PV-Speicher Größe berechnen: Welche Batteriekapazität brauche ich?
Der Ausbau erneuerbarer Energien schreitet in immer schnellerem Tempo voran. Im Gegensatz zu herkömmlichen, fossilen Stromerzeugungsmöglichkeiten lassen sich Solaranlagen in ihrer Produktion allerdings nur sehr eingeschränkt beeinflussen.
Strom wird immer nur dann produziert, wenn Sonnenlicht vorhanden ist. Ist es dunkel und nur wenig Sonnenlicht vorhanden, kann kein oder nur sehr wenig Solarenergie bzw. Strom produziert werden.
Während zum Beispiel Atom- oder Kohlekraftwerke konstant eine feste Menge Energie liefern, ist das bei Solarenergie nicht immer möglich. Aus diesem Grund braucht es Wege, um die Energie für einen späteren Zeitpunkt zu speichern und umflexibel auf Veränderungen im Stromangebot und -bedarf zu reagieren. Eine Möglichkeit sind sogenannte PV-Speicher oder auch Stromspeicher genannt, die den produzierten Solarstrom in einer Batterie zwischenlagern und jederzeit abrufbar machen. Diese sind auch für private PV-Anlagen bestens geeignet.
Doch schnell stellt sich die Frage: Wie groß sollte mein PV-Speicher sein? Welche Batteriekapazität brauche ich und was kostet eine Solar-Batterie? In diesem Beitrag erfährst Du, wie Du Deine PV-Speicher Größe berechnen kannst und was Du sonst noch alles über die verschiedenen Speichersysteme wissen musst.
Was ist ein Photovoltaik (PV)-Speicher?
Ein PV-Speicher ist vergleichbar mit einer herkömmlichen Batterie oder einem Akku. Der Solarstrom wird dort gespeichert und kann dann zu jedem beliebigen Zeitpunkt verbraucht werden. Der Stromspeicher ist dabei meist im Bereich der Haustechnik, der Garage oder im Außenbereich des Gebäudes untergebracht und die Größe kann je nach Speicherkapazität unterschiedlich ausfallen.
Tagsüber wird der überschüssige Strom, also alles, was nicht direkt verbraucht wird, in der Batterie gespeichert. Abends bzw. in der Nacht, wenn keine Stromproduktion möglich ist, nutzt Du dann automatisch die Energie aus Deinem Speicher, statt den Strom von Deinem Anbieter aus dem öffentlichen Netz zu beziehen. Wie viel Solarenergie zu zwischenspeichern kannst, hängt von der Speichergröße bzw. Speicherkapazität ab. Diese wird in Kilowattstunden (kurz kWh) gemessen.
Welche Arten von Photovoltaik-Speicher gibt es?
Bevor Du die Größe Deines Photovoltaik-Speichers berechnen kannst, musst Du Dich zuerst für eine Stromspeicher-Art entscheiden. PV-Speicher ist nämlich nicht gleich PV-Speicher. Es gibt verschiedene Batterie-Arten und -Typen, die sich in der Funktion, Kapazität, Lebensdauer und den Kosten unterscheiden. Während früher auch Bleiakkus gebräuchlich waren, liegt der Fokus heute vor allem auf Lithium-Ionen-Batterien. Hier findest Du einen Überblick, welche Lithium-Ionen-Arten es gibt und wie sich diese unterscheiden.
Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan (NCM)
Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan (kurz: NCM-Batterie) sind in erster Linie auf eine hohe Kapazität ausgelegt, also so viel Energie zu speichern, wie möglich. Dieser Akkumulatoren-Typ bietet für PV-Anlagen in der Regel eine Speicherkapazität von 6 bis 60 Amperestunden. Die Bauweise dieser Batterien erfolgt entweder in Zylinderform, rechteckig oder als Prisma. Neben der hohen Energiedichte sind die allgemein gute Leistungsfähigkeit und vergleichsweise niedrigen Kosten von Vorteil.
Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)
Ein Lithium-Eisen-Phosphat-Akku (LFP) zeichnet sich gegenüber anderen Modellen durch seine hervorragende chemische und thermische Stabilität aus. Diese Akkus gelten als äußerst sicher, feuerfest und widerstandsfähiger gegenüber Kurzschlüssen. Eine Lithium-Eisen-Phosphat-Zelle überlebt rund 5.000 Ladezyklen. Im Vergleich zum Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Akku ist die Energiedichte hier jedoch deutlich niedriger. Andererseits werden aber höhere Spannungen unterstützt, wodurch sich dieser Akku für schnelles Laden eignet.
Lithium-Mangan-Oxid-Spinell (LMO)
Lithium-Mangan-Oxid-Spinell-Akkus (LMO) sind widerstandsfähiger gegen Hitze. Damit sind die Leistungen bei hohen Temperaturen im Außenbereich besser. Gegenüber Kobalt-Verbindungen gelten Manganverbindungen als sicher und umweltfreundlich. Außerdem punkten sie auch bei den Kosten. Die Lebensdauer liegt bei 1.500 bis 2.000 Zyklen.
Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2)
Mit Lithium-Cobalt-Oxid-Akkus (LiCoO2) sind durch eine hohe Energiedichte häufig in Smartphones und anderen Elektrokleingeräten im Einsatz. Eine kurze Lebensdauer mit nur 500 bis 1.000 Zyklen sowie eine höhere Brandgefahr als bei anderen Batterie-Typen zählen allerdings zu den Nachteilen.
Alternative: Salzwasserspeicher
Neben Lithium-Ionen-Akkus sind auch Salzwasserspeicher als PV-Batterie im Gespräch. Diese sind bisher jedoch wenig verbreitet, da die Be- und Entladezeit gegenüber anderen Typen länger dauert und auch die Anschaffungskosten deutlich höher sind. Dem gegenüber stehen jedoch verschiedene Vorteile. So wird Salzwasserspeicher nachgesagt, deutlich umweltfreundlicher und ungefährlich zu sein. Die hohe Verfügbarkeit der Rohstoffe und die Wartungsfreiheit sind weitere Pluspunkte.
Welcher Speicher ist der richtige für meine PV-Anlage?
Als Stromspeicher einer PV-Anlage haben sich neben Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan (NCM) auch Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus (LiFePO4) bewährt. Klar ist jedoch, dass jeder Akkumulatoren-Typ seine Vor- und Nachteile hat. Daher gilt es im Einzelnen abzuwägen, ob Du zum Beispiel einen langlebigeren, sicheren oder umweltfreundlichen gegenüber einem Speicher mit geringen Anschaffungskosten vorziehst.
Was ist die optimale Größe eines PV-Speichers?
Wenn Du Dich für einen Speichertyp entschieden hast, steht als Nächstes die Frage nach der richtigen Speicherkapazität an. Die nutzbare Speicherkapazität ist entscheidend für Deinen Autarkiegrad, den Eigenverbrauch und damit auch die Einsparung bei dem Bezug aus dem Stromnetz. Die Stromspeichergröße orientiert sich damit einerseits an Deinem tatsächlichen Stromverbrauch bzw. Energiebedarf und andererseits aber auch der Größe Deiner PV-Anlage.
Leistung Deiner PV-Anlage
Berücksichtige zunächst die Leistung Deiner PV-Anlage. Schließlich bringt Dir ein riesiger Stromspeicher nichts, wenn Deine Solaranlage gar nicht in der Lage ist, diesen vollständig zu laden. Eine Faustregel sagt dann, dass Du pro Kilowatt-Peak die 0,9 bis 1,6-fache Leistung als Speicherkapazität haben solltest. Bei einer 10 kWp PV-Anlage wären das also zwischen 9 und 16 kWh Speicherkapazität.
Jahresstromverbrauch
Eine weitere Faustregel berücksichtigt zudem den Stromverbrauch und empfiehlt, dass Du mindestens 60 Prozent Deines täglichen Strombedarfs decken solltest. Bei einem Einfamilienhaus mit Vier-Personen-Haushalt und einem angenommenen Jahresverbrauch von 4.000 kWh bedeutet das ein täglicher Strombedarf von 11 kWh. Demnach sollte die Auslegung des Stromspeichers mit mindestens 6,6 kWh erfolgen.
Unabhängigkeitsrechner
Geht es Dir hingegen vor allem darum, möglichst unabhängig von der öffentlichen Stromversorgung zu sein, dann solltest Du Deinen Autarkiegrad betrachten und einen sogenannten Unabhängigkeitsrechner nutzen. Dabei werden Dein Stromverbrauch, die nutzbare Speicherkapazität und Photovoltaikanlagen-Leistung berücksichtigt. Der Rechner ermittelt dann Deinen Autarkiegrad sowie den Eigenverbrauchsanteil.
Welche Kapazität braucht mein Stromspeicher?
Du siehst also, die Kapazität Deines Stromspeichers richtet sich nach Deinem Stromverbrauch, der PV-Leistung und anderen Faktoren. Mache Dir im Vorfeld ausführliche Gedanken, welche Dimensionierung Du anstrebst, wie viel Platz vor Ort vorhanden ist, ob ein Speicher möglicherweise Dein Budget sprengt und welchen Autarkiegrad Du erlangen willst.
So berechnest Du Deine PV-Speicherkapazität
Um die Speicherkapazität zu berechnen, kannst Du einerseits den Unabhängigkeitsrechner verwenden oder die Formeln unter Berücksichtigung der PV-Anlagen-Leistung bzw. dem Jahresverbrauch.
Faustformel PV-Leistung:
- maximale PV-Leistung (kWp) x (Faktor 0,9 bis 1,6) = Kapazität (kWh)
Faustformel Strombedarf:
- (jährlicher Strombedarf (kWh) / 365 Tage) x 0,6 = Kapazität (kWh)
Was kostet ein Batteriespeicher?
Die Kosten eines PV-Speichers orientieren sich an verschiedenen Einflussfaktoren. Einerseits ist von Bedeutung, wie viel nutzbare Speicherkapazität Du benötigst, andererseits auch welchen Batterie-Typ Du wählst. Ein Stromspeicher mit 5 kWh kostet etwa zwischen 5.000 und 8.000 Euro. Bei einem PV-Speicher mit 10 kWh solltest Du etwas höhere Kosten von 8.000 bis 12.000 Euro einplanen.
Grundsätzlich gilt, dass diese Kosten nur als grober Richtwert gelten und der tatsächliche Preis von den Angaben stark variieren kann.
Wann lohnt sich ein Stromspeicher?
Ob sich für Deine PV-Anlage ein Stromspeicher lohnt, hängt von mehreren Faktoren ab. Finanziell lohnt sich ein PV-Speicher immer dann, wenn die dadurch eingesparten Stromkosten den Anschaffungswert bzw. die anfänglichen Investitionskosten übersteigen. Bei vielen Anlagen ist das nach 15 Jahren der Fall. Hier gilt es also, den Eigenverbauchsanteil mit und ohne Speicher zu vergleichen und die daraus resultierenden unterschiedlichen Stromkosten zu berücksichtigen.
Oft stellt sich aber nicht nur die Frage, ob sich ein Stromspeicher finanziell lohnt. Wer zum Beispiel einen möglichst hohen Autarkiegrad erreichen will, der muss einen hohen Eigenverbrauchsanteil erreichen und benötigt damit zwangsweise einen größeren Akku.
Ein weiterer Punkt ist die Speicherung von Strom aus dem öffentlichen Netz. Gerade zur Mittagszeit besteht in der Regel ein Überschuss bei Stromangebot. Wer den Strom dann günstig einkauft und diesen speichert, kann die Energie zu einem späteren Zeitpunkt teurere verkaufen. Für private Haushalte ist dieses Geschäftsfeld bisher jedoch weitestgehende verborgen und richtet sich in erster Linie an gewerbliche Anlagenbetreiber.
Kann ich einen Stromspeicher nachrüsten?
Wenn Du bereits über eine eigene PV-Anlage verfügst, kannst Du diese auch ohne Probleme mit einem Stromspeicher nachrüsten. Für das Nachrüsten gelten die gleichen Voraussetzungen und Kriterien, wie bei der Planung einer neuen PV-Anlage mit Speicher. Ob das Nachrüsten sinnvoll ist, kannst Du an Deiner aktuellen Eigenverbrauchsquote ablesen. Dabei solltest Du bedenken, dass Du je nach Anlagengröße zwischen 7,1 und 8,2 Cent Einspeisevergütung je kWh erhältst. Beziehst Du die gleiche Menge Strom jedoch von Deinem Anbieter, kostet Dich dieser mehr als das dreifache. Mit einem Speicher kannst Du den selbstproduzierten Strom dann zu jeder Tages- und Nachtzeit nutzen.
