04.07.2024 Lesedauer: min Mirka Jedamzik, Manuel Berkel und Jens Hakenes
Speicher steigern den Eigenverbrauch von Solarstrom und werden immer günstiger. Wir zeigen Ihnen, was Stromspeicher für Photovoltaik kosten, welche Modelle im Test gut abschneiden und worauf Sie beim Kauf achten sollten.
Würde sich Photovoltaik auf Ihrem Dach lohnen? Was bringt ein Speicher in Ihrem Fall? Finden Sie heraus, mit welchen Erträgen Sie rechnen können:
Mit einer Photovoltaikanlage mit Stromspeicher können Hausbesitzer*innen Strom selbst erzeugen und zum Beispiel auch in den Abendstunden verbrauchen. Der Vorteil ist, dass Sie mit dem Stromspeicher den Eigenverbrauch Ihres Solarstroms erhöhen und dadurch Stromkosten sparen können. Dem stehen zwar die Kosten des Speichers gegenüber. Die sind aber in den vergangenen Jahren stark gesunken. Deswegen rechnet sich ein Stromspeicher in vielen Fällen – auch als Nachrüstung.
Ohne einen Stromspeicher lässt sich mit Photovoltaik in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus ein Eigenverbrauch von etwa 25 bis 35 Prozent erreichen. Mit Stromspeicher sind circa 55 bis 75 Prozent möglich. Mit Wärmepumpe, Elektroauto und Energiemanagement sind auch noch mehr drin – und eine entsprechende Unabhängigkeit (Autarkie) von dem Stromversorger.
Auf dem Markt sind etwa ein Dutzend Arten von Stromspeichern für Photovoltaik. Aber eine Art dominiert das Angebot: Lithium-Ionen-Batterien.
Unterschieden wird nach dem Batterietypus oder Zelltypus – je nach verwendetem Material für Elektroden und Elektrolyt. Grob lassen sich fünf Arten von Stromspeichern unterscheiden:
Wer es noch genauer wissen will: Bleibatterien nutzen entweder Blei-Gel (Pb-Gel) oder Blei-Säure (Pb-Säure). Zu Natrium-Ionen-Batterien zählen Salzwasser-Batterien (Aqueous Hybrid Ion Battery/AHI) und andere Natrium-Ionen-Batterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt (Na-Ion). Bei den Redox-Flow-Batterien gibt es Eisen-Redox-Flow-Batterien (RFB), Organische-Redox-Flow-Batterien (ORFB) und Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB). Als Hochtemperatur-Batterien werden Salzschmelze-Batterien (Natrium-Nickel-Chlorid/NaNiCl2) bezeichnet.
Bei den marktbeherrschenden Lithium-Ionen-Batterien wird zwischen vier Arten unterschieden:
Am häufigsten werden Lithium-Eisen-Phosphat-Stromspeicher (LiFePO4) angeboten. Das zeigt die Marktübersicht des Vereins C.A.R.M.E.N.. Eine weitere Übersicht bietet das pv magazine.
Lithiumbatterien nutzen ihre Kapazität zu 80 bis 100 Prozent aus, im Gegensatz dazu werden Bleibatterien immer nur bis zur Hälfte entladen. Lithiumspeicher speichern bei gleichem Volumen doppelt so viel Energie wie Bleibatterien und brauchen so wesentlich weniger Platz als Bleispeicher.
Zudem gibt es inzwischen sehr viele Anbieter von Lithiumbatterien und immer noch viel Forschung und Entwicklung zu diesem Batterietyp. Deshalb sind die Kosten für Stromspeicher mit Lithium in den vergangenen Jahr deutlich gesunken.
Lithiumbatterien haben außerdem verglichen mit anderen Stromspeichern geringe Energieverluste. Bezogen auf die Batterie liegt die Effizienz bei guten Modellen zwischen 96 und 98 Prozent. Bleispeicher haben rund 10 Prozent höhere Verluste. Eine gute Lithiumbatterie ist zudem langlebig. Sie hält zwischen 6.000 und 8.000 Ladezyklen.
Für mehr Informationen bitte scrollen bzw. ziehen
* nutzbare Kilowattstunden (kWh)
Photovoltaik-Stromspeicher mit Blei sind häufig in Mehrfamilienhäusern mit hohem Strombedarf zu finden. Für größere Speicher mit 50 oder mehr Kilowattstunden war Blei vor kurzem aus Kostengründen noch im Vorteil. Das ist aber inzwischen meist nicht mehr der Fall.
Weiterhin ein klarer Vorteil: Bleispeicher sind weniger hitzeempfindlich als Lithiumspeicher. Auch der Aufstellort eines Bleispeichers sollte aber möglichst kühl sein: besser im Keller als unterm Dach.
Der meist größte Nachteil: Bleibatterien brauchen viel Platz. Blei-Flüssigsäure-Stromspeicher benötigen außerdem eine Entlüftung. In den Zellen kann sich Wasserstoff bilden, der abgeführt werden muss. Andernfalls entsteht Knallgas, das sehr explosiv ist. Etwas aufwendiger ist auch die Wartung: Gelegentlich ist der Säuregrad zu überprüfen und es muss destilliertes Wasser nachgefüllt werden. Das kann man selber machen oder einer Fachfirma überlassen, zum Beispiel bei der alljährlichen Wartung.
Ein dritter Stromspeicher-Typ für Photovoltaik ist die Redox-Flow-Batterie. Zwei flüssige Elektrolyte mit Metallionen fließen aus Tanks durch eine Zelle, die daraus in einem chemischen Prozess Strom erzeugt. Dieses Prinzip ist umkehrbar: Ist Solarstrom übrig, wandelt die Redox-Flow-Batterie den Strom wieder in chemische Energie um und speichert ihn in den Tanks.
Vorteil von Redox-Flow-Systemen ist, dass sich der Ladevorgang bis zu 10.000 Mal wiederholen lässt (Zyklenzahl). Lithiumspeicher kommen auf etwa 6.000 bis 8.000, Bleispeicher sogar nur auf 3.000 bis 4.000 Zyklen.
Kompakte Lithiumspeicher kosten derzeit für durchschnittliche Ein- und Zweifamilienhäuser rund 300 bis 1.000 Euro je Kilowattstunde Speicherkapazität. Für einen Speicher mit 4 bis 8 Kilowattstunden (kWh) für ein durchschnittliches Einfamilienhaus ist mit Kosten von etwa 1.200 bis 8.000 Euro zu rechnen.
In den vergangenen zehn Jahren sind die Kosten für Stromspeicher um mehr als 50 Prozent gesunken. Das zeigen beispielhaft die Werte für einen Speicher mit 9,6 kWh laut Greentech-Unternehmen zolar. Deswegen rechnen sich nun auch oft größere Stromspeicher wie dieses Beispiel:
Bleispeicher kosten aktuell zwischen 250 und 350 Euro je Bruttokilowattstunde. Da man sie jedoch nur zur Hälfte entladen kann, macht das Kosten von 500 bis 700 Euro je nutzbarer Kilowattstunde (Nettokilowattstunde). Ein Bleispeicher mit 4 bis 8 Nettokilowattstunden für ein durchschnittliches Einfamilienhaus kostet also etwa 2.000 bis 6.000 Euro.
Für mehr Informationen bitte scrollen bzw. ziehen
Ob sich ein Photovoltaik-Stromspeicher lohnt, hängt vor allem von zwei Dingen ab:
Die Kosten für Stromspeicher sind in den vergangenen Jahren deutlich gesunken. Expert*innen gehen davon aus, dass sie weiter sinken; allerdings weniger stark als bisher.
Beim Strompreis gab es dagegen zuletzt ein großes Auf und Ab – und keine klare Tendenz für die nächsten Jahre. Wer herausfinden will, ob sich ein Stromspeicher lohnt, sollte deswegen mehrere Szenarien mit verschiedenen Strompreisen durchrechnen.
Noch im Jahr 2021 meinte die Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen, dass Batteriespeicher „eher unwirtschaftlich“ seien. Inzwischen geht sie jedoch davon aus, dass sich ein Speicher oftmals auch finanziell lohnt. Allerdings sei bei Berechnungen auf realistische Annahmen zu achten:
Mit einem Stromspeicher lässt sich auch gezielt günstiger Strom aus dem öffentlichen Netz speichern. Möglich ist das mit dynamischen oder flexiblen Stromtarifen. Allerdings rechnet sich das bisher eher selten; am ehesten noch mit einem sehr günstigen und großen Stromspeicher und einer eher kleinen Photovoltaikanlage, eventuell auch in Kombination mit Elektroauto und/oder Wärmepumpe. Auch hier sollten Sie also genau nachrechnen (lassen).
Für Stromspeicher gibt es verschiedene Zuschüsse von Ländern, Kommunen und Energieversorger*innen. Berlin zahlt zum Beispiel 300 Euro pro nutzbarer Kilowattstunde (kWh). Welche Zuschüsse in Ihrer Region verfügbar sind, zeigt Ihnen der FördermittelCheck. Weitere Informationen zu Förderprogrammen für Stromspeicher finden Sie außerdem in der Liste mit aktuellen Fördermitteln für Photovoltaikspeicher.
Eine weitere Form der Förderung für Photovoltaik-Stromspeicher ist ein zinsgünstiger Kredit der KfW Nummer 270 (Erneuerbare Energien – Standard). Damit wird auch das Nachrüsten gefördert. In Baden-Württemberg gibt es ebenfalls günstige Kredite für Stromspeicher. Einen Tilgungszuschuss zahlt die KfW nicht mehr. Das entsprechende Förderprogramm mit der Nummer 275 (Erneuerbare Energien – Speicher) wurde eingestellt.
Seit dem 1. Januar 2023 sind Stromspeicher für Photovoltaik außerdem von der Umsatzsteuer in Höhe von 19 Prozent befreit.
Zum FördermittelCheckIn anderen Ländern beziehungsweise Kommunen gibt es dagegen nur kleinere pauschale Zuschüsse von zum Beispiel 500 Euro. Die lassen sich jedoch häufig mit weiteren Zuschüssen von Energieversorgern oder vergünstigten Krediten kombinieren.
Für ein durchschnittliches Einfamilienhaus sollte ein Photovoltaik-Stromspeicher zwischen 4 und 8 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom aufnehmen können. Ein solcher Speicher hat ungefähr die Größe eines Kühlschranks, sodass er im Haus problemlos aufgestellt werden kann. Für ein Zwei- oder Mehrfamilienhaus sind meist entsprechend größere Speicher sinnvoll; kleinere eher nur für Balkonkraftwerke.
Die Energie, die eine Batterie speichern kann, wird als Energieinhalt oder Speicherkapazität bezeichnet. Stromspeicher in Wohngebäuden werden nach ihrer Speicherkapazität in Kilowattstunden ausgelegt und müssen den Strombedarf im Haus decken, auch wenn keine Sonne scheint.
Neben dem Energieinhalt kann aber auch die Leistung eines Speichers in Kilowatt (kW) wichtig sein. Gibt es leistungsstarke Stromverbraucher im Gebäude, muss die Leistung zu ihnen passen. Das ist zum Beispiel wichtig, falls ein Elektroauto aus der Batterie im Haus geladen werden soll. Elektroautos fordern manchmal kurzfristig hohe Ströme ab. Auch Stromspeicher für Photovoltaik mit Notstromfunktion brauchen ausreichend Leistung, um einen Netzausfall zu überbrücken und mehrere Geräte gleichzeitig mit Strom zu versorgen.
Die optimale Größe des Stromspeichers hängt vom Stromverbrauch im Gebäude und von der Leistung der Photovoltaikanlage ab. Als Faustregel gilt: Pro 1.000 Kilowattstunden Stromverbrauch sollte
Die Leistung der Photovoltaikanlage kann tendenziell höher gewählt werden und die Kapazität des Stromspeichers tendenziell niedriger. Das liegt daran, dass die meisten Haushalte ihren Speicher nur für den Strom verwenden, den sie abends und nachts verbrauchen. Die Photovoltaik wiederum sollte auch abends noch genug Strom liefern, wenn sie nur noch in Teilleistung läuft.
Beispiel: Ein 4-Personen-Haushalt hat einen jährlichen Stromverbrauch von 5.100 Kilowattstunden. Dann sollte der Speicher 4 bis 5 Kilowattstunden nutzbare Speicherkapazität aufweisen. Die Photovoltaikanlage sollte 5 bis 8 Kilowattpeak (kWp) Nennleistung haben.
Wichtig ist die richtige Größe des Stromspeichers auch für dessen Lebensdauer. Ist er zu klein, wird er zu schnell und zu tief entladen. Ist er zu groß, wird er nie vollständig beladen und entladen. Beides ist schlecht für die Lebensdauer.
Wenn Sie einen Stromspeicher für Photovoltaik kaufen, entscheiden einige Details über Qualität und Wirtschaftlichkeit:
Effiziente Lithiumspeicher zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass beim Einspeichern und Ausspeichern wenig Energie verlorengeht:
Wie jedes andere Elektrogerät braucht auch ein Batteriespeicher Strom, wenn er im Standby läuft. Die Leistungsaufnahme für den Standby im entladenen Zustand sollte höchstens 2 bis 6 Watt betragen. Im vollgeladenen Zustand verbrauchen die besten Solarbatterien laut Stromspeicher-Inspektion der HTW Berlin nur 0 bis 1 Watt im Standby.
Im realen Betrieb kommt es zwingend zu vorübergehenden, unerwünschten Abweichungen von der Soll-Batterieleistung. Die Folge ist ein unerwünschter Energieaustausch zwischen Speichersystem und Stromnetz. Um diese Abweichungen möglichst gering zu halten, sollte die sogenannte Einschwingzeit unter 2 Sekunden betragen und die stationären Regelungsabweichungen unter 6 Watt.
Die Werte sollten aus den Datenblättern der Hersteller ersichtlich sein. Falls nicht, fragen Sie vor dem Kauf eines Photovoltaikspeichers gezielt danach – oder noch besser: Nutzen Sie unabhängige Testergebnisse wie die der Stromspeicher-Inspektion.
Einen unabhängigen und ausführlichen Test für Photovoltaik-Speicher bietet die Stromspeicher-Inspektion. Die Berliner Hochschule HTW veröffentlicht sie seit 2018 in jedem Frühjahr. Unter der Mitarbeit des Dozenten Prof. Dr. Volker Quaschning haben sich an der Stromspeicher-Inspektion 2024 insgesamt 14 Hersteller beteiligt und Labormessdaten von 20 Speichersystemen beigesteuert.
Die Forscher*innen bewerten Kombinationen aus Stromspeichern und Wechselrichtern anhand verschiedener Effizienzkategorien wie Wirkungsgrad und Standby-Verbrauch. Daraus errechnen sie Effizienzklassen von A bis G für zwei Anwendungsfälle:
Insgesamt erreichten bei dem Stromspeicher-Test 2024 16 von 20 Speichersystemen die als „sehr gut“ bewerteten Kategorien A und B. Als Testsieger wurden ausgezeichnet:
Trotz der geringen Anzahl untersuchter Speichersysteme gibt es große Unterschiede, wie ausgewählte Bestwerte und Tiefstwerte zeigen:
Die 55-seitige Studie zum Stromspeicher-Test (PDF) enthält viele weitere Details und Tipps zur Auswahl.
Bei der Lebensdauer eines Stromspeichers ist der sogenannte Zyklus entscheidend, also die einmalige Beladung und Entladung. Grundsätzlich gilt: Pro Sonnentag wird mit einem Zyklus gerechnet, in einem Jahr mit etwa 150 bis 230 Zyklen.
Richtwerte sind mindestens zehn Jahre Lebensdauer bei einem Lithium- und sieben bis zehn Jahre bei einem Bleispeicher – auch wenn rechnerisch mehr möglich ist. Moderne Speicher erreichen in der Regel noch mehr Ladezyklen und ermöglichen so eine Lebensdauer von über 20 Jahren.
Auf den Datenblättern der Photovoltaik-Stromspeicher stehen die Zyklenzahlen als theoretisch erreichbarer Wert. Oft werden sie den Garantieleistungen der Hersteller zugrunde gelegt. Den Alterungszustand einer Batterie nennt man „State of Health“ (SoH).
Wenn bereits eine Photovoltaikanlage vorhanden ist, lässt sich ein Stromspeicher nachrüsten. Speicher lassen sich fast überall und zu jeder Zeit nachrüsten. Unter Umständen sind jedoch umfangreiche Anpassungen an der Hauselektrik sowie deren Absicherung notwendig. Auch deswegen ist das Nachrüsten eines Stromspeichers ein Fall für Fachleute.
Ob sich eine Nachrüstung lohnt, hängt vor allem vom Alter der Photovoltaikanlage ab:
Achten Sie beim Kauf darauf, dass der Speicher zu Ihrer Photovoltaikanlage passt: Beim Nachrüsten kommen meist AC-Speicher zum Einsatz. Bei DC-Speichern sind vorhandene Wechselrichter in der Regel auszutauschen oder durch Hybridwechselrichter zu ersetzen. Fördermittel für die Stromspeicher-Nachrüstung sind ebenfalls zu haben.
Es muss nicht immer ein eigener Stromspeicher. sein. Um den Eigenverbrauch zu steigern oder Strom beziehungsweise Energie zu speichern, lassen sich auch Stromspeicher-Alternativen nutzen.
Wichtig für die Auslegung und Installation von Stromspeichern für Photovoltaik sind die erhöhten Anforderungen an Sicherheit und Brandschutz. Die Installation sollten Sie wie bei allen größeren elektrischen Systemen Fachleuten überlassen. Teilweise werden die Speicher dreiphasig mit 400 Volt an das Stromnetz angeschlossen.
Stromspeicher mit Lithiumzellen mögen es kühl: bis maximal 25 Grad Celsius. Je wärmer der Aufstellort der Batterie, desto schneller altern sie. Bei Minusgraden sinkt die Ladeleistung der Lithiumbatterien. Bleibatterien sind robuster, was den Aufstellort betrifft.
In jedem Falle sollte der Stromspeicher leicht zugänglich sein, etwa für Zwecke der Kontrolle und Wartung. Er sollte außerdem einen Freischalter haben, ähnlich wie bei der Photovoltaik. Sollte es im Haus einen Brand geben, können die Löschkräfte der Feuerwehr das System damit schnell vom Hausnetz trennen.
Speicher für Photovoltaik mit Batterien aus Lithium oder auch Blei sind ebenso wie die Photovoltaik Gleichspannungssysteme. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom (DC) aus dem Speicher in Wechselstrom (AC) für Haushaltsgeräte um.
Die geringsten Verluste haben Stromspeicher, wenn der Sonnenstrom direkt in die Batterie fließt und erst danach über den Wechselrichter in das Hausnetz. Das ist meist bei Neuinstallationen von Solaranlagen mit Speicher der Fall. Bei der Nachrüstung einer vorhandenen Photovoltaikanlage wird in der Regel ein separater Batterie-Wechselrichter installiert.
Lithiumspeicher werden unter Umständen mit 300 oder 500 Volt geladen. Allerdings sind solche Systeme und die Anschlüsse entsprechend gesichert.
Bleispeicher mit Flüssigsäure brauchen eine Entgasung, die ins Freie führt. Das ist wichtig, weil sie Wasserstoff abgeben, der sich entzünden kann. Wichtig ist die regelmäßige Durchsicht, üblicherweise einmal im Jahr. Sie kostet etwa 100 bis 200 Euro.
Lithiumbatterien enthalten Lösungsmittel, die bei Überhitzung ausgasen. Heiß werden die Lithiumspeicher, wenn sie zu tief entladen werden oder wenn sich ein Kurzschluss in der Speicherzelle ausbildet. Bevor die Zellen zu tief entladen, schaltet die Batterie jedoch automatisch ab.
Versagt die Sicherheitssteuerung der Batterie, bilden die betroffenen Zellen eine Gasfackel aus, so wie bei überhitzenden Smartphone-Batterien. Die Lithiumzellen sind deshalb durch druckfeste Metallgehäuse gesichert. Außerdem muss der Speicher im Brandfall über einen Sicherheitsfreischalter von außen abschaltbar sein.
Laut einer Fraunhofer-Studie aus dem Jahr 2019 wurden bei damals 130.000 installierten Stromspeichern nur 10 Brände registriert.
Das PV-Speicherprotokoll gehört unbedingt zur Dokumentation einer Photovoltaikanlage. Die darin festgehaltenen Werte beschreiben den technischen Zustand der Anlage bei der Inbetriebnahme. Sollte es später Probleme geben, lässt sich mit den Werten aus dem Speicherprotokoll der Fehler schneller finden. Auch Versicherungen legen Wert auf das Protokoll. Denn es weist nach, dass der Installationsbetrieb die Photovoltaikanlage nach dem Stand der Technik eingebaut hat.
Vorgänger des PV-Speicherprotokolls war bis 2020 der PV-Speicherpass. Für den Fall, dass ein Speicher zusammen mit einer Photovoltaikanlage installiert wird, gibt es das PV-Kombiprotokoll.
