Was bringt ein Batteriespeicher?

Andreas vom Felde, Martin Schreiner, Sepp Zankl

Als im Juni 2016 Pframmerner Familien ihre Türen für die Energiewende öffneten, stießen die Stationen mit Photovoltaik und Batteriespeicher auf sehr großes Interesse. Der Arbeitskreis Energie hat deshalb das Thema in seiner Vortragsreihe aufgegriffen und im Oktober 2016 Klaus Bernhardt, Geschäftsführer der IBEKO Solar aus Kolbermoor, als Referenten für einen offenen Stammtisch eingeladen. Das Interesse, mehr zu Batterietypen, Kosten und Nutzen, aber auch zukünftigen Entwicklungen zu erfahren war so groß, dass der Nebenraum im ANSTOSS bis auf den letzten Platz gefüllt war.

Was haben wir nun aus beiden Veranstaltungen gelernt? Können die Erfahrungen und Auswertungen unserer Batteriespeicherpioniere die Aussagen der Anbieter bestätigen? Sollten Besitzer von Photovoltaikanlagenbetreibern jetzt Batteriespeicher nachrüsten - und die stetig abnehmende Förderquote mitnehmen? Und was gilt für die, die aktuell eine PV-Anlage für ihr Dach planen – sollten die gleich einen Speicher integrieren?

Zur Beantwortung wollen wir sowohl die ökologische Seite als auch die ökonomische, sprich wirtschaftliche Bilanz betrachten. Dabei fokussieren wir uns auf Lithium-Ionen-Akkus, die im Heimspeichermarkt einen immer größeren Anteil erobern, während Blei-Akkus Anteile verlieren.

Generell ist festzuhalten: Batteriespeicher sind inzwischen ausgereifte Produkte. Noch vor wenigen Jahren waren die größten Fragen beim Kauf „Halten die Batteriespeicher 5000 Zyklen?“ und „Sind Sie sicher“? Negative Schlagzeilen wie „Hausbrände“ blieben aber aus. Inzwischen werden weit über 5000 Zyklen und eine Lebensdauer von 10 Jahren garantiert, darüber hinaus gibt es auch Garantieerweiterungsangebote für akzeptable Mehrkosten.

Die Batterie- Produktionsvolumina gehen steil nach oben, die Batteriepreise sind in den letzten Jahren gefallen. Auch die Umweltbilanz von Batteriespeichern ist unproblematisch; die Emissionen in der Erzeugung (ca. 125kg CO₂ pro kWh) sind nach relativ kurzer Zeit im Vergleich zur gesamten Einsatzzeit ausgeglichen. Eine Heimbatterie umfasst neben der eigentlichen Batterie ein Batteriemanagementsystem und je nach Systemtopologie und Einbindung in das Hausstromnetz noch einen oder mehrere „Inverter“. Darüber hinaus erhält der Kunde auch professionelle Hard- und Software zur Datenerfassung mit Kopplung zum hauseigenen W-LAN, mit benutzerfreundlichen Monitoring-Werkzeugen und Visualisierungen.

Zudem gibt es im Batteriespeichermarkt erste Strom-Community-Konzepte. Mitglieder einer solchen Community erlauben einer zentralen Stelle die Fremdsteuerung ihres Batteriespeichers. Die Zentrale stellt aus der Vielzahl der Batteriekapazitäten dem Stromnetz gegen Vergütung eine Regelleistung bereit und reicht die entstehenden Gewinne in Teilen an die Mitglieder weiter. So bietet die Firma „Sonnen“ (früher „Sonnenbatterie“) seinen Mitgliedern (bis zu einer von der Größe der PV-Anlage und Batterie abhängigen Obergrenze) den kostenlosen Bezug von Netzstrom an. Betreiber von PV-Anlagen mit Batteriespeicher erhalten dann keine Stromrechnung mehr, zahlen aber 12 mal 20 € an Monatsbeiträgen, also 240 € im Jahr, um Mitglied der Community zu sein. Die mögliche Alterung durch den zusätzlichen Energiedurchsatz in der Batterie wird allerdings von der Sonnen-Community nicht berücksichtigt.

Wie werden sich die Batteriepreise für stationäre Speicher entwickeln, wenn ein Durchbruch bei der Elektromobilität zu steigenden Produktionsvolumina führt? Klar ist, dass Elektromobilität der Leitmarkt für Batterien ist. Ausgehend von einer rasanten Entwicklung in China kündigt die Autoindustrie massiv erhöhte Bedarfe an Lithium-Ionen-Zellen an. Die nötigen Preise, um den Markt zu beflügeln, werden laut Professor Winterkorn und Elon Musk im Jahr 2020 bei unter 100 Euro pro Kilowattstunde liegen. Dieser Wert bezieht sich jedoch allein auf die Zellen. Bei Autos kommt nochmal ein ähnlicher Betrag für Leistungs- und Überwachungselektronik, weitere Komponenten und Zusammenbau hinzu. Zudem ist zu beachten, dass Heimbatterien deutlich mehr Zyklen leisten müssen als die Batterien von Elektrofahrzeugen.

Auch wenn die Hersteller stationärer Speicher auf fallende Zellenpreise zugreifen können, wird der heute sehr viel höhere Kostenanteil von Leistungselektronik und Batterieüberwachung erst mit Massenproduktion und Optimierung ebenfalls sinken. Eine starke kontinuierliche Reduktion der Batteriepreise ähnlich wie bei der Photovoltaik ist heute nicht vorstellbar. Es wird also noch ein paar Jahre dauern, bis sich die Preise halbieren.

Fazit:
Wer Batteriespeicherung will kann dies auch jetzt schon tun. Die System- und Anbieterauswahl erfordert Markt- und Sachkenntnis, aber der Markt bietet zuverlässige Systeme und Anbieter, zudem gibt es derzeit (noch) 22% Förderung.
Und unter ökologischen Aspekten: Mit einer PV-Anlage in Kombination mit einem Batteriespeicher erhöhen Sie Ihren Stromeigenverbrauch signifikant, reduzieren entsprechend den Netzbezug und tragen damit zum Erfolg der dezentralen Energiewende bei.

Wirtschaftlichkeit

Zur Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik ohne und mit Speicher kann keine generelle Aussage getroffen werden, denn es gibt zu viele Parameter: Haben Sie ein Süd-, West- oder Ostdach? Süddächer bringen in der Regel den höchsten Ertrag, West- oder Ostdächer ca. 13% weniger. Da Strom vor allem in den Abendstunden verbraucht wird, können Westdächer, was die Eigenstromverbrauchsquote betrifft, gegenüber Süddächern aufholen, insbesondere im Sommer. Dennoch bleiben Süddächer die erste Wahl. Die Dachneigung spielt in weiten Grenzen keine große Rolle, steile Dächer mit 30 Grad Neigung sind etwas effizienter als solche mit nur 20%. Wichtiger ist vielmehr keine Verschattung zu haben ― während des Sonnenlaufs über den Tag als auch über das Jahr.

Die Effizienz der Module, die Investitionskosten, erhaltene Förderung resp. Einspeisevergütung, die Effizienzeinbußen durch Alterung – all das und noch mehr spielt eine Rolle bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit. Grundsätzlich kann bei aktuellen, neuerrichteten PV-Anlagen davon ausgegangen werden, dass eine Kilowattstunde Strom bei einer Laufzeit über 20 Jahren etwa 10 bis 11 Cent Gestehungskosten hat. Gegenüber den Bezugskosten vom Netzversorger mit etwa 23-25 Cent pro Kilowattstunde liegt der Kostenvorteil einer selbst produzierten und unmittelbar verbrauchten Kilowattstunde auf der Hand.

Wie aber ist die Rechnung für eine Erhöhung des Eigenstromanteils von etwa 25-30 Prozent auf 50-60 Prozent im Verhältnis zu den Investitionskosten für den erforderlichen Speicher einschließlich Zubehör?

Anhaltspunkte dafür gibt das Online-Tool Solarpotenzialkataster (s. http://www.solare-stadt.de/kreis-ebersberg/Solarpotenzialkataster). Hier kann für jedes Hausdach im Landkreis Ebersberg eine PV-Anlage mit vielen variablen Parametern simuliert – und zusätzlich mit einem Batteriespeicher ergänzt werden. Angegeben werden die jeweiligen Investitionskosten und die Amortisationszeiten in Abhängigkeit von Eigenmitteln bzw. Fremdkapitaleinsatz.

Beispiel einer PV-Anlage mit 2,75 kW Peak und einem 3 kW-Batteriespeicher

Erfahrungsberichte bestätigen Prognosen

Die beiden in Oberpframmern installierten Anlagen haben nun in einem Fall 10 Monate, im anderen Fall einen kompletten Jahreszyklus gearbeitet.

Die eine Anlage (I) hat eine Leistung von 5,01 Kilowatt-Peak erreichte einen Jahresertrag von 5202 Kilowattstunden. Der Stromverbrauch der Familie beträgt ca. 5923 Kilowattstunden im Jahr. Der in den letzten 12 Monaten erzielte Eigenstromverbrauch von 3146 Kilowattstunden bedeutet eine (übers Jahr gemittelte) Eigenstromverbrauchsquote von ca. 60 Prozent (und ein Autarkiegrad von 51%). Die Anlage wurde durchgehend mit dem 4-Kilowatt- Batteriespeicher betrieben. Erfahrungsgemäß erreichen PV-Anlagen ohne Speicher, bei dem Verhältnis von PV-Anlagengröße zu Stromverbrauch wie hier, eine Eigenverbrauchsquote von nicht ganz der Hälfte, also knapp 30 Prozent.

Die zweite Anlage (II) hat eine Leistung von 8,32 Kilowatt-Peak und einen 10 Monatsertrag von 7118 Kilowattstunden. Die Batterie hat eine Kapazität von 6,9 Kilowattstunden. Hier wurden 3636 Kilowattstunden des auf dem eigenen Dach produzierten Stroms im Haus selbst verbraucht. Das macht bei einem Stromverbrauch in den letzten 10 Monaten von ca. 5512 Kilowattstunden eine Eigenstromverbrauchsquote von ca. 51 Prozent (Autarkiegrad: 60%). Diese ist im Vergleich zur Anlage I trotz größerer Batterie etwas geringer, da die PV Anlage deutlich größer bemessen ist. Die Eigenverbrauchsquote ohne Speicher läge hier bei ca. 25%. Umgekehrt ist der Autarkiegrad deutlich höher.

Unterm Strich spart jede eigenverbrauchte Kilowattstunde Strom einen Betrag von 10,7 Cent, der sich aus der Differenz des Preises für eine Kilowattstunde bei Netzbezug und der Einspeisevergütung ergibt. Mit steigendem Strompreis (was sehr wahrscheinlich ist) erhöht sich diese Größe signifikant.

Der Betrieb der hier betrachteten Batteriespeichers gegenüber einer gleich großen PV-Anlage ohne Speicher erbrachte 2016 einen finanziellen Vorteil von 170 € pro Jahr (0,107 cts/kWh x 0,30 x 5020 kWh), bzw. 200 € auf 10 Monate (0,107 cts/kWh x 0,26 x 7718 kWh) bringt. Dieser Betrag wird sich in den kommenden Jahren wohl deutlich erhöhen.

Mit einer Investition von 6000 € bzw. 8000 € für den Batteriespeicher (nach Förderung und Rückerhalt der Mehrwertsteuer) errechnet sich unter Berücksichtigung einer jährlichen durchschnittlichen Strompreiserhöhung von 3,0% eine Amortisationsdauer von ca. 20 Jahren. Dabei unberücksichtigt bleiben Alterung der Batterie, Wartungskosten oder mögliche Reparaturen. Auf der anderen Seite ließe sich die Wirtschaftlichkeit durch eine dem PV- und Batteriestromangebot angepasste Verbrauchssteuerung der großen Verbraucher im Haushalt noch verbessern.

Fazit:

Noch steht für die Betreiber eines Batteriespeichers der idealistische Ansatz im Vordergrund. Das System aus PV-Anlage und Speicher ermöglicht, einen wesentlich höheren Anteil des selbst erzeugten Stroms vor Ort zu verbrauchen. Das fördert wesentlich den Autarkiegrad, d.h. den Anteil des Eigenverbrauchs im Verhältnis zum Gesamtstrombedarf. Positiver Nebeneffekt: Es entlastet die Netze. In beiden Fällen ist die Teilnahme an der Sonnen-Community eine überlegenswerte Alternative für deren Betrieb.

Die Rechnung würde sehr schnell deutlich günstiger ausfallen, wenn man von stärker steigenden Strombezugskosten in den kommenden Jahren ausgeht, denn die Anlage steht und verursacht überschaubare laufende Kosten. Und wie Franz Alt, Vorkämpfer für die Nutzung von Solarenergie, so schön formuliert hat: „Die Sonne schickt uns keine Rechnung.“