Stromspeicher: Passende Batteriespeicher zur Solaranlage finden

Ein Stromspeicher zeichnet sich dadurch aus, dass er erzeugten Strom speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeben kann. Wie genau das geschieht, dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten, weshalb es viele Arten von Stromspeichern gibt.

Stromspeicher für PV-Strom, auch als Solarspeicher bezeichnet, sind technisch betrachtet in der Regel große Akkumulatoren. Sie speichern elektrische in Form von chemischer Energie. Gelegentlich werden sie auch als Batteriespeicher oder Solarbatterien bezeichnet. Das ist nicht ganz korrekt, denn ursprünglich wurden ausschließlich nicht wiederaufladbare Speicher elektrischer Energie als Batterien bezeichnet („Primärzellen“ oder „Primärelemente“). Im Gegensatz dazu sind Akkumulatoren wiederaufladbare Speicher („Sekundärzellen“ oder „Sekundärelemente“). Mittlerweile haben sich diese Unterscheidungen jedoch sprachlich verwischt. Prominentestes Beispiel ist die „Autobatterie“, die tatsächlich einen Blei-Akku darstellt.

Als Ergänzung zu Photovoltaikanlagen gewinnen Stromspeicher in letzter Zeit an Bedeutung. Zum einen streben die Nutzer nach größerer Unabhängigkeit, zum anderen lohnt sich der Einsatz eines Solarspeichers auch wirtschaftlich immer mehr.

Die Höhe der Einspeisevergütung für Solarstrom liegt schon seit Jahren unter dem Strompreis. Für Betreiber privater Photovoltaikanlagen ist es seitdem rechnerisch günstiger, den Solarstrom selbst zu verbrauchen, anstatt ihn in das öffentliche Netz einzuspeisen. Lange Zeit waren die Preise für Stromspeicher jedoch zu hoch, als dass sich solch eine Investition rentiert hätte.

In den vergangenen Jahren ist die Nachfrage nach Stromspeichern für den privaten Gebrauch deutlich gestiegen, wie die Installationszahlen zeigen. Das Marktforschungsinstitut EuPD Research spricht von 106.000 neuen Photovoltaik-Heimspeichern im Jahr 2020. Drei Jahre zuvor belief sich der Zubau noch auf 37.500 Geräte. Das entspricht fast einer Verdreifachung des Marktes für Batteriespeicher. Hauptgründe für diesen Trend sind der Wunsch nach niedrigeren Stromrechnungen und Unabhängigkeit sowie deutlich sinkende Preise der Solarspeicher.

Batterien und Akkumulatoren werden seit langem in allen Bereichen des Lebens genutzt, von kleinen Stromspeichern in digitalen Endgeräten bis hin zu großen Stromspeichern für ganze Quartiere. Es ist also nicht verwunderlich, dass es auch eine Vielzahl von Akkus gibt, die zur Speicherung von Solarstrom genutzt werden.  Wir stellen Ihnen hier die gängigsten Stromspeicher vor. Mehr zu den Arten von Stromspeichern erfahren Sie hier.

Die Zahl der in Deutschland installierten PV-Anlagen hat sich von 2018 bis 2022 vervierfacht - derzeit sind es etwa zwei von drei Anlagen, die mit Speicher gekauft werden. Allein 2022 wurden über 50 % mehr Heimspeicher installiert als im Vorjahr.  Ca. 630.000 Haushalte und 10.00 Unternehmen verfügen bereits über einen Speicher (Quelle).

Lithium-Ionen-Akkus haben in Deutschland einen Marktanteil von knapp 70 Prozent (Stand 2022), Tendenz steigend. So waren im Jahr 2022 von den installierten 200.000 installierten Heimspeichern 98 % Lithium-Ionen-Akkus (Quelle).

Stromspeicher bestehen im Allgemeinen nicht aus einer einzelnen Batteriezelle, sondern aus einer Vielzahl an Zellen, die zusammengeschaltet sind. Damit der Speicher störungsfrei arbeiten kann, benötigt er ein Batteriemanagementsystem (BMS), das die einzelnen Zellen überwacht und für einen gleichmäßigen Ladezustand sorgt. Sollten einzelne Batteriezellen zu überhitzen drohen, schaltet das BMS den Stromspeicher ab. Zudem bestimmt es die Ladestrategie des Speichers.

Viele aktuelle Stromspeicher zeichnen sich durch einen modularen Aufbau aus, das heißt, die Steuereinheit mit dem Batteriemanagementsystem befindet sich in einer Einheit des Speichers. Die Batteriezellen, also die eigentlichen Speichereinheiten, sind in separaten Einheiten untergebracht. Die Vorteile des modularen Aufbaus liegen auf der Hand: Die Steuereinheit lässt sich innerhalb eines bestimmten Rahmens mit einer beliebigen Anzahl an Speichereinheiten kombinieren und so auf die Bedürfnisse der Anwender zuschneiden. Im Falle eines Defektes können zudem einzelne Module ausgetauscht werden, ohne den kompletten Stromspeicher ersetzen zu müssen.

Ein Teil der PV-Batteriespeicher verfügt außerdem über zusätzliche Module bzw. Bauteile, mit denen sich eine Notstromfunktion realisieren lässt. Bei der Kombination mit einer Photovoltaikanlage spielt dabei die sogenannte "Schwarzstartfähigkeit" an. Das bedeutet, dass der Speicher autark nach einem Stromausfall wieder hochfahren kann, um selbst Energie zu liefern oder um den Wechselrichter der Anlage mit Strom zu versorgen. Denn ohne den kann auch bei Sonnenschein der Strom aus der Photovoltaikanlage nicht genutzt werden.

Grundsätzlich wird bei Stromspeichern zwischen einer AC- und einer DC-seitigen Installation unterschieden. Bei der DC-seitigen Einbindung ist der Solarspeicher direkt an die PV-Anlage angeschlossen und kann den Gleichstrom aus den Modulen direkt speichern. Bei der AC-seitigen Einbindung  ist der Stromspeicher hinter dem Wechselrichter angeordnet. Der PV-Wechselrichter liefert Wechselstrom, der dann durch einen Batteriewechselrichter wieder in Gleichstrom umgewandelt wird, damit die Energie gespeichert werden kann. 
Selbstverständlich kommt auch der DC-seitige Stromspeicher nicht ohne Wechselrichter aus, denn die Haushaltsgeräte benötigen 220 V-Wechselstrom. Für diese Umwandlung von gespeichertem Gleichstrom in Wechselstrom greift der Speicher auf den PV-Wechselrichter zu. 

Vor- und Nachteile von AC- und DC-Speichern

DC-seitig installierte Solarspeicher scheinen auf den ersten Blick die bessere Wahl zu sein, denn zwischen PV-Anlage, Speicher und Verbrauchern im Haushalt sind zwei Umwandlungen weniger notwendig, was einen höheren Systemwirkungsgrad zur Folge hat. Der DC-Speicher benötigt somit keinen eigenen Batteriewechselrichter. In der Regel ist für seine Installation auch weniger Platz erforderlich und der Aufwand ist geringer.

Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass der Wechselrichter an die Leistung von Batteriespeicher und  PV-Anlage angepasst werden muss, weshalb er sich tendenziell eher für neue Photovoltaikanlagen eignet. Zudem begrenzt die Leistung des PV-Wechselrichters die Leistung von Anlage und Solarspeicher, da er beide bedienen muss.

Der große Vorteil der AC-seitig eingebundenen Batteriespeicher liegt in ihrer großen Flexibilität. Sie sind unabhängig von der Leistung der PV-Anlage und vom PV-Wechselrichter und ermöglichen beliebige Speicherkapazitäten. Das macht sie insbesondere für die Nachrüstung einer bestehenden Anlage interessant. AC-Speicher können zudem problemlos auch Netzstrom speichern. Das kann sinnvoll sein, wenn sehr günstige Tarife verfügbar sind.

Ein- oder dreiphasiger Stromspeicher - was ist  besser?

Ein weiterer Unterschied ist der Netzanschluss des Speichersystems. Grundsätzlich darf man in Deutschland Leistung bis zu 4,6 kW einphasig ins Hausnetz einspeisen. Für größere Leistungen ist ein dreiphasiges System empfehlenswert und bei über 13,8 kW auch notwendig. Beide Varianten haben jedoch keinerlei Nachteile bei Regelung und Abrechnung. Unabhängig vom Netzanschluss des Speichers erfolgt die Messung der Energieflüsse am Solarspeicher dreiphasig. Dazu wird vom Fachbetrieb ein kleiner Zähler in der Hausverteilung installiert.

Der in Photovoltaikanlagen erzeugte Strom wird zunächst für den aktuellen Verbrauch genutzt. Das heißt, aktive Stromverbraucher wie ein Kühlschrank oder die Beleuchtung werden mit dem vorhandenen Strom betrieben. Steht jedoch mehr Strom als benötigt zur Verfügung, fließt der überschüssige Solarstrom in den Speicher und dieser wird aufgeladen. Erst wenn dieser voll ist, wird Strom ins Netz eingespeist.

Ist der Bedarf an Strom tagsüber oder in den Abendstunden höher als die von der Photovoltaikanlage aktuell produzierte Menge Solarstrom, stellt der Batteriespeicher die Differenz zur Verfügung - egal ob er vollständig oder nur teilweise geladen ist. Erst wenn der gespeicherte Solarstrom nicht mehr ausreicht, wird zusätzlicher Netzstrom vom Energieversorger bezogen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Großteil der benötigten Strommenge, das heißt den Eigenverbrauch, mit dem durch die Photovoltaikanlage erzeugten Strom abzudecken.

Der zentrale Vorteil eines Stromspeichers in Kombination mit einer Photovoltaikanlage leuchtet sofort ein: Photovoltaikanlagen produzieren Solarstrom, der sofort genutzt werden muss. Dies ist selten effektiv, da der meiste Strom tagsüber erzeugt wird. In dieser Zeit ist der Strombedarf im Haushalt jedoch in der Regel eher gering. Dafür steigt der Bedarf in den Abendstunden deutlich an, das heißt dann, wenn der Solarstrom-Ertrag gering ist. Mit einem Batteriespeicher können Sie den tagsüber nicht benötigten Solarstrom dann nutzen, wenn Sie ihn wirklich brauchen.

Der Speicher erhöht somit Ihren Eigenverbrauch und senkt Ihre Stromkosten. Denn Sie müssen überschüssigen Strom nicht mehr ins Netz einspeisen, um ihn später wieder teuer zu kaufen. Stattdessen setzen Sie Ihren eigenen Strom ein und machen sich so unabhängiger vom Energieversorger.

Eine Vielzahl von Produkten macht den Batteriespeicher-Vergleich nicht nur für Laien zu einer Herausforderung. Um einzelne Modelle miteinander vergleichen zu können, sollten Sie daher einige wichtige Begriffe kennen:

Die wirtschaftlich optimale Speichergröße bzw. Speicherkapazität hängt vom Stromverbrauch, der Leistung der Photovoltaikanlage aber auch von der Entwicklung des Strompreises ab. Exakt bestimmen lässt sich diese Größe also nicht, nur abschätzen.

Die Speichergröße muss in erster Linie zum jeweiligen Bedarf passen. Grundlegend sollte der Speicher groß genug sein, einen Haushalt vom Abend bis zum nächsten Morgen mit Solarstrom zu versorgen und so einen möglichst hohen Eigenverbrauch am selbst erzeugten Solarstrom zu garantieren. Das „Lastprofil“, also wann Sie wie viel Strom verbrauchen, spielt dabei eine entscheidende Rolle. Fallen die Verbrauchsspitzen zeitlich mit einer geringen PV-Strom-Produktion zusammen, also vor allem morgens und abends, muss der Speicher größer ausfallen.

Wie viel Strom für den Verbrauch und zum Speichern zur Verfügung steht, wird wesentlich von der Größe der PV-Anlage bestimmt. Umso größer der Solarertrag ist, umso größer sollte auch der Stromspeicher dimensioniert werden, um möglichst viel vom überschüssigen Solarstrom zu speichern.

Dabei sollten Sie unbedingt den Eigenverbrauchsanteil im Auge behalten. Da es besonders lukrativ ist, den Bezug von teurem Netzstrom zu reduzieren, ist ein hoher Eigenverbrauchsanteil zentral für eine Betrachtung der Wirtschaftlichkeit des Stromspeichers. Der Autarkiegrad hingegen gibt nur an, wie viel Prozent des jährlichen Strombedarfs durch eigenen umweltfreundlichen Solarstrom gedeckt werden kann. Allerdings sagt diese Kennzahl nichts über die Kosten dieser Autarkie aus.

Als Faustregel gilt:

Die nutzbare Speicherkapazität sollte ungefähr 1 kWh pro 1.000 kWh Stromverbrauch im Jahr betragen. Für einen durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalt mit einem Jahresstromverbrauch von ca. 4.500 Kilowattstunden (kWh) ist eine Speicherkapazität von 4 bis 6 kWh also ausreichend und wirtschaftlich sinnvoll.

Eine ausführliche Betrachtung zur Auslegung eines PV-Speichers finden Sie hier.

Die Kosten für einen Solarspeicher sind von verschiedenen Faktoren abhängig, darunter von

• Art des Stromspeichers (Speichertechnologie) 
• Größe (Speicherkapazität)
• angestrebtem Autarkiegrad

Beim Neukauf einer Photovoltaikanlage lohnt sich die Investition in einen Stromspeicher vor allem dann, wenn Ihnen Unabhängigkeit wichtig ist. Der Speicher ermöglicht es Ihnen, einen Großteil des Solarstroms selbst zu verbrauchen, wodurch sich die Strommenge, die Sie vom Energieversorger beziehen, deutlich verringert. Voraussetzung ist, dass die Photovoltaikanlage groß genug ist und genügend Strom eingespeichert werden kann. Sind die Überschüsse nur gering, lohnt sich die Investition in den Speicher in der Regel nicht. Achten Sie beim Kauf deshalb auf ein optimal aufeinander abgestimmtes Komplettpaket von Photovoltaikanlage und Speicher.

Aufgrund der großen Preisunterschiede ist es ratsam, sich die technischen Daten bzw. Kennzahlen der verschiedenen zur Auswahl stehenden Produkte anzuschauen und abzuwägen, worauf Sie Wert legen. Anhand dieser Angaben können Sie die Liste der in Frage kommenden PV-Batteriespeicher einschränken und anschließend die Kosten vergleichen.

Die Kosten des gespeicherten Stromes werden bestimmt durch die Anschaffungskosten, die Kosten für Einbau und Montage des Speichers sowie durch die vergleichsweise geringen Betriebskosten. Rechnet man alle diese Kosten zusammen und teilt sie dann durch die Anzahl der gespeicherten kWh über die Lebensdauer, die sich anhand der Vollzyklenzahl schätzen lässt, ergibt das die zusätzlichen Speicherkosten für den Strom. Der Strompreis für gespeicherten Solarstrom ergibt sich aus der Summe der PV-Gestehungskosten (9-10 Cent) und diesen Zusatzkosten. Ein Großteil der am Markt erhältlichen Speichersysteme arbeitet erst durch Förderungen wirtschaftlich. Bei größeren Anlagen sollten auch steuerliche Aspekte berücksichtigt werden. 

Eine weitere Voraussetzung für eine hohe Wirtschaftlichkeit ist die optimale Auslegung des Speichers. Zusätzliche kWh an Speicherkapazität bedeuten zusätzliche Kosten. Allerdings gibt es auch Nutzer*innen die ihren Schwerpunkt auf Autarkie legen und in ein Speichersystem mit höherer Kapazität (und eine entsprechend große PV-Anlage) investieren. Bei entsprechender Auslegung müssen nur noch 10 bis 30 Prozent Strom  aus dem öffentlichen Netz dazugekauft werden, da im Winter die Solarerträge meist zu niedrig sind. In Kombination zum Beispiel mit einem Blockheizkraftwerk lässt sich diese Lücke schließen und vollständige Autarkie erreichen.

Bei der Entscheidung für einen Solarspeicher ist es sinnvoll, ein Auge auch auf zukünftige Entwicklungen zu haben. Ist bereits absehbar, dass sich die gesetzlichen Rahmenbedingungen zeitnah ändern oder Ihre Solaranlage aus einem anderen Grund weniger Profit abwirft, dann sollten Sie einen PV-Speicher nachrüsten.

So ist für Anlagen, die nach 2011 in Betrieb genommen wurden, die Nachrüstung mit einem Stromspeicher interessant. Seitdem liegt der Strompreis über der Einspeisevergütung, d.h. die Einspeisung von Strom in das öffentliche Stromnetz ist wirtschaftlich nicht sinnvoll. Bei früherer Inbetriebnahme sollte individuell geprüft werden, ob sich ein Stromspeicher lohnt.

Im Vorfeld des Speicherkaufs sollten Sie sich über Möglichkeiten zur Speicherförderung informieren. Aktuell bieten vor allem Bundesländer und Kommunen Förderprogramme an.

In der Vergangenheit wurde die Anschaffung eines Batteriespeichers von staatlicher Seite über das KfW-Förderprogramm „Erneuerbare Energien - Speicher (275)“ gefördert, das aber bereits zum 31.12.2018 eingestellt wurde. Unbeschadet davon haben Sie die Möglichkeit, einen Photovoltaik-Speicher über die KfW-Förderprogramme Erneuerbare Energien 270 sowie Energieeffizient Bauen - KfW 153 fördern zu lassen.

Ein Großteil der am Markt erhältlichen Stromspeicher lässt sich ohne weiteres in Bestandsanlagen integrieren. Allerdings sind nicht selten technische Veränderungen wie der Austausch des Wechselrichters notwendig, zu dem der PV-Batteriespeicher kompatibel sein muss. Bei Neuinstallationen sollte dies bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden.

Das teilweise enorme Gewicht und die Abmessungen mancher Stromspeicher haben einen hohen Installationsaufwand zur Folge. In der Regel sind mehrere Installateure mindestens einen Tag beschäftigt. Gut beraten sind Hausbesitzer*innen mit modular aufgebauten Speichern, die auch ein einzelner Installateur handhaben kann und die sich auch nachträglich an den jeweils aktuellen Bedarf anpassen lassen.

Übermäßiges Gewicht und ausufernde Dimensionen schränken zusätzlich die Möglichkeiten der Platzwahl ein. Denn Stromspeicher sollten in einem nicht zu warmen aber frostgeschützten und trockenen Raum aufgebaut werden. Gerade in älteren Gebäuden sind diese Bedingungen im Keller nicht immer gegeben. Und auch die Abstellkammer im Haus ist nicht immer geeignet, denn der Speicher sollte einen Mindestabstand zu Wänden (Wärmereflektion) und brennbaren Gegenständen von 1,50 Meter haben.

Wie bereits erwähnt, lohnt sich ein Stromspeicher nur dann, wenn die PV-Anlage genügend überschüssigen Solarstrom zur Verfügung stellt. Dann lässt sich der Eigenverbrauch mithilfe des Speichers sinnvoll gestalten und der Zukauf von teurem Netzstrom vermeiden.

Daneben spielten die Kosten für die Nachrüstung eine Rolle und ob sich diese zum Beispiel durch eine Förderung reduzieren lassen. Häufig werden Stromspeicher nur bezuschusst, wenn sie gleichzeitig mit der Photovoltaikanlage angeschafft werden.