriebszeit auf 7.300 Ladezyklen. Das liegt also noch gut im Rahmen der Lebensdauer. Die meisten Hersteller garantieren für eine Lebensdauer von 10 Jahren. Für die Berechnung hier werde ich deshalb eine Lebensdauer von 15 Jahren einplanen.
Für die Modellrechnung bleibe ich bei der Familie von vorhin. diese hat sich einen Speicher mit 5 kWh nutzbarer Leistung installiert. Angenommen, die PV-Anlage kann den Speicher jeden Tag voll aufladen und die Familienmitglieder verbrauchen den Strom auch komplett wieder. Dann kann die Familie über 15 Jahre jeden Tag 5 kWh eigenen Strom aus dem Speicher beziehen.
Das macht über die ganzen 15 Jahre rund 27.000 kWh. Bei einem Preis von rund 5.500 Euro für den Stromspeicher kostet eine gespeicherte Kilowattstunde Strom rund 20 Cent.
Nach dem jetzigen Stand erreicht die Familie hier gerade den Break Even. Das heißt, der Speicher spart kein Geld, kostet aber über die Laufzeit von 15 Jahren auch nicht extra.
Rentabel wird die Solarbatterie erst, wenn die Lebensdauer erhöht wird. Bei einer Lebensdauer von 20 Jahren kostet der Strom aus der Batterie nur noch rund 15 Cent pro kWh.
Die Anlage kann sich aber auch lohnen, wenn man die richtige staatliche Förderung in Anspruch nehmen kann.
Gibt es eine Förderung für Solarbatterien?
Leider ist die Förderung von Speichersystemen durch die KfW-Bank zum Ende 2018 ausgelaufen. Daher gibt es im Moment keine Bundesweite Förderung für Solarbatterien.
Nur einzelne Bundesländer fördern im Moment die Installation der Speicher.
Brandenburg
Das Land Brandenburg fördert ausschließlich Wohnhäuser, in denen der Betreiber der Anlage selbst wohnt. Hier wird die Anschaffung und Installation zu 50% vom Land übernommen. Der Zuschuss beträgt maximal 7.000 Euro. Mit diesem Zuschuss lässt sich die Solarbatterie rentabel installieren und betreiben.
https://www.ilb.de/de/wirtschaft/zuschuesse/1000-speicher-programm/
Bayern
In Bayern können sich Eigentümer eines selbst bewohnten Hauses über eine Förderung freuen. Wer nur noch 50% seines selbst erzeugten Stroms in das öffentliche Netz einspeist, erhält einen Technikbonus von 1.000 Euro. Bei einer Begrenzung der Einspeisung auf 30% erhält man 3.000 Euro Bonus vom Land. Damit kann man dann seinen Speicher rentabel betreiben.
Nordrhein-Westfalen
Das Land Nordrhein-Westfalen fördert Speicher abhängig von der Größe der zugehörigen PV-Anlage. Bei PV-Anlagen bis 30 kWp werden die Solarbatterien mit bis zu 10% gefördert. Größere Anlagen erhalten eine Förderung von bis zu 50%. Um diese Förderung zu erhalten muss die Einspeiseleistung auf 50% der PV-Leistung begrenzt werden.
Sachsen
In Sachsen wird der Kauf einer Solarbatterie bezuschusst. Das bedeutet, hier läuft kein geförderter Kredit, den man zurück zahlen muss.
Der Stromspeicher muss hier dauerhaft mit dem Stromnetz und einer PV-Anlage verbunden sein. Die Kapazität muss mindestens 2 kWh betragen. Zusätzlich darf die PV-Anlage maximal 50% ihrer Leistung ins Stromnetz einspeisen.
Wer diese Anforderungen erfüllt, erhält einen Sockelbetrag von 1.000 Euro und zusätzlich 200 Euro pro kWh nutzbarer Akkukapazität.
Thüringen
In Thüringen werden Solarstromspeicher als Ergänzung einer PV-Anlage mit bis zu 25% der Investitionssumme gefördert. Dafür sind allerdings einige Bedingungen zu erfüllen:
- Mindestens 60% der in einer PV-Anlage erzeugten Strommenge müssen selbst verbraucht werden.
- Die Gesamtinvestition muss mindestens 5.000 Euro betragen.
- Es muss eine öffentliche Ausschreibung für das Projekt durchgeführt werden.
https://www.aufbaubank.de/Foerderprogramme/Solar-Invest
Baden-Württemberg
Das Land Baden-Württemerg förderte Batteriespeicher, die zusammen mit einer neuen Photovoltaik-Anlage installiert werden. Leider ist das Budget schon ausgeschöpft, sodass im Moment keine Förderung möglich ist. Hier erhielt man zwischen 200 und 300 Euro pro kWh Speicherkapazität.
Was ist, wenn meine PV-Anlage keine Einspeisevergütung mehr bekommt?
Das EEG-Gesetz stammt aus dem Jahr 2000. Das bedeutet zum Ende des Jahres 2020 fallen die ersten geförderten PV-Anlagen aus der Förderung heraus. Die Einspeisevergütung von gut 50 Cent pro kWh fällt somit weg.
Das lässt mehrere Möglichkeiten:
- Den erzeugten Strom zum Börsenpreis von ca. 5 Cent pro kWh einspeisen,
- die PV-Anlage austauschen und wieder für 20 Jahre die jetzt niedrigere Einspeisevergütung erhalten,
- eine Solarbatterie installieren, um möglichst viel des erzeugten Stroms selbst zu verbrauchen.
Wenn wir den Strom selbst verbrauchen, haben wir auf einmal einen Puffer von 25 Cent pro kWh. Hier lohnt sich also schon jetzt die Anschaffung einer Solarbatterie.
Ausblick auf die Preisentwicklung
In den Jahren 2013 bis 2018 haben sich die Preise für Solarbatterien halbiert. Erst dadurch sind diese in den Bereich der Wirtschaftlichkeit gekommen.
Die Preise für die Akkus selbst sind in dieser Zeit von rund 400 Euro pro kWh auf gut 100 Euro pro kWh gesunken. Die Speichersysteme sind nicht im gleichen Maß günstiger geworden, da die Preise für die Komponenten neben den eigentlichen Akkus nicht mit gesunken sind.
Für die nächsten Jahre werden die Akkupreise nicht mehr so stark sinken. Die steigende Nachfrage nach Elektroautos verknappt den Markt für Akkus weltweit.
Welche Solarbatterie sollte ich nehmen? (Arten und Hersteller)
Obwohl es bei Akkus eine Vielzahl an Technologien gibt, kommen für den Einsatz als Solarbatterien eigentlich nur drei Arten in Betracht:
- Blei-Säure-Akkus
- Blei-Gel-Akkus
- Litium-Ionen-Akkus
Die verschiedenen Typen weisen verschiedene Vor- und Nachteile auf, die man bei der Auswahl berücksichtigen sollte.
Bei Blei-Säure-Akkus ist eine regelmäßige Wartung notwendig. Hier muss regelmäßig die Säure-Lösung, das Elektrolyt, nachgefüllt werden. Beim Aufladen von Blei-Säure-Akkus kann Wasserstoff entstehen. Deshalb muss man darauf achten, dass der Aufstellort gut belüftet ist.
Dieses Problem hat man bei Blei-Gel-Akkus nicht. Deshalb sind sie eher für die Aufstellung im Wohnhaus geeignet. Der große Nachteil dieser Akkus ist, dass sie nicht so oft aufgeladen und entladen werden können. Sie erreichen zwischen 1.000 und 3.000 Ladezyklen. Somit muss man sie beim Einsatz als Sonnenbatterie oft schon nach 5 bis 10 Jahren austauschen.
Hier schlägt die Stunde der Litium-Ionen-Akkus. Diese erreichen im schlechtesten Fall 3.000 und im besten Fall bis zu 10.000 Ladezyklen. Dadurch können sie zwischen 10 und 20 Jahren im Einsatz sein. Hier ist darauf zu achten, dass die Akkus nicht bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt aufgestellt werden dürfen. Hier können sie irreversibell beschädigt werden.
Trotz der höheren Preise sind die Litium-Ionen-Akkus die erste Wahl bei der Installation einer Solarbatterie.
Hersteller und Systeme
Welche Batterie soll ich aber jetzt kaufen?
Die HTW Berlin veröffentlichte 2019 zu zweiten Mal die Ergebnisse ihrer Stromspeicher-Inspektion.
Man könnte einfach die Batterie mit dem größten Wirklungsgrad verwenden. Ganz so einfach ist die Auswahl leider nicht. Den größten Einfluss hat das Zusammenspiel mit dem Wechselrichter und der Ladeelektronik.
Leider kann man sich hier nicht auf die Angabe der technischen Daten verlassen. Die Wirkungsgrade der Wechselrichter sind oft nur bei maximaler Auslastung, also bei Leistungen von 5 kW und mehr, angegeben.
Beim Betrieb in einem Haus sind aber über lange Zeitspannen, zum Beispiel nachts, oft nur Leistungen von rund 500 W gefordert. Hier muss man beim Kauf unbedingt darauf achten, dass der Wirkungsgrad auch hier noch über 90 % liegt.
Eine Solarbatterie befindet sich mehrere Stunden täglich im Stand-By-Zustand. Dadurch sollte in dieser Zeit der Stromverbrauch des Speichersystems möglichst gering sein. Die HTW Berlin hat in ihrer Spromspeicher-Inspektion Stand-By-Leistungen zwischen 5 und 41 Watt gemessen. Hier gibt es also eine große Bandbreite.
In der Stromspeicher-Inspektion haben sich Speichersysteme von Kostal, BYD und RCT Power am besten behauptet. Grundsätzlich waren aber, bis auf einen Ausreißer, alle Systeme sehr gut geeignet für den Einsatz mit der PV-Anlage.
Wie verbinde ich die Solarbatterie mit meiner Photovoltaikanlage?
Grundsätzlich gibt es zwei verbreitete Methoden, um eine Solarbatterie mit der Photovoltaikanlage bzw. mit dem Haus zu verbinden:
- über den Wechselrichter der PV-Anlage mit Gleichstromanschluss,
- über einen eigenen Wechselrichter mit Wechselstromanschluss.
Jede Photovoltaik-Anlage besteht im Grunde aus zwei Hauptbetsandteilen, den PV-Modulen und dem Wechselrichter. Die PV-Module produzieren immer Gleichstrom. Damit der Strom im Haus verwendet oder ins Stromnetz eingespeist werden kann, muss der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Aufgabe übernimmt der Wechselrichter.
Nachdem jede PV-Anlage einen Wechselrichter benötigt, macht es Sinn hier den selben Wechselrichter für die PV-Module und die Solarbatterie zu verwenden. Vor allem, wenn man eine neue Komplettanlage installiert.
Wenn der Batteriespeicher erst im Nachhinein mit einer bestehenden PV-Anlage verbunden werden soll, kann es auch Sinn machen, einen zweiten Wechselrichter für die Batterie zu installieren. Hier gibt es auch eine Vielzahl an Batteriesystemen, bei denen alles in einem Gerät kombiniert ist.
Welche Gefahren und Risiken habe ich?
Alle paar Monate hört man wieder von einem Elektroauto, das in irgendeiner Garage gebrannt hat. Meistens wurde das Auto hier auch geladen. Dadurch brennt sich mir die Frage auf, ob diese Gefahr auch bei Solarbatterien im Haus besteht.
Das Karlsruher Institut für Technologie hatte diese Gefahren schon 2014 untersucht. Dabei waren im Labor wirklich einige Batterien in Flammen aufgegangen.
Nun ist dieser Versuch schon einige Jahre her und seitdem hat sich einiges getan. Mehrere Verbände der Solarwirtschaft haben einen Leitfaden entwickelt, der die Sicherheit der Batteriesysteme garantieren soll. Daraus ist dann 2017 eine Anwendungsregel des VDE entstanden, die die Akkus erfüllen sollten.
Achte beim Kauf also darauf, dass deine Solarbatterie die Norm VDE-AR-E 2510-50 erfüllt. Bei der Anlieferung und Installation der Batterie solltest du darauf achten, dass sowohl die Verpackung als auch die Geräte selbst nicht beschädigt sind.
Ich habe schon davon gesprochen, dass Litium-Ionen-Akkus nicht bei Temperaturen unter Null aufgestellt werden dürfen. Um eine Brandgefahr zu vermeiden, sollten sie aber auch nicht an einem heißen Ort, wie z.B. unterm Dachstuhl installiert werden. Nach Möglichkeit gehört die Solarbatterie in den Keller an einen trockenen, kühlen Ort.
Alternative Möglichkeiten, Solarstrom zu speichern
Zusätzlich zu speziellen Solarbatterien, gibt es auch andere Möglichkeiten, überschüssigen Solarstrom zu speichern und damit selbst zu verwenden. Dabei stechen vor allem zwei Optionen hervor.
Wenn du schon ein Elektroauto gekauft hast, kannst du dieses mit überschüssigem Strom deiner PV-Anlage laden. Hier benötigst du eine spezielle Steuerung der Elektroauto-Ladestation. Damit kann dan das Auto immer geladen werden, wenn überschüssiger PV-Strom vorhanden ist.
In einem späteren Schritt kann dann das der Akku deines Autos auch als Energielieferant für das Haus dienen. Diese Lösungen sind zwar schon möglich, aber noch nicht sehr verbreitet.
Alternativ kann die überschüssige Energie auch als Wärme gespeichert werden. Selbst im Winter produzieren die meisten PV-Anlagen mittags mehr Energie als im Haus verbraucht wird. Vor allem unter der Woche, wenn die Bewohner in der Arbeit oder Schule sind.
In diesem Fall kann eine effiziente Wärmepumpe mit dem überschüssigen Strom Heizwärme gewinnen. Diese Wärme kann einfach im Pufferspeicher der Heizanlage zwischengespeichert werden und erst am Abend genutzt werden.
Diese Methode bietet sich vor allem bei Neubauten an. Hier wird das komplette Energiesystem aus Strom und Wärme von Grund auf geplant. Damit kann man die höchsten Erträge erwirtschaften.
https://pvspeicher.htw-berlin.de/wp-content/uploads/2015/05/HTW-Berlin-Solarspeicherstudie.pdf
https://pvspeicher.htw-berlin.de/wp-content/uploads/HTW_2019_Sinnvolle_Dimensionierung.pdf
https://sonnen.de/stromspeicher/
https://www.energie-experten.org/erneuerbare-energien/solarenergie/solarbatterie/berechnen.html
