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Batteriespeicher für Photovoltaik-Anlagen – genial oder unsinnig?

Eine Photovoltaik-Anlage produziert häufig mehr Strom, als direkt verbraucht werden kann. Eine praktikabel Lösung sind Batteriespeicher.

Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen
© Getty Images

Wer mit einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) liebäugelt oder schon eine hat, denkt vielleicht auch über einen eigenen Batteriespeicher im Haus nach. Damit kann man seinen Solarstrom tagsüber speichern und zu beliebiger Zeit wieder verbrauchen. Doch was kostet so ein Batteriespeicher? Und wann lohnt sich die Anschaffung? Oder spielt der Gedanke der Unabhängigkeit vom Stromnetz die Hauptrolle? All diese Fragen beantwortet dieser Ratgeber von IMTEST.


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Der Gedanke ist sofort nachvollziehbar: Ein Batteriespeicher löst das Problem, dass die Photovoltaik-Anlage nur tagsüber und bei Sonnenschein ordentlich Strom für den eigenen Haushalt liefert, nicht aber nachts oder bei schlechtem Wetter. Die meisten PV-Anlagen sind so großzügig dimensioniert, dass sie gerade zur Mittagszeit mehr Strom erzeugen als der Haushalt abnehmen kann. Der bei Sonnenschein im Überfluss erzeugte Solarstrom kann dann den Batteriespeicher aufladen, der wiederum den Strom abgibt, wenn er nachts oder bei schlechtem Wetter im Haus benötigt wird.

So funktioniert ein Batteriespeicher fürs Haus

Ein Batteriespeicher ist geballte Chemie. Der von den Photovoltaik-Modulen auf dem Dach erzeugte Gleichstrom fließt in den Batteriespeicher und löst dort eine chemische Reaktion aus. Elektrische Energie wird also im Batteriespeicher in chemische Energie umgewandelt und sozusagen gelagert. Bei Strombedarf wird die chemische Reaktion umgekehrt in Gang gesetzt, so dass der Batteriespeicher nun wieder elektrische Energie zur Verfügung stellt, die als Strom verbraucht werden kann.

Als Speichermedium haben sich inzwischen auch bei den Haus-Batteriespeichern die Lithium-Ionen-Zellen durchgesetzt, die auch bei batterieelektrisch fahrenden Autos verwendet werden. Vorteile der Lithium-Ionen-Technik: relativ geringe Energieverluste beim Be- und Entladen (etwa 5 bis 10%), relativ geringer Raumbedarf im Verhältnis zur Kapazität sowie vergleichsweise lange Lebensdauer, selbst bei ständigem Be- und Entladen. Die Nachteile: hoher Preis, wenig umweltgerechte Produktion, noch ungeklärte Entsorgung und Wiederaufbereitung sowie Brandgefahr. Letzterer muss man mit einem elektronischen Batterie-Überwachungssystem entgegentreten, ein schon deshalb wichtiger Bestandteil der Batteriespeicheranlagen. Lithium-Ionen-Zellen reagieren sensibel auf zu große Temperaturschwankungen und zu starkes, zu schnelles Laden. Die Befindlichkeit der Batteriezellen muss man also ständig überwachen.

Die spätere Entsorgung der Batteriespeicher ist zwar bis heute nicht abschließend geklärt, es entstehen dem Besitzer einer solchen Anlage aber zumindest keine Kosten. Denn nach dem deutschen Batteriegesetz sind die Anbieter verpflichtet, ihre Batterien am Ende ihrer Lebensdauer wieder kostenlos zurückzunehmen.



Der perfekte Ort für einen Batteriespeicher

Ein weiterer Bestandteil des Batteriespeichers ist der elektronische Wechselrichter. Er wandelt den von der Batterie abgegebenen Gleichstrom in Wechselstrom um. Und nur mit 230-Volt-Wechselstrom können die Haushaltsgeräte etwas anfangen.

Ein Batteriespeicher steht im Keller eines Einfamilienhauses.
Batteriespeicher werden wegen der empfindlichen Zellen meist im temperaturstabilen Keller installiert. © Vaillant

Meist befinden sich Batteriespeicher im Keller eines Hauses. Die dort üblichen Temperaturen kommen der Batterie für sicheren Betrieb und möglichst lange Lebensdauer entgegen. Zudem halten sich im Keller auch jahreszeitliche Temperaturschwankungen in Grenzen. Das ist deshalb wichtig, weil solche Lithium-Ionen-Zellen bei zu niedrigen Temperaturen elektrisch beheizt werden müssten, bei zu hohen Umgebungstemperaturen dagegen gekühlt. Beides kostet naturgemäß Energie und reduziert damit die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage.

Anbieter von Batteriespeichern sind zum Beispiel Axitec Energy, BYD, E3/DC, ET Solarpower, Fenecon, Green Cell, Huawei, ION Energy, RCT Power, Solar Watt, Tesla Germany, Varta Storage, Xelectrix Power und Xolta.

Die richtige Größe

Viel hilft viel – nach diesem Motto werden Batteriespeicher von den Anbietern gerne ver-, aber auch von den Kunden gerne gekauft. Vielen gefällt der Gedanke, den über mehrere Sonnentage gespeicherten Strom dann bei einer tagelangen Schlechtwetterperiode nutzen zu können. Das wäre theoretisch möglich, erfordert aber einen riesigen Batteriespeicher. Abgesehen vom dann benötigten Platz, spricht auch der Preis gegen einen solch großen Stromvorrat im Keller.

Als zweckmäßiger Kompromiss zwischen möglichst niedrigen Kosten und möglichst hoher Autarkie hat sich ein Batteriespeicher herausgestellt, der den Strombedarf eines Tages puffern kann. Der Batteriespeicher soll also den tagsüber erzeugten Solarstrom speichern, so dass er abends und nachts genutzt werden kann. Im Idealfall ist der Speicher am nächsten Morgen genau dann leer, wenn mit dem ersten Tageslicht wieder neuer Solarstrom produziert wird.

Ein Elektroauto wird in einer Garage mit Strom versorgt.
Haushalte mit hungrigen Stromverbrauchern wie Elektroautos profitieren besonders von einem Batteriespeicher im Keller. © Hyundai

Wählt man dagegen einen deutlich größeren Batteriespeicher, so schwankt dessen Ladezustand in der Praxis meist zwischen ganz voll und halb voll. Das mögen zwar die uns seit Jahrzehnten in Autos vertrauten Blei-Säure-Batterien gerne, die modernen Lithium-Ionen-Zellen aber nicht. Sie altern dann vorzeitig, verlieren an Kapazität und erreichen eine insgesamt geringere Lebensdauer. Einer Lithium-Ionen-Batterie macht es nichts aus, wenn man ihre komplette Kapazität nutzt, sie also auch annähernd komplett entlädt. Diese Eigenschaft sollte man sich auch beim Batteriespeicher im Haus zunutze machen und dessen Kapazität auch häufig voll nutzen.



Kompromiss aus Leistung und Verbrauch

Also lautet die heutige Devise: Man wähle die Größe seines Batteriespeichers so, dass sie sowohl mit der Leistung der Photovoltaik-Module auf dem Dach als auch mit dem typischen Stromverbrauch des Haushalts zusammenpasst. Richtwert: Pro 1.000 kWh Jahresstromverbrauch und pro Kilowattpeak Maximalleistung der PV-Anlage sollten es rund ein kWh Kapazität des Batteriespeichers sein. Beispiel: Bei einem Jahresstromverbrauch von 5.000 kWh eines Haushalts mit einer PV-Anlage mit 5 kWp auf dem Dach wäre ein Batteriespeicher mit einer Kapazität von 5 kWh angemessen.

Das gilt für Haushalte mit normalem Stromverbrauch. Wird dagegen mit Strom auch geheizt (Wärmepumpe) oder soll zusätzlich ein Elektrofahrzeug möglichst mit Solarstrom aufgeladen werden, dann kann ein größerer Batteriespeicher sinnvoll sein. Denn vor allem der Strombedarf von Elektroautos wird gerne unterschätzt. Sie verbrauchen pro 100 Kilometer in der Praxis selten weniger als 20 kWh. Selbst wenn man pro Tag nur 50 Kilometer unterwegs ist, benötigt allein das Elektroauto schon 10 kWh. Dann reicht ein 5-kWh-Batteriespeicher im Keller naturgemäß nicht einmal für den Strom, den allein das Elektroauto zum Wiederaufladen benötigt.



Kosten und Sparpotential

Moderne Batteriespeicher mit Lithium-Ionen-Zellen erfordern praktisch keine Wartung. Weder muss man Flüssigkeit prüfen noch ergänzen. Dafür sind sie aber teuer. Auch nach dem Rückgang der Preise für Lithium-Ionen-Zellen muss man heute bei Batteriespeichern für das Haus mit einem Preis zwischen 750 und 1.200 Euro pro kWh Kapazität rechnen. Ein 5 kWh-Speicher kostet also bereits rund 5.000 Euro, einer mit 10 kWh schon 10.000 Euro.

Die unterschiedlichen Preise der Batteriespeicher trotz gleicher Kapazität liegen oft auch an der Ausstattung der Systeme. Mehr Komfort durch Überwachung und externe Steuerung beispielsweise durch eine App auf dem eigenen Smartphone treiben die Anschaffungskosten in die Höhe. Dafür kann man die Anlage auch im Urlaub oder während Geschäftsreisen überwachen und nachjustieren, beispielsweise nach einem überraschenden Wetterumschwung.

Die Frage der Rentabilität

Trotz aller Optimierung bleibt die Frage nach der Rentabilität von Batteriespeichern. Erfahrungsgemäß lässt sich mit ihnen der Eigenverbrauchsanteil des selbst produzierten Solarstroms von 20 auf 65 bis 75 Prozent erhöhen. Das klingt zunächst verlockend. Doch die hohen Kosten für den Batteriespeicher sollte man dennoch gegen rechnen. Selbst wenn man es schaffen sollte, seinen 5-kWh-Batteriespeicher jeden Tag optimal auszunutzen, spart man bei den derzeitigen Strompreisen der Energieversorger nur rund 1,50 Euro pro Tag an Stromkosten. Und selbst wenn man dieses Optimum an jedem einzelnen Tag des Jahres erreichen würde, liegt die Ersparnis über das gesamte Jahr bei nur knapp 550 Euro. Die Anschaffungskosten des Batteriespeichers hätten sich dann also selbst im günstigsten Fall erst nach über zehn Jahren amortisiert.

Ein klassischer Stromzähler
Man kann mit Solarstrom richtig Geld sparen: bis zu einem Drittel der Stromkosten bei unserem Rechenbeispiel. © Getty Images

Anders als Photovoltaik-Anlagen, bei denen man mit einer Lebensdauer von gut 20 Jahren rechnet, liegt die von Lithium-Ionen-Speichern nach heutigem Kenntnisstand bei etwa der Hälfte. Ab dann muss man wegen der Alterung der Batteriezellen mit einer erheblich geringeren Kapazität rechnen. Kein Wunder, dass praktisch kein Anbieter eines Batteriespeichers eine Garantielaufzeit von mehr als zehn Jahren anbietet. Und selbst dabei wird nicht das Einhalten der vollen Kapazität garantiert, sondern nur eine verringerte, beispielsweise 80 Prozent der ursprünglichen.

Ein Dach, komplett mit Solarpanelen bestückt.
Batteriespeicher werden oft zusammen mit einer Photovoltaik-Anlage für das Hausdach angeboten. © Xolta

Deshalb erscheint eine ausschließlich wirtschaftliche Betrachtung bei Batteriespeichern wenig sinnvoll. Denn es gibt auch andere Argumente für Batteriespeicher, auch wenn sie zum Teil eher persönlicher Natur sind: weniger Abhängigkeit von den großen Stromnetzbetreibern und Nutzung einer zumindest im Betrieb CO2-freien Stromquelle. Und: Man ist besser für den Fall eines Anstiegs des Strompreises gerüstet.

Batteriespeicher als Notstrom

Wer auf eine absolut sichere Stromversorgung angewiesen ist, die keine Stromausfälle duldet, kann einen Batteriespeicher auch als Notstromaggregat ansehen. Statt der typischerweise hierfür genutzten Stromgeneratoren mit Verbrennerantrieb, springt dann der lautlose Batteriespeicher ein, wenn die öffentliche Stromversorgung ausfällt. Doch kann der Batteriespeicher die Stromversorgung naturgemäß nur so lange aufrechterhalten, bis dessen Kapazität erschöpft ist. Ein klassisches Notstromaggregat mit Verbrennerantrieb, wie beispielsweise vom Hersteller Zipper, hingegen kann man bei laufendem Betrieb immer wieder nachtanken und so selbst tagelange Stromausfälle überbrücken. Für einen kurzzeitigen Stromausfall von einigen Minuten bis Stunden wäre dagegen auch der Batteriespeicher ausreichend. Jedenfalls macht man sich auch hier weniger abhängig vom Stromnetzbetreiber.

Fazit

Mit einem Batteriespeicher im Keller des eigenen Hauses lässt sich der Anteil selbst genutzten Solarstroms kräftig erhöhen – von rund 20 auf bis zu 75 Prozent. Insofern wäre ein Batteriespeicher eine konsequent gedachte Ergänzung für die eigene PV-Anlage, weil der Batteriespeicher den Gratisstrom auch abends und nachts bereitstellt, wenn die Sonne nicht scheint. Aber diese Speicher kosten immer noch tausende Euro. Wirtschaftlich sinnvoll sind sie deshalb nur in seltenen Sonderfällen. Vielleicht ist dem Besitzer eines Batteriespeichers aber auch einfach wichtig, unabhängiger vom großen Stromnetzbetreiber und dessen Preispolitik zu werden.