Stromspeicher für Solarenergie

Kurz und knapp

  • für neu gebaute Anlagen ist es wirtschaftlich am sinnvollsten, den eigenen Strom vollständig selbst zu verbrauchen
  • Energiespeicher speichern elektrische Energie und geben sie bei Bedarf ab, wenn die Photovoltaikanlage keinen Strom produziert
  • heutige Stromspeicher beruhen auf der Lithium-Ionen Technologie, die sich in der Vergangenheit gegen Blei-Säure Akkus durchgesetzt hat
  • die Preise für Ionen-Lithium Batterien im Bereich der Privathaushalte sind in den letzten Jahren deutlich gesunken
  • ein Stromspeicher führt zur Erhöhung der Autarkiequote und damit zu mehr Unabhängigkeit vom örtlichen Netzbetreiber
  • auch für bestehende Anlagen kann sich das Nachrüsten eines Solarspeichers lohnen
  • als Faustregel gilt: pro Kilowatt Photovoltaik-Leistung sollte eine Kilowattstunde Speicherkapazität vorhanden sein

Solarenergie gehört zu den Säulen der Energiewende in Deutschland. Da die Ressourcen der Sonne noch für die Deckung unseres Energiebedarfs der nächsten fünf Milliarden Jahre reicht, ist die Gewinnung von Solarstrom nachhaltig und umweltschonend. Den erzeugten Strom vom eigenen Dach nutzt man am besten vollständig für den Eigenbedarf und speist überschüssigen Strom ins öffentliche Netz ein. Da allerdings die Einspeisevergütung in den letzten Jahren immer weiter gesunken ist, kann es besonders für neu installierte PV-Anlagen sinnvoll sein in einen Speicher zu investieren. Dieser speichert die nicht verbrauchte Solarenergie und gibt sie dann wieder an den Haushalt ab, wenn dieser Strom benötigt. Auch Nachts oder bei starken Regen oder Nebel das eigene Haus mit grüner Energie zu versorgen steigert die Autarkiequote und macht so unabhängiger von steigenden Strompreisen und Entscheidungen der Energiepolitik.

Investitionskosten für Batteriespeicher sinken

Eine Studie der RWTH Aachen hat ergeben, dass im Jahr 2017 jede zweite Anlage im Bereich Privathaushalte direkt mit Speicher geplant und in Betrieb genommen wird. Das liegt in erster Linie daran, dass sich die Preise für Solarspeicher in den letzten vier Jahren um die Hälfte reduziert haben. Vor allem die Markterweiterung um Anbieter von Batteriespeichern aus der Automobilbranche und eine erhöhte Nachfrage nach Speicherhardware hat zu dieser Preissenkung geführt. Wirtschaftlich wird also die Kombination einer Photovoltaikanlage mit einem integrierten Stromspeicher immer attraktiver für Privatkunden.

Nachrüsten für alte Anlagen kann sinnvoll sein

Durch die sinkenden Preise kann es sich lohnen die Investition eines Solarspeichers auch für bestehenden Anlagen mit einer hohen Einspeisevergütung zu prüfen. Nach Wegfall der garantierten EEG-Vergütung nach 20 Jahren kann durch den Kauf eines Solarspeichers ein Großteil der Stromrechnung eingespart werden - vor allem unter dem Gesichtspunkt, dass sich die Solaranlage zu diesem Zeitpunkt längst refinanziert hat und der Strom vom Dach nahezu kostenlos produziert wird. Nach Ende der garantierten Vergütung für die Einspeisung von Strom ins öffentliche Netz muss der Betreiber einer PV-Anlage den Strom an der Börse verkaufen, um ihn vergütet einspeisen zu können. Da der Strompreis für elektrische Energie an der Strombörse niedriger ist als der Strombezugspreis, ist es in der Regel sinnvoller den produzierten Strom zu speichern und selbst zu verbrauchen.

Welche Aufgaben hat ein Stromspeicher für Solar?

Batterien für den auf dem eigenen Dach produzierte Solarstrom kommen dann zum Einsatz, wenn der erzeugte Strom nicht direkt verbraucht werden kann. Eine in das PV-System integrierte Solarbatterie speichert dann so viel elektrische Energie, wie ihre Kapazität zulässt und gibt diese im Bedarfsfall wieder an den Haushalt ab. Einige Solarspeicher können auch eingeschränkt als Notstromaggregat bei Ausfall der Stromversorgung dienen.

Autarkiequote durch Heimspeicher gesteigert

Unter der Autarkiequote versteht man den verbrauchten Strom im Verhältnis zum Gesamtstromverbrauch. Je höher die Autarkie desto größer die Unabhängigkeit vom örtlichen Netzbetreiber und damit von steigenden Strompreisen. Autarkie kann neben der Wirtschaftlichkeit deshalb ein Argument für einen Stromspeicher sein, da die Quote bei der Möglichkeit der Speicherung des eigenen Stroms ansteigt. Trotz hoher Kapazitäten der Heimspeicher ist eine 100%ige Unabhängigkeit der zentralen Stromversorgung noch nicht möglich.

Technologie der Lithium-Ionen Batterien setzt sich durch

Vor sieben Jahren kamen die ersten Stromspeicher für Solarsysteme auf den Markt und waren damals noch fast ausschließlich als Blei-Säure-Technologie erwerbbar. Vor allem die geringen Investitionskosten waren der ausschlaggebende Punkt für diese Technologie. Solarspeicher aus Lithium-Ionen setzten sich aber langfristig durch. Grund dafür sind neben dem geringen Gewicht von Lithium Speichern auch einige technische Vorteile. Die Kapazität, also die Menge an Solarstrom, die gespeichert werden kann, ist beim Kauf eines Speichers entscheidend. Bei der Kapazität unterscheidet man aber Nennkapazität und nutzbare Kapazität (Entladedichte). Speicher können nicht komplett entladen werden, als Vergleichsgröße dient die Entladedichte in Prozent. Bei Bleiakkus liegt diese bei gerade mal 50%, während Lithium mit 90% dem Verbraucher einen klaren Vorteil bietet. Ein weiteres wichtiges Indiz ist die Lebensdauer des Akkus, die man in Zyklen angibt. Unter einem Zyklus versteht man die Vollladung des Akkus und die anschließende Entladung. Sie werden so lange gezählt, bis der Stromspeicher ein Fünftel seiner Kapazität altersbedingt verliert. Zu beachten ist, dass auch dann noch eine effiziente Nutzung des Akkus möglich ist und dieser nicht sofort entsorgt werden muss. Die Zyklenfestigkeit von Blei-Säure-Speichern ist um ein Vielfaches geringer als die der Lithium Technologie.

Im Überblick die drei wichtigsten Vorteile von Lithium- gegenüber Blei-Technologie:

  • höhere Entladetiefe führt zu einer 90%igen Nutzung der Speicherkapazität
  • längere Lebensdauer von 20 Jahren gegenüber 10 Jahren bei Bleiakkus
  • geringeres Gewicht

Aufbau von Lithium Solarspeichern

Stromspeicher für Solaranlagen sind Akkumulatoren, auch Akkus genannt. Ein Akkumulator wandelt elektrische Energie in chemische Energie um (Aufladung) und umgekehrt (Entladung). Es handelt sich also um einen chemischen Speicher, dessen Prozesse auf einer kontrollierten chemischen Reaktion beruhen. Der Stromspeicher ist im Inneren mit einer Elektrolytflüssigkeit und zwei durch Aktivmaterialien unterschiedlich geladenen Metallen (Elektroden) gefüllt. Die Metalle können Stahl, Kupfer oder Aluminium sein, die Aktivschicht besteht aus einem Lithium-Metall-Oxid (positiv geladen) oder Graphit bzw. Titanat (negativ geladen). Die Flüssigkeit im Inneren leitet elektrische Energie und macht einen Ionenaustausch zwischen den beiden Metallen möglich. Negativ geladene Elektroden nennt man Kathoden, positiv geladene Elektroden sind Anoden.

Funktionsweise von Ionen Speichern

Im völlig entladenen Zustand sind alle Ionen an der positiven Elektrode. Beim Aufladen des Solarspeichers wandern durch das Anlegen einer Spannung Ionen von Kathode zu Anode, wo sie sich am Graphit- bzw. Titanatgitter anlagern. Durch die Ladungsverschiebung durch die positiv geladenen Ionen baut sich eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Metallen im Speicher auf. Als Ergebnis lädt sich der Akku also auf. Für den Entladevorgang hingegen ist keine Energie notwendig, die Ionen wandern aufgrund der Potentialdifferenz freiwillig durch die Elektrolytflüssigkeit wieder an die Kathode zurück. Es entsteht also ein Elektronenfluss, der als Strom bezeichnet wird. Diese elektrische Energie kann dann für den Eigenbedarf des Haushalts genutzt werden. Der oft im Zusammenhang mit Speichern benutzter Begriff Batterien ist eigentlich falsch, da Batterien geladen zusammengebaut werden und nach vollständiger Entladung entsorgt werden müssen.

Wie sicher sind Solarspeicher?

Lithium-Ionen Akkumulatoren haben ein erhöhtes potentielles Risiko für Brände und Explosionen, das aber durch einige Vorsichtsmaßnahmen fast vollständig reduziert werden kann. Ein Risikofaktor besteht beispielsweise durch den Herstellungsprozess in Folge dessen technische Defekte entstehen können. Auch die Verwendung von billigen Elektroden erhöhen die Anfälligkeit für Schäden. Hier sollte man nur auf seriöse Hersteller zurückgreifen und ausschließlich hochwertige Produkte kaufen.

In Deutschland arbeitet ein Ausschuss des Deutschen Instituts für Normung seit einiger Zeit an einheitlichen Vorschriften für Solarspeicher. Als Vorstufe wurde 2014 der “Sicherheitsleitfaden Lithium-Ionen-Hausspeicher” von der Arbeitsgruppe um den Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar), dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektroindustrie (ZVEI), diversen Prüfinstituten und Speicherherstellern herausgegeben. Es besteht jedoch keine Pflicht für Hersteller sich nach dem Leitfaden zu richten. Im Mai 2018 war die finale DIN noch nicht beschlossen. Zu weiteren Ursachen für Brände zählen mechanische Beschädigungen oder Wärmezufuhr von außen, die zu Kurzschlüssen im Inneren des Stromspeichers und zu Explosionen durch die komprimierte Freisetzung von Energie kommen kann. Sicherer und temperatur geschützter Stand des Speichers sowie regelmäßige Überprüfung seiner Umgebung minimiert das Risiko von durch außen verursachte Stresssituationen der Hardware. Beispielsweise eignet sich der Dachboden tendenziell viel weniger für die Unterbringung eines Speichers als beispielsweise kühle Kellerräume.

Welchen Solarspeicher soll ich kaufen?

Neben der Frage der Sicherheit und der Lebensdauer ist vor allem die Größe des Solarakkus beim Kauf entscheidend. Photovoltaikanlage und Stromspeicher sollten zueinander passen. Als Faustregel kann man sich merken: Pro kW Leistung der Solaranlage sollte eine kWh Leistung vorhanden sein. Ein Haushalt mit 3600 Kilowattstunden Stromverbrauch pro Jahr und einer PV-Anlage mit fünf kW-Leistung wäre mit einem Speicher von bis zu drei Kilowattstunden gut bedient. Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von Anbietern für Heimspeicher auf dem Markt. EIGENSONNE arbeitet aus Gründen des Preis-Leistungs-Verhältnisses und der Qualität vorzugsweise mit den Herstellern BYD und Fenecon sowie E3DC und Varta zusammen.

Wir empfehlen einen Solarspeicher nur in Rücksprache mit einem Experten zu kaufen bzw. die Integration eines Heimspeichers in das PV-System von Anfang mit einplanen zu lassen. Bei EIGENSONNE kommt von der Beratung über die Planung bis hin zur Installation und Inbetriebnahme aus einer Hand.

Sie möchte wissen, ob sich eine Solaranlage inklusive Solarspeicher auch für Sie lohnen würde? Mit unserem Renditerechner können Sie sich in Sekundenschnelle eine Übersicht Ihrer Investitionskosten mit und ohne Batterie anzeigen lassen. Wenn Sie möchten könne Sie anschließend einen Wunschtermin für ein Beratungsgespräch mit einem EIGENSONNE Solarberater vereinbaren.

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