Stromspeicher nachrüsten bei bestehender PV-Anlage

Betreiber von Photovoltaikanlagen können ihren Solarstrom meist nur zu 20 bis 30 Prozent selbst nutzen. Tagsüber wenn die Sonne scheint, ist der Verbrauch in der Regel nicht allzu hoch. Abends und nachts steigt der Bedarf aber der Solarertrag ist gering. Mit einem Batteriespeicher lässt sich das ändern. Der Stromspeicher muss nicht zwangsläufig mit der PV-Anlage angeschafft werden, die meisten Akkus lassen sich auch nachrüsten.

Wann lohnt es sich, über die Nachrüstung eines Stromspeichers nachzudenken?

Ohne Energiemanagement und Solarspeicher verbraucht ein Haushalt weniger als ein Drittel vom selbst produzierten PV-Strom. Mehr als zwei Drittel des Stroms werden ins Netz eingespeist und mit der Einspeisevergütung mittlerweile nur noch dürftig entlohnt. Der staatlich garantierte Vergütungssatz liegt für neu angemeldete Solaranlagen aktuell bei 8,11 Cent / kWh (Stand Februar 2024).

Strom, der aus dem Netz zugekauft werden muss, kostet ca. 35 Cent/kWh . Jede gespeicherte Kilowattstunde Strom bringt somit eine Ersparnis von über 20 Cent. Hat die Photovoltaikanlage eine Größe von 6 kWp, produziert sie im Jahr ca. 6.000 kWh Strom. Bisher konnten davon ca. 1.500 verbraucht werden. Theoretisch ließe sich der gesamte Reststrom speichern, doch in der Praxis ist das meist nicht wirtschaftlich. Als Faustregel gilt, dass sich mit einem wirtschaftlich arbeitenden Speicher der Eigenverbrauch auf 50 bis 80 Prozent steigern lässt. Daraus und aus der Annahme eines jährlichen Stromverbrauchs des Haushaltes von 5.000 kWh ergibt sich folgende Abschätzung:

Das Beispiel zeigt, dass der Haushalt ohne Stromspeicher 860 Euro Stromkosten im Jahr hat, der Haushalt mit einer Eigenversorgungsquote von 50 % nur noch 447 Euro. Im Jahr ließen sich so also durch Einsatz des Speichers über 400 Euro einsparen. Im Fall drei ist der Speicher sogar etwas überdimensioniert, da mehr gespeichert als verbraucht wird. Da die Gestehungskosten für den Photovoltaik-Strom für alle drei Fälle gleich groß sind, entscheiden nur die Speichergröße und sein Preis darüber, ob sich die Nachrüstung lohnt.

Tendenziell schlechter fällt die Bilanz für ältere Anlagen aus, die noch größere Vergütungssätze erhalten und deutlich mehr Einnahmen aus der Einspeisevergütung erzielen können. Damit verringert sich das Einsparpotential durch einen Stromspeicher. Für ausgeförderte Solaranlagen, sogenannte Post-EEG-Anlagen, die nur noch einen sehr geringen Marktpreis von knapp 4 Cent pro Kilowattstunde erzielen können, ist die Nachrüstung mit einem Speicher eine sinnvolle Alternative. Limitierender Faktor ist hier die Größe der Anlage: Liefert die nicht ausreichend Strom zum Speichern, lohnt die Investition in den Akku nicht.

Wie groß sollte der Speicher ausgelegt werden?

Die richtige Dimensionierung des Stromspeichers ist – unabhängig davon, ob er mit der Anlage installiert oder nachgerüstet wird – der zentrale Aspekt bei der Frage nach einem wirtschaftlichen Speicherbetrieb. Die Kosten für einen Batteriespeicher liegen grob geschätzt bei 1.000 Euro pro kWh Speicherkapazität. Wird der Speicher zu klein bemessen, bleibt der Eigenverbrauch niedrig und das Sparpotential wird nicht ausgeschöpft. Ist der Akku zu groß, wird teuer Speicherkapazität erkauft, die nicht wirklich benötigt wird. Das Ziel der Dimensionierung sollte also nicht eine vollständige Autarkie, d.h. eine Eigenverbrauchsquote von 100 % sein, sondern nur eine optimale Größe, die Autarkiegrad und Wirtschaftlichkeit ausbalanciert. Als Faustformel gilt hier, dass pro kWp der Anlage etwa eine Kilowattstunde Speicherkapazität angesetzt werden sollte. Damit lässt sich der Eigenverbrauchsanteil auf ca. 50 - 60 % steigern.

Einfluss auf die Auslegung des Stromspeichers hat nicht nur die Größe der PV-Anlage, sondern auch das Verbrauchsverhalten. Ein Haushalt, der vor allem in den Abend- und Nachtstunden viel Strom verbraucht, benötigt einen größeren Speicher als ein Haushalt, der tagsüber seinen Spitzenverbrauch realisiert. 

Lohnt es sich, die PV-Anlage zu vergrößern?

Gerade in der Anfangszeit der Photovoltaik wurden von privaten Anwendern hauptsächlich Solaranlagen mit wenigen kWp gebaut. Grund waren die hohen Kosten und die geringere Leistung der Module. Solch eine Altanlage mit einem Stromspeicher nachzurüsten, lohnt sich im Allgemeinen nicht, da nicht genügend Strom zum Speichern zur Verfügung steht. Angesichts der Tatsache, dass der Strombedarf in den nächsten Jahren jedoch steigt und die Kosten für Netzstrom mit ziemlicher Sicherheit auch nicht geringer werden, stellen die Erweiterung der bestehenden oder eine neue, leistungsstärkere Photovoltaikanlage eine sinnvolle Option dar. Grundsätzlich gilt es dabei zu beachten, dass Erweiterung oder Neubau zu einer Neubewertung der Anlage führen. Das heißt, die ältere, höhere Einspeisevergütung wird nur für die Bestandsanlage gezahlt. Das Anrecht auf den hohen Vergütungssatz gilt nicht für neue, zusätzliche oder ausgetauschte Module. Eine Veränderung will also wohlüberlegt sein. Eventuell ist es sinnvoller zu warten, bis die EEG-Förderung ausläuft, bevor über eine Neuanlage und den Kauf eines Stromspeichers nachgedacht wird. Steht noch genügend Platz auf dem Dach zur Verfügung, spricht nichts gegen eine Erweiterung der PV-Anlage und die Nachrüstung mit einem Batteriespeicher. 

Welche Speicher-Systeme eignen sich besonders gut zum Nachrüsten der PV-Anlage?

Aus technischer Sicht kann im Prinzip jede Photovoltaikanlage mit jedem Batteriespeicher kombiniert werden. Was bei der Neuinstallation problemlos gelingt, stellt sich bei Nachrüstung jedoch etwas komplizierter dar. Hier kommt es darauf an, ob es sich um einen AC-seitig oder DC-seitig zu installierenden Speicher handelt. AC-seitig bedeutet, dass der Speicher hinter dem Wechselrichter der PV-Anlage angeschlossen wird (das heißt, der Gleichstrom aus der PV-Anlage wurde bereits in Wechselstrom, engl. AC, umgewandelt).  DC-seitig eingebundene Speicher befinden sich vor dem Wechselrichter der PV-Anlage, werden also von der Anlage direkt versorgt.

Speicher und Wechselrichter

Eine Batterie kann immer nur mit Gleichstrom geladen werden. Bei AC-seitiger Einbindung ist also eine  erneute Umwandlung durch einen Wechselrichter erforderlich. Damit der gespeicherte Strom genutzt werden kann, muss er wieder in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese doppelte Umwandlung beim AC-Speicher geht mit höheren Verlusten im Vergleich zum DC-Speicher einher. 

Wird der Speicher AC-seitig eingebunden – also nach dem Wechselrichter der PV-Anlage - bedeutet das, dass er über einen eigenen, internen Wechselrichter verfügen muss (auch als Batterie-Wechselrichter bezeichnet). Bei DC-seitiger Einbindung ist das nicht notwendig – der Speicher befindet sich vor dem Wechselrichter der Anlage (dem PV-Wechselrichter) und kann auf diesen zugreifen. Der muss aber auch für die zusätzliche Last ausgelegt sein. Das führt bei Nachrüstung häufig dazu, dass der Wechselrichter ausgetauscht werden muss, was zusätzliche Kosten verursacht. Deshalb lässt sich die PV-Anlage leichter mit einem AC-Speicher nachrüsten und die AC-seitig eingebundenen Produkte werden häufig empfohlen, trotz der höheren Umwandlungsverluste.

Eine alternative Lösung bieten sogenannte Hybrid-Wechselrichter, die Solarstrom mit Hilfe einer internen oder externen Batterie zwischenspeichern können. Das heißt, hier sind PV- und Batterie-Wechselrichter in einem Gerät vereint. Das erleichtert auch das Nachrüsten mit einem DC-seitig eingebauten Speicher. Unterschieden wird zwischen ein- und dreiphasigen Hybrid-Wechselrichtern, wobei letztere besonders sinnvoll sind, wenn über die PV-Anlage z.B. ein Elektroauto geladen werden soll. 

Stromspeicher für den Heimbedarf gibt es seit Beginn der 2010er Jahre. Mittlerweile ist die Solarbatterie auf dem Massenmarkt angekommen – 2018 lag der Umsatz für den Heimspeichermarkt bei 1,3 Milliarden Euro. Da die Hochleistungs-Akkus die Nutzung volatiler erneuerbaren Energien wie der Photovoltaik attraktiver machen, gibt es Förderprogramme für Stromspeicher. Das bundesweite Förderprogramm 275 der KfW wurde jedoch bereits Ende 2018 wieder eingestellt, die Förderung über das Programm 270 (Erneuerbare Energien – Standard) ist aber noch möglich. Den KfW-Kredit gibt es für Stromspeicher, die mit einer neuen Photovoltaik-Anlage angeschafft werden ebenso wie für die Nachrüstung.

Der überwiegende Teil der Stromspeicherförderung wurde durch die Bundesländer aber auch durch Kommunen realisiert, mittlerweile sind viele Programme eingestellt. Auch gab es regionale Unterschiede: Während zum Beispiel in Sachsen die Nachrüstung bestehender Photovoltaikanlagen mit einem Stromspeicher gefördert wurde, war sie in Rheinland-Pfalz ausgeschlossen. Auch die Höhe der Förderung unterschied sich zum Teil erheblich. Bei der Förderung von Batteriespeichern ist zudem zu beachten, dass die Fördersummen häufig schnell ausgeschöpft sind und das Programm dann auf Eis gelegt oder eingestellt wird. Ganz allgemein ist festzustellen, dass es heute nur noch wenig Förderangebote für die Batteriespeicher gibt.

Gibt es Alternativen zur Nachrüstung der PV-Anlage mit einem Stromspeicher?

Die Anschaffungskosten für einen Stromspeicher sind alles andere als gering und es dauert einige Zeit, bis der Akku sich amortisiert. Wirtschaftlich kann es daher sinnvoller sein, auf andere Art den Eigenverbrauch zu erhöhen. So lässt sich zum Beispiel eine Wallbox mit Solarstrom versorgen, über die ein Elektroauto geladen werden kann. Auch die Speisung einer Wärmepumpe zur Heizungsunterstützung oder zur Warmwasserbereitung ist denkbar. Mit dem geringsten finanziellen Aufwand verbunden ist die Einführung eines Energiemanagements. Über die zentrale Kontroll- und Steuereinheit lassen sich Verbraucher dann schalten, wenn Solarstrom im Überschuss vorhanden ist. Anwendungsfälle sind der Betrieb einer Poolpumpe oder das Zuschalten eines elektrischen Warmwasserspeichers (Boiler).