Wie lässt sich ein PV Speicher nachrüsten? ☀ Autarq

PV-Speicher nachrüsten – wie geht das und wann ergibt das Sinn?

Wenn die Sonne untergeht, produziert die PV-Anlage keinen Strom mehr. (Foto: Bernd Sieker, flickr)

Endlich Selbstversorger:in werden beim Strom – diesen Traum machen die meisten PV-Lösungen auf Eigenheimen nicht wahr. Tagsüber produzieren sie den meisten Strom, während der Bedarf an Hausstrom am niedrigsten ist – und umgekehrt. Mit einem Speicher lässt sich mehr Solarstrom für den Eigenbedarf vorhalten und ein höherer Autarkiegrad erreichen. Aber lohnt es sich, einen Solarspeicher bzw. PV-Speicher nachzurüsten?

PV-Speicher nachrüsten – warum?

Rund 75 bis 80 Prozent des erzeugten Solarstroms auf Eigenheimen fließen ins öffentliche Netz. Wenn man dafür auch nur annähernd die Vergütung bekäme, die Verbraucher:innen selbst für eine Kilowattstunde (kWh) Strom zahlen müssen, wäre das eine lukrative Sache. Leider ist die Einspeisevergütung so stark gesunken, dass sie sich im Vergleich zum Selbstverbrauch kaum noch lohnt. Während die selbst erzeugte kWh Strom je nach Anlagenpreis und verfügbarer Förderungen 10 bis 14 Cent kostet, gibt es nur eine Einspeisevergütung von 8,6 Cent pro Kilowattstunde. Sie liegt damit unter dem Erzeugerpreis und stellt allenfalls eine minimale Kompensation dar. Dagegen schlägt eine zugekaufte Kilowattstunde mit rund 40 Cent zu Buche. Beim Blick auf diese Zahlen scheint ein Speicher eine hervorragende Idee zu sein. Derzeit erhältliche Speichermodelle lassen sich auch für bereits installierte Photovoltaiklösungen nachrüsten.

Obwohl auf den Kaufpreis keine Mehrwertsteuer erhoben wird, kosten Stromspeicher aktuell noch so viel, dass der auf die voraussichtliche Lebensdauer umgelegte Anschaffungspreis die Kosten für den selbst erzeugten Strom deutlich erhöht. Unterm Strich kann sich die Investition dennoch lohnen, wenn bestehende oder neue Fördermittel wie das KfW-Förderprogramm „Solarstrom für Elektroautos“ die Investitionssumme reduzieren. Die Nachfrage ist da: Die Mittel des Programms waren bereits am ersten Tag ausgeschöpft. Übrigens gibt es auch fürs Nachrüsten von PV-Speichern Förderungen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Speichergröße. Sie sollte optimal dimensioniert sein, damit möglichst viel Solarstrom für den Eigenverbrauch zur Verfügung steht. Und je länger ein Speicher in Betrieb ist, desto geringer fallen die Stromgestehungskosten aus.

Mit notstromfähigen PV-Speichern lassen sich PV-Anlagen mit Notstrom nachrüsten. Ohne diese Fähigkeit könnte der PV-Speicher während eines Stromausfalls nicht funktionieren; der Zugriff auf den gespeicherten Strom wäre unmöglich. Bei eingeschaltetem Notstromschalter kann der Speicher auf seine Stromreserve zugreifen. Ein Notstromschaltkreis sorgt dafür, dass nur notwendige Geräte Strom beziehen. So lassen sich auch längerfristige Stromausfälle überbrücken – allerdings nur, solange der Stromvorrat reicht. Denn die PV-Anlage ist während eines Stromausfalls außerstande, neuen Strom zu produzieren.

Wie ermittle ich, welche Speichergröße ich brauche?

Je mehr Strom ein Haushalt verbraucht, desto mehr Kapazität benötigt der Stromspeicher. Doch wie lässt sich die Speichergröße ermitteln? Meist ist eine Speicherkapazität von 1 kWh pro Kilowattpeak (kWp) Photovoltaik-Leistung ausreichend für einen Autarkiegrad von rund 60 Prozent. Mit entsprechendem Hintergrundwissen lässt sich die Speichergröße noch genauer auf den individuellen Bedarf anpassen. Wem das zu kompliziert ist, der sollte Solarteur:innen zurate ziehen.

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Je mehr Strom die PV-Anlage produziert, desto größer sollte der Speicher sein. Wie hier auf dem Dach des Kärntner Gemeindeamtes Fresach: Zur 21,75-Kilowatt-Anlage kommt eine Batteriespeicherkapazität von 22,08 kWh. (Foto: Naturpuur, Wikimedia commons)

Strombedarf

Zunächst muss man den Stromverbrauch des Haushalts kennen. Er lässt sich mit folgender Formel überschlagen:

Quadratmeter Wohnfläche * 9 kWh
+
Haushaltsgroßgeräte * 200 kWh
+
Anzahl der im Haushalt lebenden Personen * 200 kWh (sorgt Strom auch für die Warmwasserbereitung, erhöht sich der Pro-Kopf-Stromverbrauch von 200 kWh auf 550 kWh.)
=
Jährlicher Strombedarf des Haushalts

Grob gesagt beträgt der jährliche Stromverbrauch eines Einpersonenhaushalts 2.300 kWh und erhöht sich mit jeder weiteren Person um etwa 700 kWh. Am genauesten ist jedoch der Durchschnittswert des Stromverbrauchs der Vorjahre.

Verbrauchsverhalten

Wann wird der meiste Strom verbraucht? Arbeiten Familienmitglieder im Homeoffice, erhöht sich der Stromverbrauch und damit auch die Menge an selbst verbrauchtem PV-Strom. Meist laufen tagsüber aber nur ständige Verbraucher wie Kühlschränke. Dafür steigt der Strombedarf am frühen Morgen und Abend, wenn die PV-Anlage kaum Strom erzeugt. Je weniger Strom tagsüber selbst verbraucht wird und je mehr zu anderen Tageszeiten zugekauft werden muss, desto sinnvoller ist es, einen Photovoltaikspeicher nachrüsten zu lassen.

Leistung der Anlage

Der wichtigste Aspekt für die Dimensionierung des Speichers ist die Leistung der PV-Anlage. Ein großer Speicher ist bei einer Anlage mit geringer Leistung nutzlos. Umgekehrt erhöht sich die Wirtschaftlichkeit leistungsstarker PV-Lösungen durch einen PV-Speicher, der den tagsüber produzierten Strom zum Eigenverbrauch in den dunklen Stunden vorhält.

Ausrichtung der Anlage

Fast alle privaten PV-Lösungen befinden sich auf dem Dach. Ob Aufdachanlage oder Solardachziegel: Nach Westen und Osten ausgerichtete Anlagen produzieren morgens und abends viel Strom, sind also ideal für Bedarfsspitzen zu diesen Tageszeiten. Südlich ausgerichtete Anlagen haben ihren Peak in den Mittagsstunden. Ohne entsprechenden Verbrauch muss der Strom fast vollständig eingespeist werden. Daher benötigen Südanlagen meist mehr Speicherkapazität.

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Auch eine PV-Lösung mit Solardachziegeln lässt sich mit einem PV-Speicher nachrüsten. (Foto: Amelie Niederbuchner, WE SUM GmbH)

Faktor Autarkiegrad

Je größer der Speicher, desto mehr Strom steht zum Eigenverbrauch zur Verfügung. Theoretisch könnte man mit einem nachgerüsteten PV-Speicher sogar komplett autark werden. Wie wirtschaftlich das ist, steht auf einem anderen Blatt (und im nächsten Absatz).

Wirtschaftlich betrachtet: Welche Investition in Speicher ergibt Sinn?

Mit der richtigen Dimensionierung lässt sich die Wirtschaftlichkeit eines PV-Speichers erhöhen. Die Praxis zeigt, dass ein Solarstromspeicher am wirtschaftlichsten arbeitet, wenn er den Eigenverbrauch des Haushalts auf 50 bis 80 Prozent steigert. Ohne Speicher deckt eine PV-Lösung nur rund 20 bis 25 Prozent des Bedarfs, der Rest fließt ins öffentliche Netz. Wie viele Kilowattstunden das sind, hängt von der Jahresleistung der Anlage ab. Tatsächlich spielt das angesichts der geringen Einspeisevergütung nur eine untergeordnete Rolle. Deutlich mehr ins Gewicht fällt die Menge des zugekauften Stroms. Warum also nicht den gesamten von der PV-Anlage produzierten Strom speichern?

Die Anschaffungskosten für Speicher steigen mit ihrer Kapazität. Das wirkt sich auf die Stromgestehungskosten aus, also das, was eine Kilowattstunde selbst produzierter Solarstrom kostet.

Kosten für die PV-Lösung und die Installation/Stromertrag über die durchschnittliche Lebensdauer
+
jährliche Betriebskosten (Wartung, Versicherung, Reparatur)
+
Kosten für PV Speicher und das Nachrüsten/Stromertrag über die durchschnittliche Lebensdauer
=
Stromgestehungskosten, wenn PV-Anlagenbesitzer:innen einen PV Speicher nachrüsten

Derzeit schlägt 1 kWh Speicherleistung von Lithium-Ionen-Heimspeichern mit einem Preis von 1.200 bis 1.400 Euro zu Buche – Montage nicht inbegriffen.

Eine Studie vom Fraunhofer-Institut ISE vom Juni 2021 hat ermittelt, dass sich die durchschnittlichen Stromgestehungskosten für 1 kWh Solarstrom zwischen 3,12 und 11,01 Cent bewegen – ohne PV-Speicher. Mit einem solchen steigen sie auf 5,24 bis 19,72 Cent. In beiden Fällen maßgeblich sind die Faktoren Preis und Lebensdauer, wobei die Differenz vor allem aus den verschieden hohen Preisen für PV-Lösung und PV-Speicher resultiert – und deren unterschiedlich langer Lebensdauer. Hohe Stromgestehungskosten gefährden die Wirtschaftlichkeit, was die bedarfsgerechte Dimensionierung des PV-Speichers umso wichtiger macht.

Das Alter der PV-Anlage spielt ebenfalls eine Rolle. Für Post-EEG-Anlagen (EEG = Erneuerbare-Energien-Gesetz) beziehungsweise eine Inbetriebnahme vor 2002 entfällt die Einspeisevergütung. Stattdessen gibt es den jährlich anhand der Vorjahresdaten ermittelten Jahresmarktwert Solar (in 2023 22,306 Cent/kWh) abzüglich des Vermarktungspreises von 0,184 Cent/kWh. Fällt der Jahresmarktwert Solar derart hoch aus, sind selbst Stromgestehungskosten von knapp 20 Cent/kWh wirtschaftlich sinnvoll. Allerdings erlischt die Förderung für Altanlagen spätestens 2027, sie haben einen geringeren Wirkungsgrad, und auch die Solarmodule selbst verlieren über die Zeit an Leistung. Nach 30 Jahren Betriebsdauer sollten sie ausgetauscht werden. Insofern muss ermittelt werden, ob die Anlage überhaupt noch genug Strom produziert, um die Speicherung lohnenswert zu machen.

Speicher für das Balkonkraftwerk nachrüsten – ist das sinnvoll?

Für kleine PV-Anlagen unter 600 Watt Leistung (Balkonkraftwerke) gibt es keine Einspeisevergütung, aber auch sie produzieren den meisten Strom genau dann, wenn am wenigsten gebraucht wird. Angesichts der relativ geringen Kosten, wenn man einen Speicher für ein Balkonkraftwerk nachrüsten will, lohnt sich die Investition hier richtig. Statt den überschüssigen Strom umsonst einzuspeisen, verbrauchen die Mieter:innen ihn selbst und erreichen einen Autarkiegrad von bis zu 90 Prozent. Dem Anschaffungspreis von rund 1.000 Euro stehen beim aktuellen Strompreis von rund 40 Cent/kWh jährlich eingesparte Stromkosten von rund 320 Euro gegenüber – und das 15 Jahre lang.

Ist mein Speicher überhaupt nachrüstbar?

Anders als bei einer von Anfang an als Komplettanlage mit Speicher geplanten PV-Lösung muss sich ein PV Speicher beim Nachrüsten in ein nicht von vornherein dafür gedachtes System integrieren lassen. Es gibt zwei Typen, nämlich den AC-seitig (AC = Alternating Current, Wechselstrom) und den DC-seitig (DC = Direct Current, Gleichstrom) zu installierenden Speicher.

  • AC-seitig: Der Speicher befindet sich hinter dem Wechselrichter der PV-Anlage.
     
  • DC-seitig: Der Speicher befindet sich vor dem Wechselrichter der PV-Anlage.
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Ein Solar-Wechselrichter macht aus Gleichstrom Wechselstrom, der für das Haushaltsstromnetz verwendet werden kann. Foto: Russell Neches, flickr

Wie schon erwähnt, wandelt der Solar-Wechselrichter den Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, macht ihn also erst gebrauchsfähig. Fehlen bei älteren Anlagen die Anschlussmöglichkeiten am Solar-Wechselrichter, muss er womöglich gegen einen Hybrid-Wechselrichter ausgetauscht oder um einen Batterie-Wechselrichter ergänzt werden. Wo liegt der Unterschied zwischen den Systemen?

Da die Batterien des Speichers nur Gleichstrom speichern, muss der Solarstrom bei AC-seitiger Installation zunächst von einem Batterie-Wechselrichter wieder in Gleichstrom und zum Verbrauch im Haushalt abermals in Wechselstrom umgewandelt werden. Das geht nicht ganz verlustfrei vonstatten. Dafür lassen sich diese Speicher meist kostengünstiger und einfacher nachrüsten. DC-seitig installiert kann der (Gleich)Strom aus der PV-Anlage ohne Umwandlung gespeichert werden. Allerdings ist nicht jeder Wechselrichter dafür ausgelegt, diese Mengen an Strom umzuwandeln. Oft muss ein neueres und leistungsstärkeres Modell her. Das erhöht die Kosten.

PV Speicher nachrüsten – gibt es eine Förderung?

Verschiedene Fördertöpfe für PV-Anlagen umfassen Investitionen in Stromspeicher, etwa das ausgeschöpfte KfW-Förderprogramm „Solarstrom für Elektroautos“. Stromspeicher bezuschussen 2023 die Bundesländer Berlin (SolarPLUS-Programm) und Schleswig-Holstein (Förderprogramm „Klimaschutz für Bürgerinnen und Bürger“). In den meisten anderen Bundesländern gab es Programme zur Förderung von PV Speichern, deren Mittel aber bereits verbraucht sind. Gut möglich, dass diese Programme neu aufgelegt werden. Es lohnt sich, auf dem Laufenden zu bleiben. Ergänzend bieten etliche deutsche Städte und Kommunen 2023 eigene Fördertöpfe an, die Batteriespeicher bezuschussen:

PV-Speicher nachrüsten: Welche Alternativen gibt es?

Statt in teure Speichertechnik zu investieren, lohnt sich der Blick auf Alternativen. Der überschüssige Strom lässt sich auch anderweitig nutzbar machen:

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    Erdwärmespeicher können auch zur Rückgewinnung von Strom dienen. Die Umwandlung von Strom in Wärme und umgekehrt macht es möglich.

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    Wer eine Gastherme besitzt, kann eine Power-to-Gas-Anlage nachrüsten. Sie wandelt Strom durch Elektrolyse über das Zwischenprodukt Wasserstoff in Methan um. Das lässt sich nicht nur zum Heizen und zur Warmwassererzeugung nutzen – schließt man eine Mini-KWK-Anlage (KWK = Kraft-Wärme-Kopplung) an, ist sogar eine Rückgewinnung von Strom möglich.

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    Akkus und Powerbanks sind nur eine Option, Solarstrom im Haushalt zu speichern. E-Mobilität (E-Bike, E-Roller, E-Auto) ist eine weitere. Unterstützt ein E-Auto bidirektionales Laden (wie Modelle mit CHAdeMO-Stecker), braucht es nur noch eine intelligente Wallbox. Schon dient das Fahrzeug als Zwischenspeicher.

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    Mittels Power-to-Liquid wird aus Strom Flüssigkraftstoff, den Blockheizkraftwerke wieder zurück in Strom verwandeln können.

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    Stromclouds oder Solarclouds stellen einen virtuellen Stromspeicher dar. Cloud-Anbieter versprechen Freistrommengen im Tausch gegen eingespeisten Strom. Diese Lösung lohnt sich derzeit in der Praxis fast nie, da die (oft versteckten) Gebühren den Vorteil aufzehren.

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