PV-Batterie: Solarstrom speichern und unabhängig sein

PV-Batterie: Solarstrom speichern und unabhängig sein

Solarstrom Tag und Nacht nutzen - das funktioniert mit einem Stromspeicher für die Solaranlage. Welche Kosten und wieviel Nutzen darin stecken, verraten wir Dir hier.

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Mit einer Photovoltaikanlage kannst Du rund 30 bis 40 Prozent des erzeugten Stroms direkt nutzen. Bist Du aber daran interessiert, möglichst autark zu sein, dann lohnt sich ein Stromspeicher für die Solaranlage. So kannst Du dann meist rund 80 Prozent des Eigenbedarfs an Strom decken.

Doch Halt! Wieso nur 30-40 Prozent und nicht gleich 100 Prozent? Das liegt daran, dass die PV-Anlage nur zu Sonnenstunden Strom produziert. In der Nacht und an düsteren Tagen sieht es hingegen - im wahrsten Sinn des Wortes - finster aus. Doch eine PV-Batterie (oder auch PV-Akku) kannst Du untertags mit überschüssigem Strom aufladen, den Du dann in der Nacht nutzen kannst. Der Anteil des Solarstroms, der im Haus genutzt wird, und damit der sogenannte Autarkiegrad, erhöhen sich so deutlich. Völlige Unabhängigkeit ist aber leider (noch) schwer erreichbar; hierfür wäre ein zusätzliches Wind- oder Wasserrad nützlich.

Wer zu der PV-Anlage mit Batterie noch eine Kleinwindkraftanlage anschließt, kann einen Autarkiegrad von bis zu 100 Prozent erreichen - und damit wirklich unabhängig von Stromversorgern sein. Dafür muss die Batterie jedoch technisch als AC-gekoppelter Stromspeicher geeignet sein.

Die Vorteile auf einen Blick:

  • Du bist weitgehend unabhängig in der Energieversorgung

  • Preise am Strompreismarkt können Dir weitgehend egal sein

  • Abend- und Nachtstrom stehen zur Verfügung

  • Weniger Strom aus Kraftwerken mit ungünstiger CO₂-Bilanz

  • Aktives Mitwirken an der Energiewende

Funktionsweise eines Stromspeichers

Solarstromanlagen dienen der nachhaltigen Stromerzeugung. Das bedeutet, sie arbeiten mit Kraft der Sonne klimaneutral. Ein Stromspeicher bietet die Möglichkeit, Strom autark untertags herzustellen und rund um die Uhr verbrauchen zu können. Denn die Stromerzeugung über eine PV-Anlage ist nicht ständig gleich hoch. Sie ist tageszeitabhängig und somit Schwankungen ausgesetzt. Das betrifft nicht nur den Tag-Nacht-Zyklus, sondern auch den Wechsel von Sonnenphasen mit Abschnitten von Regen und Wolken im Laufe des Tages. In Zeiten von starker Sonneneinstrahlung, also besonders im Frühjahr, Sommer und Herbst, aber generell um die Mittagszeit erzeugt die Solaranlage viel mehr Strom, als Du nutzen kannst.

Natürlich bleibt eine gewisse Abhängigkeit trotzdem gegeben, etwa bei einer längeren Dunkelzeit, die meist im Jänner einsetzt; etwa weil es mehrere Tage starken Nebel gibt. Hier ist die Anzahl der Sonnenstunden geringer und die Solaranlage kann weniger Energie produzieren.

Erzeugt die PV-Anlage durch die Sonneneinstrahlung im Laufe des Tages Strom, wird dieser dem momentanen Bedarf des Haushaltes zur Verfügung gestellt. Was darüber hinaus durch die Photovoltaikanlage produziert wird, wird in den Stromspeicher geladen. Ist dieser randvoll geladen, speist die Anlage automatisch den überschüssigen Strom in das öffentliche Netz. Du bekommst dafür eine (meist geringe) Vergütung.

Solltest Du allerdings zu wenig Energie produzieren und der Speicher der Batterie erschöpft sein, wird bei Bedarf Dein Haushalt mit Strom aus dem öffentlichen Netz versorgt. Du musst also nicht fürchten, plötzlich im Finsteren zu sitzen.

Welche Stromspeicher gibt es?

Solargeneratoren erzeugen Gleichstrom (DC), doch damit dieser im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann, muss er in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden. Bei Speichersystemen gibt es sowohl gleich- als auch wechselstrombetriebene Geräte.

  • Gleichstrom: AC-gekoppelte Speicher haben einen eigenen Wechselrichter, der sowohl Gleichstrom zu Wechselstrom als auch umgekehrt wandeln kann. So kann sowohl Strom aus der Photovoltaikanlage genutzt werden und in der Batterie gespeichert, aber auch aus dem gespeicherten Gleichstrom in der Batterie wieder Wechselstrom für die Haushaltsgeräte werden.

  • Wechselstrom: DC-gekoppelte Systeme laden den Solarstrom fast auf direktem Wege aus dem Solargenerator in die Batterie. Sie benötigen keinen eigenen Wechselrichter, sondern nutzen denjenigen der Photovoltaikanlage mit. Photovoltaikwechselrichter, an die auch ein Speicher angeschlossen werden kann, nennt man Hybridgeräte.

DC-Systeme können effizienter arbeiten als AC-Speicher und sind oft günstiger in der Anschaffung. Bei Neuanschaffung setzen die meisten Systeme daher darauf. Dafür können AC-Systeme meist flexibler mit anderen Anlagen kombiniert werden, wie etwa einer Windkraftanlage. Oft ist auch die Nachrüstung bei bestehenden PV-Anlagen einfacher.

Es gibt mehrere Speichersysteme für PV-Batterien:

  • Lithium-Ionen Speicher: Das häufigst genutzte System sind Lithium-Ionen-Speicher. Diese benötigen nicht viel Platz und zeichnen sich durch Langlebigkeit aus. Üblicherweise halten diese Batterien 5.000 bis zu 7.000 Vollzyklen, pro Jahr wird üblicherweise eine Anzahl von 100 bis 200 Zyklen genutzt. Ein Lithium-Ionen Speicher reicht somit meist für das Leben der Anlage mit 20 bis 40 Jahren aus.

  • Salzwasser-Batterie: Salzwasserbatterien, auch Natriumbatterien genannt, sind noch sehr neu am Markt. Diese Batterie basiert auf Salzwasser und benötigt große Mengen an Platz. Dafür enthält sie keine umweltschädliche Materialien oder kritische Rohstoffe und ist leicht zu recyclen. Der Wirkungsgrad liegt bei 80 bis 90 %.

  • Blei-Akkus: Blei-Akkus sind günstiger in den Anschaffungskosten als Li-Io-Akkus, sind aber deutlich weniger langlebig und nur halb so effektiv. Nur etwa der Hälfte der geladenen Energie kann tatsächlich für den Eigenbedarf verwertet werden. Sie werden üblicherweise nicht mehr verbaut.

  • Wasserstoffspeicher: Bei Wasserstoffspeichern wird durch Elektrolyse Wasserstoff von Sauerstoff gespaltet. Der Wasserstoff kann dann in Gasspeichern gespeichert und im Winter in einer Brennstoffzelle wieder in Strom und Wärme zurück gewandelt werden. Hier geht (noch) sehr viel Energie im Verfahren verloren, doch seit 2021 gibt es erste Anbieter am Markt.

  • Redox-Flow Speicher: Beim Redox-Flow-Speicher wird eine Flüssigkeit, ein Elektrolyt, benötigt, der Energie speichern kann. Mittels Membrane kann Energie erzeugt werden. Noch ist diese Technologie nicht marktreif.

Bin ich mit einem Stromspeicher unabhängig? Kann ich sie als Notstromanlage nutzen?

Gänzlich unabhängig ist man auch mit einer PV-Batterie heutzutage noch nicht, auch wenn die heutigen Anlagen eine Stromspeicherung für rund 10 Tage ermöglichen. Mit einem herkömmlichen Speichersystem kann bei Extremwetter die komplette Eigenversorgung in den dunkelsten Monaten Dezember und Jänner leider immer noch ein Problem darstellen. Hier ist eine Einspeisung durch den öffentlichen Stromversorger meist notwendig.

Doch was ist, wenn die Stromversorgung zusammenbricht? Kann man die PV-Anlage mit Speicher als Notstromanlage bei einem kurzfristigen Stromausfall oder einem längeren Blackout nutzen? Ja, das ist möglich. Viele Heimspeichersysteme bieten die Funktion einer Notstromsteckdose am Speicher direkt bis hin zu einem automatischen Umschalten auf Ersatzstrombetrieb, bei dem alle Geräte im Haus ganz normal weiterversorgt werden. Diese Not- und Ersatzstromfähigkeit ist meist aber nur gegen Aufpreis verfügbar.

Wer auch bei einem Blackout noch Strom mit seiner Anlage nutzen möchte, benötigt neben einem Speicher einen Hybridwechselrichter und eine Netzumschaltbox. Eine Anlage ohne Speicher fällt hingegen aus, da sie über den Wechselrichter an das öffentliche Stromnetz angebunden ist.

E-Auto als Stromspeicher

Wer eine Photovoltaikanlage kaufen möchte, liebäugelt häufig auch mit dem Erwerb eines Elektroautos. Tatsächlich ergeben sich in Kombination mit einem Stromspeicher bemerkenswerte Synergieeffekte. Die einfachste Lösung bietet dabei die Direkteinspeisung des Photovoltaik-Stroms in das E-Auto, doch ist besonders eine Wallbox zu empfehlen. Damit kannst Du wesentlich gezielter steuern, wann Du Dein Auto aufladen möchtest und ob dies mit direkt erzeugter Energie, überschüssiger Energie oder gespeicherter Energie versorgt wird.

Smarte PV-Anlagen

Besonders effektiv lässt sich eine Solaranlage durch Smart Home - Lösungen gestalten. Denn diese können intelligent erkennen, wann eine Stromspeicherung besonders sinnvoll ist, und wann es am kostengünstigsten ist, das eAuto zu laden. Hier ist es aber auch möglich, das Elektroauto als Speicher zu nutzen und vom Akku wieder zurück ins Haus Energie zu laden. Denn in der Praxis kann das Potential der PV-Anlage manuell gesteuert nicht völlig ausgeschöpft werden. Eine intelligente Ladesteuerung kann hingegen mittels Berechnungen von üblichen Verbrauchswerten und der Wetterprognose vollautomatisch berechnen, wie der Idealverlauf der Anlage ist, wann der Speicher geladen und wann Strom ins Netz eingespeist werden soll. So kann auch durch ein batterieschonendes Laden und Entladen die Lebensdauer der Batterie deutlich erhöhen. Auch andere Systeme, wie etwa Wärmepumpe, Wallbox oder Bewässerungsanlage können damit gekoppelt werden um den Energieverbrauch des Haushalts möglichst gering zu halten.

Hier spielen die konventionelle und die netzoptimierte Stromspeicherung eine große Rolle. Denn die konventionelle, wenig smarte, Stromspeicherung lädt Strom sowie er verfügbar ist in die Batterie. Ab Sonnenaufgang beginnt der Ladezyklus und ist bereits am Vormittag zu Ende. Danach speist die PV-Anlage den überschüssigen PV-Strom in das Netz ein. Dabei wird in den Mittagsstunden am meisten Energie gewonnen, in der Früh ist aber der Bedarf hoch - und Strom muss wohlmöglich zusätzlich vom Anbieter eingespeist werden. Auch ist in der konventionellen Speicherung die Entlastung der Netze daher nicht gegeben. In der netzoptimierten Speicherung mit Smart-Systemen hingegen wird die Batterie in Abhängigkeit vom Netzzustand geladen. Erst am Gipfel des Sonnenstands wird die Batterie geladen. Zuvor wird schon am Vormittag Strom ins allgemeine Netz eingespeist. So trägt man aktiv zur Entlastung der Netze bei.

Stromspeicher-Bedarf berechnen

Die Größe des Photovoltaik-Speichers ist vom jährlichen Stromverbrauch des Haushalts und der Leistungsstärke der Solaranlage abhängig. Hier gilt, dass pro 1.000 Kilowattstunden Stromverbrauch eine Solarzelle mit einer Photovoltaik-Leistung von 1 Kilowatt benötigt wird.

Bei einem jährlichen Stromverbrauch von 4.450 kWh im Durchschnitt und einer PV-Anlage mit einer Stromerzeugung von 5.000 kWh, nutzt Du daher optimalerweise einen Speicher mit 4-5 kWh Nettospeicherkapazität. Größer zu bauen als notwendig ist wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Kosten einer Speicheranlage

Lohnt sich eine PV-Batterie? Immerhin lassen sich die Stromkosten um bis zu 80 Prozent reduzieren. Insofern lohnt sie sich sicherlich. Auch bist Du damit deutlich unabhängiger. Denn wer eine Photovoltaik-Anlage ohne Speicherbatterie betreibt, verfügt über einen Autarkie-Grad von rund 30-40 Prozent. Mit einer Speicheranlage kannst Du diesen bis auf 80 Prozent erhöhen. So musst Du nur noch die Kosten für die restlichen 20 Prozent Stromverbrauch stemmen. Doch rechnen wir nach:

Ein handelsüblicher Lithium-Ionen-Speicher kostet meist etwa 1.000 Euro bis 2.000 Euro pro kWh, zuzüglich kommen hier noch Installationsgebühren dazu. Für die Anlage mit 4-5 kWh wären daher Kosten von 4.000 - 8.000 Euro zu stemmen. Der Betrieb der Stromspeicher ist wartungsfrei und somit fallen keine weiteren Kosten an. Wichtig ist aber auch, wie leistungsfähig der Speicher ist. Günstige Batterien liefern zwar die gleiche Speicherkapazität wie teure, doch die gelieferte Strommenge und Langlebigkeit ist bei teuren oft deutlich höher.

Doch wie wirtschaftlich ist die Speicheranlage innerhalb ihrer Lebenszeit von rund 20 Jahren? Eine Prognose ist stark abhängig von den Strompreisen - und daher im Moment wirklich schwierig. Wir versuchen es mit den aktuellen Zahlen: Pro kWh zahlte man 2022 in Österreich durchschnittlich 37,12c. Ein durchschnittlicher Haushalt verbraucht etwa 4.450 kWh, die Kosten liegen also bei über 1.650 Euro im Jahr. In 20 Jahren liegen die Stromkosten daher bei 33.000 Euro. Eine passende 5 kWp-PV-Anlage mit rund 35 m² Flächenbedarf produziert die passende Menge von 5.000 kWh und kostet etwa 12.500 Euro. Dazu kommt die PV-Batterie mit rund 6.000 Euro. Für die Anlage kommen also Kosten von rund 18.500 Euro zusammen, mit etwa 185 Euro Betriebskosten für die Anlage pro Jahr. Für 20 Jahre kommt die komplette PV-Anlage mit Speicher also auf etwa 22.200 Euro. Hier erspart man sich daher fast 10.800 Euro in 20 Jahren. Natürlich wäre hier angenommen, dass hier ausschließlich selbst produzierter Strom genützt wird und die Strompreise für die nächsten 20 Jahre konstant bleiben.

Wirklich extrem viel Geld spart man sich also eher nicht. Für einen Stromspeicher spricht eher die Möglichkeit vom Strommarkt weitgehend unabhängig zu werden und ein Teil der Energiewende zu sein.

Wie sieht es mit der grauen Energie der Stromspeicher aus? Laut Fraunhofer Institut beträgt der Energieeinsatz, der bei der Herstellung von Lithium-Ionen Speicher verwendet wird pro Wattstunde Speicherkapazität etwa 500-600 Wh an Primärenergie. Diese Speicher verfügten nach 14.000 Zyklen noch 60 Prozent Restkapazität. Die benötigte Energiemenge für die Herstellung des Stromspeichers ist daher bereits nach 1.500 Zyklen ausgeglichen. Üblicherweise kann ein PV-Akku daher rund neun Mal so viel Energie speichern, wie bei der Herstellung aufgebracht wurde.

( Zuletzt aktualisiert: 03.07.2023. Ursprünglich veröffentlicht: 17.01.2023 )

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Über die Autorin
Geschrieben von Mag. Victoria Breitsprecher, MA
Mag. Victoria Breitsprecher, MA
Victoria ist technische Redakteurin bei tarife.at. Sie bringt hochkomplizierte, technische Begriffe in eine verständliche Sprache. Unterstützung bekommt die Technik-Liebhaberin von ihrem Büro-Hund, Herr Baron 🐶.

Häufige Fragen zum Thema PV-Batterie: Solarstrom speichern und unabhängig sein

An Kosten muss für eine PV-Anlage mit etwa 2.000 bis 3.000 Euro pro kWp gerechnet werden, für einen durchschnittlichen Haushalt läge eine 5 kWp-Anlage etwa bei 12.500 Euro.

Ja, in Akkus kann Strom gespeichert werden. Dies reicht für die Nutzung von elektrischen Geräten vom Handy bis zu Auto aus, und sogar in Hausanlagen gibt es mittlerweile Stromspeicher. Doch im großen Stil kann Strom leider noch nicht gespeichert werden und muss in dem Moment verbraucht werden, indem er auch erzeugt wird.

Es gibt aber die Möglichkeit die Energie mittels Wasserkraft zu nutzen, bei der überschüssige Energie mittels Pump-Speicherkraftwerken bei Bedarf später jederzeit in Strom verwandelt werden kann. Doch auch andere Lösungen werden angedacht, wie etwa die rund 450 Speicherseen der Skigebiete, die im Moment nur als Wasserreservoirs für Schneekanonen dienen. Rund die Hälfte könnten außerhalb der Skisaison gefüllt durch das Schmelzwasser oder durch Pumpsysteme mittels Wasserkraftwerke Strom produzieren. Möglich wäre aber auch mittels überschüssigen Strom Wasserstoff zu produzieren. Einen anderen Ansatz bieten große Akkuanlagen. Hierzu gibt es unterschiedlichste Ansätze, von ausrangierten Lithium-Ionen-Akkus bis hin zu flüssigen Eisensalzakkus mit Eisenchlorid. Ebenso gibt es kinetische „Akkus“, bei denen tonnenschwere Blöcke bewegt werden, deren Absenken einen Dynamo antreiben.

Über den Daumen kosten Anlagen pro Jahr etwa 1 Prozent der Anschaffungskosten. Bei einer durchschnittlichen Anlage zu 5 kWp mit einem Preis von 12.500 Euro läge dies also bei rund 125 Euro im Jahr.

Außerdem muss zumindest alle paar Jahre eine professionelle Reinigung der Solarflächen durchgeführt werden. Das kostet meist etwa 1 bis 2,50 Euro pro Quadratmeter. Bei der durchschnittlichen Anlage läge dies also bei rund 62 Euro.

Wer möchte kann seine Solaranlage auch zusätzlich versichern. Gegen Hagel, Blitz, Vandalismus und andere Gefahren kann eine Solaranlage versichert werden - hier hängen die zu begleichenden monatlichen Summen stark vom Anbieter und den gegebenen Konditionen ab. Üblicherweise belaufen sich die jährlichen Kosten für Versicherung einer Solaranlage auf rund 0,35 Prozent der Investitionskosten. In unserem Beispiel läge dies also bei fast 44 Euro im Jahr.

Ja, mit einem Stromspeicher. Mit einer Photovoltaikanlage kannst Du rund 30 bis 40 Prozent des erzeugten Stroms direkt nutzen. Bist Du aber daran interessiert, möglichst autark zu sein, dann lohnt sich ein Stromspeicher für die Solaranlage. So kannst Du dann meist rund 80 Prozent des Eigenbedarfs an Strom decken.

Erzeugt die PV-Anlage durch die Sonneneinstrahlung im Laufe des Tages Strom, wird dieser dem momentanen Bedarf des Haushaltes zur Verfügung gestellt. Was darüber hinaus durch die Photovoltaikanlage produziert wird, wird in den Stromspeicher geladen. Ist dieser randvoll geladen, speist die Anlage automatisch den überschüssigen Strom in das öffentliche Netz. Du bekommst dafür eine (meist geringe) Vergütung.

Solargeneratoren erzeugen Gleichstrom (DC), doch damit dieser im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann, muss er in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden. Bei Speichersystemen gibt es sowohl gleich- als auch wechselstrombetriebene Geräte.

DC-Systeme können effizienter arbeiten als AC-Speicher und sind oft günstiger in der Anschaffung. Bei Neuanschaffung setzen die meisten Systeme daher darauf. Dafür können AC-Systeme meist flexibler mit anderen Anlagen kombiniert werden, wie etwa einer Windkraftanlage. Oft ist auch die Nachrüstung bei bestehenden PV-Anlagen einfacher.