Bei einer Solaranlage gilt: Je mehr des produzierten Stroms Sie selbst verbrauchen, desto wirtschaftlicher ist Ihre Anlage. Diesen Eigenverbrauch können Sie mit einem Batteriespeicher optimieren. Was es dabei zu beachten gibt, erklärt Ihnen Stefan Schori vom BFH-Zentrum Energiespeicherung der Berner Fachhochschule.

Bild: Berner Fachhochschule

Wie funktioniert ein Batteriespeicher im Zusammenspiel mit einer Solaranlage?

Stefan Schori: Eine Photovoltaikanlage produziert tagsüber Energie, wenn die meisten Leute nicht zu Hause sind und der Stromverbrauch daher in der Regel vergleichsweise gering ausfällt. Der überschüssige Strom muss dann ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Wer hingegen einen Batteriespeicher hat, kann die Energie vom Tag speichern und nachts nutzen – oder auch in den frühen Morgen- und Abendstunden, wenn die Sonne weniger stark scheint. Dazu ist der Batteriespeicher an die Elektroinstallation des Hauses angeschlossen. Seine Steuerung regelt automatisch das Laden und Entladen.

Welche Vorteile bringt ein Batteriespeicher?

Damit können Sie Ihren Eigenverbrauch steigern, also einen grösseren Anteil Ihrer selbst produzierten Solarenergie nutzen. Dabei verhindern Sie, dass Sie Ihren überschüssigen Solarstrom für eine tiefe Vergütung ins Netz einspeisen und später Strom zu einem höheren Preis aus dem Netz beziehen müssen. Hierbei gilt es jedoch zu beachten, dass der Kauf des Batteriespeichers Kosten verursacht, die in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung miteinbezogen werden müssen. Ein weiterer Vorteil: Batteriespeicher können zu Zeiten mit starker Netzbelastung das Stromnetz entlasten. Erreichen nämlich in einem Quartier zahlreiche Photovoltaikanlagen um die Mittagszeit gleichzeitig ihre höchste Leistung und speisen viel Strom ins Netz ein, wird dieses stärker belastet. Umso besser, wenn der Strom einiger Anlagen stattdessen gespeichert wird. Heute wird dieser netzdienliche Betriebsmodus noch kaum eingesetzt, könnte jedoch bei einem weiteren Zuwachs an Solaranlagen relevant werden. Wichtig zu wissen: Der Batteriespeicher ist ein Kurzzeitspeicher. Sein Energieinhalt ist normalerweise zu klein, um einen Haushalt mehrere Tage lang mit Strom zu versorgen. Sie können mit einem solchen Speicher also nicht autark vom Stromnetz leben. Es gibt immer wieder Schlechtwetterphasen und erzeugungsarme Perioden im Winter, in denen die Solaranlage zu wenig Energie produziert, um den Strombedarf zu decken.

Unter welchen Bedingungen ist ein Batteriespeicher wirtschaftlich?

Dabei spielen mehrere Faktoren eine Rolle: Wie viel kostet der selbst produzierte Solarstrom? Welche Vergütung erhalten Sie für den ins Netz eingespeisten Solarstrom? Wie viel kostet umgekehrt der Strom, den Sie aus dem Netz beziehen? Und wie viel müssen Sie in den Batteriespeicher investieren? Ein vereinfachtes Beispiel: Ihr auf dem Dach produzierter Solarstrom kostet 10 Rappen pro Kilowattstunde (kWh) und der Netzbetreiber bezahlt Ihnen gerade diese 10 Rappen pro Kilowattstunde Strom, wenn Sie tagsüber einspeisen. Am Abend, wenn Ihre Elektrogeräte laufen, bezahlen Sie pro kWh Strom aus dem Netz 25 Rappen – also 15 Rappen mehr. Diese Differenz ist der finanzielle Vorteil, den Ihnen der Batteriespeicher pro kWh bringt. Nun können Sie berechnen, wie viele kWh Sie über die Lebensdauer der Batterie speichern müssten, damit sich die Anschaffungskosten lohnen. Für eine detaillierte Betrachtung müssen noch der Wirkungsgrad der Batterie sowie die laufenden Betriebskosten berücksichtigt werden. In vielen Fällen rechnet sich die Anschaffung heute noch nicht. Anders kann es aussehen, wenn der Batteriespeicher eine teure Verstärkung des Stromnetzes verhindert.

Wann ist das der Fall?

Es kommt vor, dass der Hausanschluss oder die Leitungen des Stromnetzes für die Integration einer Photovoltaikanlage zu gering dimensioniert sind und eine Netzverstärkung notwendig wird. Dies kann beispielsweise bei einem abgelegenen Landwirtschaftsbetrieb mit grosser Solaranlage der Fall sein. Anstelle einer Verstärkung der Leitung ist ein Batteriespeicher in einer solchen Situation möglicherweise die günstigere Variante. Dabei muss beachtet werden, dass der finanzielle Nutzen auch eher beim Netzbetreiber liegen kann. Die Finanzierung des Speichers ist also entsprechend abzustimmen. Ebenfalls interessant kann ein gemeinsamer grosser Speicher im Quartier anstelle vieler einzelner Speicher sein, weil sich die Nutzung optimieren lässt – und der gemeinsame Speicher erst noch weniger Raum und Ressourcen erfordert.

Wie wird die Kapazität eines Batteriespeichers passend festgelegt?

Sie muss auf die Solaranlage und den eigenen Stromverbrauch abgestimmt sein. Ein zu gross dimensionierter Speicher zum Beispiel lohnt sich finanziell nicht, weil man die vorhandene Kapazität nicht optimal ausnutzen kann. Für die Berechnung der Speicherkapazität gibt es zwei Faustregeln: Bei der ersten wird die Leistung der Solaranlage mit dem Faktor 1,5 multipliziert. Leistet Ihre Photovoltaikanlage 6 kW_p, benötigen Sie eine Speicherkapazität von 9 kWh. Bei der zweiten Faustregel geht man davon aus, dass die Speicherkapazität den durchschnittlichen Strombedarf eines halben Tages decken sollte. Die Wahl fällt schliesslich auf den kleineren Wert der beiden Faustregeln. Darüber hinaus empfiehlt es sich, die Speicherkapazität von einer Fachperson bestimmen zu lassen.

Worauf sollte man beim Kauf eines Batteriespeichers sonst noch achten?

Lassen Sie von einer Fachperson prüfen, welche Speicher mit Ihrer Solaranlage kompatibel sind. Fragen Sie zudem explizit nach, welche nutzbare Kapazität der Batteriespeicher hat. Denn diese ist oft nicht identisch mit der gesamthaft vorhandenen Kapazität. Der Grund dafür: Bei einem Batteriespeicher besteht eine gewisse Garantie auf der nutzbaren Kapazität. Um diesen Wert auch bei einer alternden Batterie noch einzuhalten, wird der Speicher oftmals mit einer Reserve gebaut. Ein weiterer Hinweis für den Kauf: Heute werden vorwiegend Lithium-Ionen-Batterien verkauft. Sie sind aus Sicht der Kosten, der Energie- und Leistungsdichte, der Lebensdauer und des Wirkungsgrads attraktiv. Zudem sind Lithium-Ionen-Batterien zu über 90% rezyklierbar. Wenn Ihnen eine noch bessere Wiederverwertbarkeit und umweltverträgliche Materialien speziell wichtig sind, können Sie auch eine Salzwasserbatterie oder eine Salz(schmelz)batterie in Betracht ziehen. Und ein letzter Tipp: Achten Sie bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Ihrer Solaranlage darauf, dass die Situationen mit und ohne Batteriespeicher separat gerechnet werden. Somit sehen Sie sofort, ob ein Batteriespeicher aus wirtschaftlicher Sicht Sinn macht oder nicht.

Welche technologischen Entwicklungen und Trends erwarten Sie bei den Batteriespeichern?

Ich gehe davon aus, dass die zyklische Lebensdauer der Batteriespeicher steigt, sodass mehr Lade- und Entladezyklen möglich sind. Zudem dürften die Speicherkapazitäten zunehmen, während die Produktionskosten durch die höheren Stückzahlen voraussichtlich sinken. Die Entwicklung der Batteriepreise hängt aber genauso von den Rohstoffpreisen ab. Künftig werden auch Elektroautos vermehrt die Rolle eines Stromspeichers übernehmen können. Denn immer mehr Modelle sind in der Lage, bidirektional betrieben zu werden, also auch Strom abzugeben. Das ist deshalb interessant, weil viele Elektroautos eine zehnmal – oder sogar noch mehr –grössere Speicherkapazität haben als die heutigen, typischerweise eingesetzten Hausspeicher. Dabei muss nicht befürchtet werden, dass die Fahrzeugbatterie kaputt geht. Denn sie verfügt über ein Steuersystem, das jederzeit dafür sorgt, dass die Batterie innerhalb der zulässigen Grenzen geladen und entladen wird.

Was empfehlen Sie Hauseigentümerinnen und -eigentümern, die jetzt eine Solaranlage installieren lassen, aber mit der Investition in einen Batteriespeicher noch zuwarten möchten?

In einem solchen Fall empfiehlt es sich, bei der Installation der Solaranlage am Wechselrichter eine Anschlussmöglichkeit für den Batteriespeicher vorzusehen.

Zur Person

Stefan Schori ist Gruppenleiter des Labors für Elektrizitätsnetze an der Berner Fachhochschule (BFH) und Managing Co-Director des BFH-Zentrums Energiespeicherung. Ab August 2022 ist er Nachwuchsprofessor im Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnologie.