Praxissimulation: Lohnt sich ein Stromspeicher für PV-Anlagen?

Das Thema Stromspeicher in Verbindung mit Photovoltaikanlagen ist ein viel diskutiertes Thema und anscheinend ein Lieblingsthema vieler Solaranbieter und auch Solateure. Als ich im letzten Jahr Angebote für Solaranlagen eingeholt habe, wurde mir auch immer eine Kombination mit einem Speicher angeboten. Die häufigste Argumentation hierbei ist der hohe Autarkiegrad. Also die Möglichkeit, möglichst viel Sonnenenergie selbst zu nutzen. Interessanterweise wird auch im Zusammenhang von E-Autos immer wieder darauf verwiesen, dass ein Stromspeicher besonders interessant ist, da man sein Auto meist ja nicht tagsüber zu Hause laden kann und mit dem Speicher die Sonnenenergie dann in Zeiten nutzen kann, wenn die Sonne selbst nicht mehr scheint.

Grundsätzlich hätte ich auch gerne einen Speicher genutzt, weil es schon verlockend ist, möglichst viel von der selbst erzeugten Energie zu nutzen. Jedoch sehe ich persönlich immer auch den wirtschaftlichen Aspekt und daher habe ich mich bisher immer gegen den Einsatz eines Speichers entschieden. Mein Speicher sind die beiden Elektro-Autos, bei denen ich aktuell auch das Glück habe, dass ich diese sehr oft tagsüber aufladen kann.

Nachdem ich in letzter Zeit wieder sehr viel Werbung und diverse YouTube Videos gesehen habe, die den Stromspeicher so anpreisen wollte ich mir für meine Anlage nochmal berechnen, ob ein Speicher vielleicht doch wirtschaftlich sinnvoll sein kann. Eigentlich ist es dafür noch ein wenig zu früh, da ich noch keine Praxiswerte über 12 Monate sammeln konnte. Ich habe daher als Basis die Werte aus dem ersten Halbjahr 2021 genutzt. Über die einzelnen Monatswerte berichte ja regelmäßig auf meinem Blog.

Ein Blick auf die Werbeversprechen und Beispielkalkulationen

In der Werbung hört es sich immer ganz toll an, wenn hervorgehoben wird, dass ich auch Nachts meinen selbst erzeugten Strom nutzen kann, wenn ich einen Speicher einsetze. Wer nur darauf hinaus ist, möglichst viel Sonnenenergie selbst zu nutzen und sich nicht um die Wirtschaftlichkeit Gedanken macht, für den mag das zutreffen. Sobald aber die Wirtschaftlichkeit eine Rolle spielt, wird man schnell feststellen, dass es sinnvoller ist, einen Netzanbieter auszuwählen, der 100% Ökostrom liefert. Damit kann ich mich dann auch komplett nachhaltig versorgen.

Aktuell sind die Preise für Speichersysteme einfach noch zu hoch. Eventuell wird die wirtschaftliche Betrachtung etwas günstiger, wenn man auf Förderungen zurück greifen kann. Doch auch in diesem Fall sollte man immer mit dem spitzen Stift nachrechnen.

Viele Beispielkalkulationen sind meist so allgemein gehalten, dass sie nicht alle finanziellen Optionen ausreichend berücksichtigen. Dies ist natürlich insbesondere auch bei der steuerlichen Berücksichtigung teilweise so komplex, dass sie sich für „Werbekalkulationen“ nicht wirklich eignen. Es ist aber schon die Frage, ob ich beispielsweise bei der Umsatzsteuer Vorteile habe oder evtl. bei einem hohen Spitzensteuersatz zusätzliche steuerliche Aspekte eine Rolle spielen können.

Weitere Aspekte, die man in Beispielrechnungen immer genau betrachten sollte sind:

• mit welchem Strompreis wird gerechnet?
  Meist findet man in Beispielrechnungen Strompreise, die bei mindestens 0,30€ bis 0,32€ pro kWh liegen. Das sind in der Regel die Durchschnittspreise an der oberen Spannbreite. Tatsächlich dürfte man aber aktuell durchaus niedrigere Strompreise haben. In meiner Kalkulation liegt dieser aktuell bei 0,26€. Aktuell ist auch nicht sicher, ob die Strompreise zukünftig wirklich so stark steigen werden.
• über welchen Zeitraum wird der Speicher gerechnet?
  In vielen Beispielrechnungen wird ein Betrachtungszeitraum von 20 Jahren angenommen, weil dies der Förderzeitraum von PV-Anlagen ist. Für einen Speicher ist dieser Zeitraum aber evtl. zu lang angesetzt. Hersteller geben aktuell in der Regel etwa 10 Jahre Garantie auf die Leistungsfähigkeit ihrer Speicher. 15 Jahre ist durchaus noch ein Wert, mit dem man rechnen kann. Danach wird der Speicher aber sehr wahrscheinlich mindestens an Leistung verlieren. Außerdem sollte man auch zusätzliche Kosten für den Austausch von Wechselrichtern einbeziehen.
• wird klar dargestellt, welchen zusätzlichen wirtschaftlichen Nutzer der Speicher bringt oder gibt es nur eine Gesamtrechnung von PV und Speicher?
  Oft findet man Beispielrechnungen, die darstellen, wieviel man durch den erhöhten Eigenverbrauch von PV und Speicher gegenüber dem reinen Netzbezug sparen kann. Wichtig ist aber eigentlich, wieviel ich durch den Speicher spare im Vergleich zu einer reinen PV-Nutzung. Erst wenn ich hier soviel Stromkosten spare, dass die Investitions- und Wartungskosten eines Speichers im betrachteten Zeitraum herein geholt werden, ist ein Speicher wirklich wirtschaftlich sinnvoll. Interessanterweise wird man auch feststellen, dass die Solateure ihre Angebote so darstellen, dass gar nicht erkennbar ist, was der Speicher alleine Kosten würde. Sie wissen schon, warum sie das so machen.
• Sind die Wirkungsgrade des Speichers berücksichtigt worden?
  Natürlich können Beispielrechnungen immer nur Annäherungswerte liefern. Für eine Detailrechnung sollte aber auf jeden Fall auch der Wirkungsgrad bzw. entsprechende Wandlungsverluste berücksichtigt werden. Hier kommt es dann u.a. darauf an, ob die Speicher über Gleichstrom (DC) oder Wechselstrom (AC) in die Anlage eingebunden werden.
  

Die richtige Speichergröße ist entscheidend

Eine allgemeine Aussage, die man von „Gegnern“ der Stromspeicher immer wieder hört ist: „Im Winter wird der Speicher nicht voll und im Sommer wird der Speicher nicht leer“.

Wie ihr nachfolgend in meiner groben Simulation sehen könnt, entspricht dies meist genau der Realität. Was bedeutet diese Aussage aber eigentlich?

Wenn man sich für einen Speicher interessiert, ist die erste wichtige Frage eigentlich, wie groß sollte der Speicher sein. Idealerweise sollte der Speicher die kleinstmögliche Größe haben, damit man den Strom verfügbar hat, den man verbraucht, wenn keine Sonne scheint. Hierfür kann man sich beispielsweise an dem Verbrauch in den Wintermonaten zwischen etwa 16:00 und 08:00 Uhr orientieren. Für die meisten Haushalte wird daher eine Speichergröße zwischen etwa 3 kWh und 7,5 kWh eine optimale Größe sein.

Angenommen man entscheidet sich für einen Speicher mit 5kWh Leistung. Nun stellt sich die Frage, an wieviel Tagen in den Wintermonaten der Speicher tagsüber voll geladen wird? Neben dem üblichen Strombedarf während des Sonnenscheins müsste die PV-Anlage zusätzlich noch etwa 3-5 kWh erzeugen, damit der Speicher für die Nacht aufgefüllt wird. Ob man das schafft, hängt einmal an dem Verbrauch pro Tag und der Erzeugungsleistung der Anlage. Ist die PV-Anlage auf den Verbrauch ausgerichtet worden, dann wird das wahrscheinlich in den Monaten November bis Februar überhaupt nicht klappen. Hat man die Empfehlungen beherzigt, die PV-Anlage so groß, wie möglich zu gestalten, kann es an manchen Tagen vielleicht gelingen. Im Winter hilft mir ein Stromspeicher also nicht wirklich, weil er nur an wenigen Tagen soweit aufgeladen wird, dass er für die sonnenlose Zeit genutzt werden kann.

Im Sommer hat man dann das umgekehrte Problem. Die Tage werden länger (weniger Strom für Licht), die Heizung benötigt weniger Strom und die Zeit, in der man den Speicher benötigt wird dadurch auch immer kürzer. Nun gibt es tagsüber genug Sonne, damit der Speicher wieder komplett aufgeladen werden kann. Schön wäre es nun, wenn man einen leeren Speicher auflädt. Dies funktioniert aber nicht, weil über Nacht gar nicht soviel Strom benötigt wird. Im Extremfall kann man den Speicher pro Tag nur mit 20%- 50% seiner Kapazität beladen. Man hat seinen Speicher also quasi künstlich verkleinert und die Strommenge, die über den Speicher läuft ist nicht so hoch, wie erwartet.

Jetzt möchte ich noch auf den angeblichen Vorteil eines Stromspeichers in Verbindung mit dem Elektro-Auto eingehen. Hier muß man nun eine ganz andere Größe beim Speicher wählen, damit man wirklich etwas davon hat. Denn nun möchte ich ja den gespeicherten Strom für meinen „Nachtverbrauch“ nutzen und dem Nachladen des E-Autos. Bei einer täglichen Strecke von ca. 50km und einem durchschnittlichen Verbrauch von 17-18 kWh pro 100 Kilometer würde man also etwa 9kWh für das tägliche Nachladen benötigen. Nun benötigt man einen Speicher, der etwa 10 kWh bis 14 kWh groß ist. Die gerade beschriebenen Probleme hinsichtlich des Ladezustands im Winter/Sommer werden also nochmal größer. Das E-Auto wird wahrscheinlich nur in den Monaten Mai bis September wirklich über den Stromspeicher geladen werden können. Die übrige Zeit liegt ein Großteil des Speichers brach.

Basis meiner Simulationsrechnung

Allgemeine Rahmenbedingungen

Für meine sehr grobe Simulationsrechnung habe ich eine sehr einfache Berechnung genutzt, dessen Ergebnis deutlich zu Gunsten des Speichers liegen wird. Ich habe keine Wandlungsverluste berücksichtigt und auch nicht die tatsächlichen Erzeugungsverläufe innerhalb eines Tages berücksichtigt. Außerdem habe ich aktuell nur die Monate Januar bis Juni berechnet und das Ergebnis dann einfach auf das Jahr hochgerechnet.

In meiner Simulation bin ich einfach davon ausgegangen, dass die ermittelte Einspeisung pro Tag in den Speicher fließen könnte und das der Verbrauch pro Tag aus der PV-Erzeugung sowie dem Speicher bedient werden kann. Wenn hierdurch ermittelt wird, dass der Speicher bereits voll ist, wird der Rest der PV-Energie wieder eingespeist und umgekehrt wird Netzstrom benötigt, wenn PV-Leistung und Stromspeicher nicht mehr ausreichen.

Zusätzlich habe ich grob versucht, zwischen dem Nachtverbrauch (keine PV-Erzeugung) und dem Tagesverbrauch (Zeitraum mit PV-Erzeugung) zu unterscheiden. Wenn also der Speicher nicht ausreichend gefüllt ist, sorgt dies dafür, dass der Nachtverbrauch auf jeden Fall aus dem Netz kommen muß.

Da ich aktuell nur Daten für das erste Halbjahr habe wurden die Ergebnisse einfach auf ein Jahr hochgerechnet. Damit mögliche Verluste oder auch die Tagesverläufe, die eher optimistisch angesetzt wurden, etwas berücksichtigt werden, habe ich vom Einsparungsergebnis nochmal 15% abgezogen.

Parameter meiner PV-Anlage

Nachfolgend findet ihr nochmal ein paar zusätzliche Infos zu unserer Anlage und unserem Strombedarf bzw. dem Ladeverhalten der E-Autos. Damit kann die Simulation entsprechend eingeordnet werden.

• PV-Anlage auf Ost/West verteilt (9,86 kWp)
• Vom Solateur kalkulierter spezifischer Ertrag: 745 kWh pro kWp (wird dieses Jahr wohl höher sein)
• 2 Elektroautos (Beladung meist mit PV-Überschuß; im ersten Quartal wurde der e-Niro zu Hause geladen, danach oft in der Firma)
• Waschmaschine und Spülmaschine werden durch die PV-Steuerung mit möglichst viel Solarstrom betrieben
• aktueller Tagesverbrauch etwas durch HomeOffice beeinflußt
• wesentlicher Verbrauch in den Abendstunden auf Grund Kochen und 60 Zoll TV
• Grundverbrauch in der Nacht etwa um due 350 – 400 Wh
• Basis für die Simulation ist ein Speicher mit 5 kWh und 7,5 kWh

Wir haben also einen relativ hohen Verbrauch und auch unser Grundverbrauch ist wahrscheinlich höher, als der Schnitt. Auch dieser hohe Verbrauch ist eher förderlich für den Speicher, was bei der Betrachtung unserer Ergebnisse berücksichtigt werden muß. In dem vorhergehenden Video wird die Wirtschaftlichkeit sehr gut auch bei einem relativ niedrigen Verbrauch dargestellt und zeigt, wie sich das Ergebnis deutlich negativer für den Speicher darstellt.

Simulationsergebnis der PV-Anlage mit Stromspeicher

Nachfolgend findet ihr die Berechnung bzw. Gegenüberstellung der Simulationsergebnisse. Im obigen Diagramm kann man sehen, wann der Speicher am Ende des Tages gefüllt ist und wie sich der Netzbezug mit und ohne Akku verhält.

Wie schon erwähnt, sind die Ergebnisse auf unsere spezifische Anlage und unser Nutzungsverhalten ausgerichtet. Tatsächlich können schon kleine Veränderungen in den Parametern zu deutlich anderen Ergebnissen führen. Ein Grund übrigens, warum bei den vielen Beispielberechnungen entsprechend „optimierte“ Annahmen getroffen werden.

Die Kosten für die PV-Anlage habe ich außen vor gelassen, da ich nur den Vergleich zwischen PV mit und ohne Speicher betrachten möchte. Ansonsten müsste man noch den Selbstverbrauch mit entsprechenden Kosten versehen. Dieser dürfte, je nach Ertrag und Kosten der Anlage zwischen 0,08€ und 0,12€ pro kWh liegen.

	Ohne PV-Anlage	Nur PV-Anlage	PV-Anlage & Speicher
Stromkosten Netzbetreiber	0,26€	0,26€	0,26€
Einspeisevergütung	0,086€	0,086€	0,086€
Energiewerte
Gesamtverbrauch	3.806 kWh	3.806 kWh	3.806 kWh
PV-Ertrag		4.306 kWh	4.306 kWh
Netzbezug	3.806 kWh	2.049 kWh	1.183 kWh
Einspeisung		2.549 kWh	1.685 kWh
Selbstverbrauch		1.757 kWh	2.622 kWh
Anteil Selbstverbrauch		41%	61%
Kosten
Strombezug	990 €	533 €	308 €
Einspeisung (Einnahme)		-219 €	-145 €
Gesamt	990 €	314 €	163 €
Ersparnis			151 €
Ersparnis pro Jahr (85%)			256 €

Pro Jahr würden wir also ca. 256€ sparen, wenn wir einen 5 kWh Akku als Stromspeicher nutzen würden. Wie bereits erwähnt, liegt der Wert wahrscheinlich höher, als in der Praxis tatsächlich umsetzbar wäre.

Wenn wir nun von eine Lebensdauer beim Stromspeicher von 15 Jahren ausgehen, dann würden wir in dieser Zeit 3.847€ sparen. Das wären damit die Kosten, die ein Stromspeicher in der Größe inklusive Einbau und Wartung sowie evtl. Aufrüstung eines Wechselrichters kosten dürfte. Pro kWh wären das 769€.

Wenn man versucht, die Preise für Stromspeicher zu ermitteln, wird man feststellen, dass dies nicht so einfach ist. Aktuell dürfte der Preis pro kWh inkl. aller Kosten wohl bei um die 1.000€ liegen. Hier kommt es dann auf die konkreten Angebote an.

Wie sich die Berechnung ändert, wenn man die Parameter etwas anpasst, sieht man in nachfolgender Tabelle:

	Ersparnis pro Jahr	max. Speicherkosten pro kWh
Stromkosten: 0,30€	334 €	946 €
Lebensdauer Akku: 20 Jahre	256 €	1.026 €
Speichergröße: 7,5 kWh	278 €	556 €

Ein Stromspeicher ist also dann rentabel, wenn der Strompreis deutlich steigt, die Lebensdauer tatsächlich 20 Jahre beträgt und die Speichergröße möglichst klein gewählt wird. Aus den Parameteranpassungen lässt sich auch ableiten, dass ein Stromspeicher in Verbindung mit E-Autos noch unwirtschaftlicher ist. Hier kommt es sehr auf die individuellen Fahr- bzw. Ladeeigenschaften an.

Als Faustformel könnte man eventuell festhalten, dass sich ein Stromspeicher dann wirtschaftlich lohnen könnte, wenn dieser bei einem Preis von maximal 700€ bis 800€ pro kWh inkl. aller Kosten zu bekommen ist. Wenn man dann noch eine Förderung nutzen kann, sollte man sich tatsächlich überlegen, ob ein Stromspeicher sinnvoll ist.