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Hausstromspeicher können den Strom aus PV-Dachanlagen speichern und den Anteil des im eigenen Haus verbrauchten Stroms deutlich erhöhen. Das entlastet die Netze und erhöht für den Betreiber die Autarkie von externen Stromlieferanten. Die Systeme sind praxisreif und stehen an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit.

Markus Hoeft

Als wichtige, wenn nicht sogar die wichtigste Voraussetzung für den Erfolg der erneuerbaren Energieerzeugung gilt derzeit die Entwicklung bezahlbarer und technisch effizienter Speicherlösungen. Das gilt sowohl in gesamtgesellschaftlichem Maßstab, etwa für große Windparks, aber auch im kleineren privaten Rahmen für die Photovoltaikanlage auf dem eigenen Hausdach.
Denn im Verlauf von sonnigen Tagen können diese Anlagen durchaus nennenswerte Mengen Strom produzieren, den die Bewohner aber größtenteils erst abends benötigen, wenn sie nach der Rückkehr von der Arbeit verschiedene Geräte benutzen und das Haus beleuchten wollen. Bisher wurde der am Tag produzierte Stromüberschuss meist an den Netzbetreiber verkauft, der abendliche Bedarf dann aber wieder aus dem Netz eingekauft. Dies konnte solange wirtschaftlich sein, wie die Einspeisevergütungen höher waren als die Netzstrompreise, was für jüngere Anlagen jedoch inzwischen nicht mehr der Fall ist.
Unter diesen Bedingungen kann der Ausgleich zwischen Stromspitzen- und Strommangelzeiten in dezentralen Hausstromspeichern Abhilfe schaffen. Die Technik hat in den letzten Jahren von der intensiven Forschungsarbeit für Lithium-Ionen-Batterien in Handys, Laptops oder E-Autos profitiert, wodurch anwendungsbereite Lösungen zur Verfügung stehen. Gleichzeitig führt der Ausbau der Produktionskapazitäten für die Batterien zu sinkenden Preisen, sodass die Stromspeicherung im eigenen Haus an der Schwelle zur Rentabilität steht.
Wer heute auf einem Wohnhaus oder einem kleineren Gewerbeobjekt den Neubau einer PV-Anlage plant, sollte deshalb unbedingt die Integration eines Hausstromspeichers zumindest in Erwägung ziehen.
Dafür stehen eine Vielzahl von Systemen und Lösungen zur Verfügung, die von bekannten Photovoltaik-Herstellern oder Energieversorgern, aber auch von Spezialfirmen der Stromspeichertechnik angeboten werden. Es handelt sich um eine junge Technologie, für die bisher nur wenige Regelungen und Qualitätsstandards existieren, was sowohl beim Planer als auch beim Bauherrn ein gewisses Maß an Technikaffinität und Pioniergeist voraussetzt. Gleichzeitig ist mit einer stürmischen Weiterentwicklung zu rechnen, weshalb alle Aussagen in diesem Artikel nur eine Momentaufnahme sein können.
Sinnvoll vor allem für neue Anlagen
Solarstromspeicher für Privathaushalte lohnen sich vor allem für neue oder doch zumindest junge PV-Anlagen. Gerade bei ab 2013 errichteten Anlagen liegt die Einspeisevergütung deutlich unter den Netzstrompreisen. Ob im Einzelfall eventuell eine Nachrüstung bei älteren Anlagen sinnvoll ist, hängt vom vorhandenen Vergütungsmodell ab, bei dem auch die so genannte Eigenverbrauchsvergütung für Anlagen von 2009 bis 2012 zu beachten ist. Noch früher errichtete Anlagen haben im Moment eine so hohe Einspeisevergütung, dass ein nachträglicher Speicher aus rein wirtschaftlicher Sicht meist keinen Effekt bringt. Dies könnte sich aber mittelfristig ändern, wenn ab 2020 die gesetzlich festgelegten hohen Vergütungen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz von 2000 auslaufen.
Neben der rein monetären Betrachtung können den Bauherren und Auftraggeber allerdings auch ideelle Motive zu einer Entscheidung für den Speicher führen. Etwa die Begeisterung für moderne Technik, das Umweltbewusstsein oder die Gewissheit, mit dem Speicher ein aktiver Teil der Energiewende zu sein. Antrieb kann außerdem das Bedürfnis nach Autarkie sein. Dahinter steht zum einen das beruhigende Gefühl, den eigenen Stromverbrauch auch überwiegend mit der Produktion auf dem eigenen Grundstück decken zu können. Zum anderen verringert sich die Abhängigkeit von externen Netzbetreibern und Stromlieferanten. Auch wenn die derzeit angebotenen Anlagen (noch?) nicht auf 100-prozentige Selbstversorgung ausgelegt sind, können sie doch die eingekaufte Strommenge deutlich reduzieren und den Verbraucher damit zumindest teilweise vor steigenden Strompreisen schützen.
Autarkie und Rentabilität
Die wichtigste Kennziffer sowohl für den wirtschaftlichen als auch den ideellen Nutzen eines Hausstromspeichers ist der Autarkiegrad. Er beschreibt, wie viel des eigenen Jahresstromverbrauchs ein Haushalt mit selbst erzeugtem PV-Strom decken kann. Nach einer einfachen, aber naturgemäß auch sehr groben Faustregel können Solaranlagen auf Einfamilienhäusern ohne Stromspeicher heute rund ein Drittel des Eigenbedarfs decken. Mit einem Speicher lässt sich dieser Autarkiegrad auf etwa zwei Drittel steigern, einige Veröffentlichungen sprechen auch von Autarkiegraden um 80% und mehr. Diese sehr pauschalen Angaben sagen aber noch nichts über den Nutzen und die Effizienz einer konkreten PV-Anlage mit Speicher aus.
Die Rentabilität des Speichers hängt von einer Reihe, sich teilweise untereinander bedingender Faktoren ab, sodass keine einfache Überschlagsrechnung möglich ist. Einfluss aus wirtschaftlicher Sicht haben:
  • die Höhe der Einspeisevergütung
  • eventuelle Fördermittel
  • die Preise der Speichersysteme
  • die Lebensdauer und damit die Nutzungszeit Speicher
  • die künftige Entwicklung bei den Netzstrompreisen.
Speicher für erneuerbare Energien fördert die KfW mit einem Tilgungszuschuss in ihrem Programm 275. Die Kosten für die Speichersysteme hängen von ihrer Größe bzw. Kapazität ab, für Einfamilienhäuser werden häufig Spannen zwischen 6 000 und 15 000 Euro angegeben. Da gerade für Lithium-Ionen-Batterien derzeit viele Kapazitäten aufgebaut werden und sich die Fertigungstechnik immer weiter entwickelt, ist mit sinkenden Preisen zu rechnen. Eine große Unbekannte ist der künftige Strompreis, den man kaum für die prognostizierte Speicherlebensdauer von 20 Jahren genau vorhersagen kann. Tendenziell dürften die Preise aber eher steigen, was der Rentabilität des Speichers entgegenkommt.
Optimale statt maximale Konfiguration
Zu den genannten finanziellen Einflussfaktoren kommen die technischen Parameter, die untereinander abgestimmt sein müssen:
  • die Leistung der PV-Anlage
  • die nutzbare Kapazität des PV-Speichers
  • der Eigenverbrauchsanteil
  • der Autarkiegrad.
Die Kapazität wird in Kilowattstunden angegeben und beschreibt die (nominale) volle Aufladung des Speichers, die aber wegen der technisch begrenzten Entladetiefe eventuell nicht vollständig ausgeschöpft werden kann. Die tatsächlich nutzbare Kapazität ist deshalb ein wichtiges Qualitätskriterium der Speicher.
Im Idealfall wird im Verlaufe des Tages der Speicher komplett gefüllt und gleichzeitig der Eigenverbrauch des Gebäudes abgedeckt. Der gespeicherte Strom kann abends und nachts wieder verbraucht werden, sodass am Morgen erneut ein leerer Speicher zur Verfügung steht.
Wird der Speicher zu klein gewählt, ist er zwar meist preiswerter, schöpft aber das mögliche Potenzial der Selbstversorgung nicht aus. Umgekehrt verbleiben in einem zu großen Speicher morgens Reststrommengen, die im Verlauf der Nacht nicht verbraucht werden konnten, sodass hier nicht das vollständige Potenzial der Anlageninvestition ausgenutzt wird. Ähnliche Überlegungen gelten für zu große oder zu kleine Leistungen der PV-Anlage.
Durch die vielen Einflussfaktoren ist die Ermittlung des optimalen Verhältnisses zwischen installierter Leistung und nutzbarer Kapazität unter Berücksichtigung des Strombedarfs der jeweiligen Gebäudenutzer eine komplexe Berechnung, womit ein Solarteur oder ein spezialisiertes Ingenieurbüro beauftragt werden kann. Aus dieser Optimierung ergibt sich der Autarkiegrad, der im Sinne der Rentabilität möglichst hoch sein sollte.
Anders als in den Jahren ab 2000, als es noch sehr hohe Einspeisevergütungen gab, geht es bei den heutigen Systemen mit Hausstromspeicher nicht einfach nur um eine maximale PV-Fläche mit möglichst viel zu verkaufendem Strom, sondern um eine in sich harmonische Dimensionierung von Anlage und Speicher, die den Stromverbrauch im Haus berücksichtigt. Architektonisch bedeutet dies, dass PV-Dachanlagen künftig also auch wieder kleiner werden könnten.
Aufschwung der Lithium-Technologie
Hausstromspeicher können auf der Blei- oder der Lithium-Technologie basieren. Bleibatterien sind unter anderem durch den Einsatz als Autobatterie bekannt und lange bewährt. Sie waren bisher preiswerter als Lithium-Batterien, haben aber auch eine geringere Entladetiefe und lassen sich weniger oft aufladen bzw. wieder entladen. Meist wird für die Bleitechnologie von 3 000 Ladezyklen ausgegangen. Dem stehen 5 000 und nach einigen Angaben sogar bis zu 10 000 Ladezyklen der Lithiumbatterien gegenüber, die darüber hinaus die Speicherkapazität besser nutzen, weil sie eine höhere Entladetiefe erlauben. Bei E-Autos, Handys und Laptops hat sich die Lithium-Technologie durchgesetzt und wird dies nach derzeitigem Stand wohl auch bei den Hausstromspeichern tun.
Die Speicher werden in Modulbauweise oder als in sich geschlossene (Kompakt-)Geräte angeboten. In der Modulbauweise benötigt man eine Basiseinheit mit der Steuerungselektronik, zu der dann ergänzend einzelne Batteriemodule, die je nach Hersteller beispielsweise 2 bis 3 kWh haben können, bis zur gewünschten Gesamtkapazität montiert werden. Die Anlagentechnik lässt sich also sehr zielgenau planen und bei Bedarf später auch erweitern. Kompaktgeräte werden bei den meisten Herstellern in verschiedenen Größenstufen angeboten und haben den Vorteil, dass alle erforderlichen Komponenten in einem Gehäuse vereint sind. Die typischen Größen liegen etwa zwischen 4 und 13 kWh.
Unabhängig von der Bauweise ist zu prüfen, ob der Batteriespeicher in den Gleichstrom- oder den Wechselstromkreis integriert werden soll. Die Batterien arbeiten wie die PV-Module auf dem Dach mit Gleichstrom, sodass Gleichstrom-gekoppelte Speicher denselben Wechselrichter benutzen können wie die Module, über den dann das Gebäude versorgt bzw. Überschüsse an das Netz abgegeben werden. Wird der Speicher direkt an das Wechselstromnetz angeschlossen, benötigt er einen eigenen Wechselrichter. Für die Geräteauswahl ist außerdem die Notstromfunktion zu beachten, also die Weiterversorgung des Hauses beim Ausfall des öffentlichen Stromnetzes. Sie ist nicht automatisch Teil der Systemtechnik, kann aber in vielen Fällen integriert werden.
Installationsbedingungen
Frühere Blei-Säure-Batterien konnten Gase absondern. Sie benötigten deshalb immer eine Entlüftung und waren kaum für die Aufstellung in Wohnräumen geeignet. Dafür ist die Technologie relativ robust gegen tiefe Temperaturen und Feuchtigkeitseinwirkungen, sodass der (Blei-)Batterieraum ggf. auch außerhalb des beheizten Hauses liegen kann.
Lithium-Ionen-Batterien reagieren empfindlicher auf Kälte und Feuchtigkeit, die Anbieter geben in den technischen Unterlagen den jeweils zulässigen Temperaturbereich an. Generell ist ein frostsicherer und trockener Aufstellort zu empfehlen, wie er sich je nach Bauweise des Hauses zum Beispiel in Kellern, in Hauswirtschaftsräumen oder in Hausanschlussräumen bietet. Denkbar sind aber auch Flure oder sogar Wohnräume, weil die Lithium-Technologie nicht ausgast, keine Entlüftung benötigt und keine Geräusche verursacht. Lediglich der eventuell integrierte Wechselrichter kann ein leichtes Gebläserauschen ähnlich wie beim Computer erzeugen.
Durch den Komfort der Lithium-Technologie wird der Weg frei, die moderne Speichertechnik als bewusst sichtbare Innovation zu inszenieren. Neben primär technisch anmutenden Systemen haben die Hersteller deshalb auch Batteriespeicher mit Designgehäuse für die Aufstellung oder Aufhängung in anspruchsvoller Wohnumgebung entwickelt. Wenn der Zähler und die Steuerung in dieses Gehäuse integriert sind, haben technikaffine Bewohner jederzeit unmittelbaren Zugriff auf ihre Eigenstromversorgung und können diese ihren Gästen unkompliziert demonstrieren. Aber auch bei eher unauffälliger Aufstellung in einem Nebenraum lässt sich über eine App oder eine andere Form der Fernbedienung meist jederzeit der Anlagenstatus ablesen. Die zwar noch nicht vollständige, aber doch deutlich erhöhte Autarkie von den Stromlieferanten und der Preisentwicklung bei Netzstrom kann dadurch sehr direkt erlebt werden, was jenseits aller monetären Überlegungen ein starkes ideelles Motiv für die Anschaffung eines Hausstromspeichers sein dürfte.
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