So berechnen Sie die Größe Ihres Stromspeichers

Die optimale Größe eines PV-Speichers ist entscheidend, um den Ertrag einer Photovoltaikanlage zu maximieren. Mit dem richtigen Speicher kann man den Eigenverbrauch deutlich erhöhen und die teure Einspeisung von Solarstrom ins Netz vermeiden.

Gleichzeitig sollte der Speicher aber auch nicht überdimensioniert werden, da die Kosten mit der Speicherkapazität steigen. Es gilt also, die optimale Größe zu finden, die zu maximaler Autarkie bei vertretbaren Kosten führt.

In diesem Artikel betrachten wir die wichtigsten Faktoren, die bei der Berechnung der optimalen PV-Speichergröße berücksichtigt werden müssen. Dazu gehören der jährliche Stromverbrauch, das Nutzerverhalten, die Größe der PV-Anlage selbst sowie die gewünschte Autarkiequote. Auch Aspekte wie die Ausrichtung der PV-Anlage, die Batterietechnik und die Anschlussleistung spielen eine Rolle. Wir zeigen, wie man anhand dieser Faktoren die optimale Speichergröße ermitteln kann.

Jahresstromverbrauch

Der Jahresstromverbrauch ist der erste Anhaltspunkt bei der Dimensionierung des PV-Speichers. Hier sollte man sich zunächst den eigenen Stromverbrauch der letzten 12 Monate anschauen.

Für eine erste Orientierung kann man sich am Durchschnittsverbrauch eines 4-Personen-Haushalts orientieren. Dieser liegt in Deutschland bei rund 4.200 kWh pro Jahr. Allerdings gibt es dabei große Unterschiede, abhängig vom Energieverbrauchsverhalten der Bewohner.

Wichtig ist es auch, die täglichen und jahreszeitlichen Verbrauchsspitzen zu berücksichtigen. Viele Haushalte verbrauchen abends deutlich mehr Strom als tagsüber, wenn niemand zu Hause ist. Im Winter gibt es zudem einen höheren Grundverbrauch. Dies muss bei der Speicherdimensionierung mit einbezogen werden.

Nutzerverhalten

Das Nutzerverhalten der Bewohner hat großen Einfluss auf die optimale Größe des PV-Speichers. Wenn der meiste Strom am Morgen oder Mittag verbraucht wird, ist der Speicherbedarf geringer, da direkt PV-Strom genutzt werden kann. Verbrauchsspitzen am Abend und in der Nacht erfordern jedoch einen größeren Speicher.

Besonders relevant sind Geräte mit hoher Leistungsaufnahme wie Waschmaschine, Trockner, Geschirrspüler oder Elektroherd. Wenn diese vorwiegend am Abend genutzt werden, entstehen hohe Lastspitzen wenn wenig PV-Strom vorhanden ist. Der Speicher muss diese Spitzen abfangen können. Auch das Laden von Elektroautos am Abend erhöht den Bedarf.

Im optimalen Fall werden lastintensive Geräte tagsüber bei PV-Überschuss betrieben. Dann kann der Speicher kleiner dimensioniert werden. Das setzt allerdings Nutzerdisziplin voraus und ist nicht immer praktikabel. Daher sollte bei der Speichergröße ein typisches Nutzerverhalten berücksichtigt werden mit Lastspitzen am Morgen und Abend.

PV-Anlagengröße

Die Größe der PV-Anlage hat einen entscheidenden Einfluss auf die optimale Batteriegröße. Als Faustregel gilt: Für eine hohe Autarkie von ca. 80% sollte die Batteriekapazität etwa 1 kWh pro 1 kWp der installierten PV-Leistung betragen.

Beispiel: Für eine PV-Anlage mit 5 kWp Leistung wären demnach ca. 5 kWh Batteriespeicher sinnvoll. Mit dieser Kombination könnten ungefähr 80% des Solarstroms auch direkt vor Ort verbraucht werden. Der Rest wird ins öffentliche Netz eingespeist.

Möchte man eine noch höhere Autarkie von 90-100% erreichen, muss die Batterie entsprechend größer dimensioniert werden. Hierfür kann man von 1,5 bis 2 kWh Speicher pro 1 kWp PV-Leistung ausgehen.

Wichtig ist immer die Gesamtleistung der PV-Anlage. Eine Ost-West-Ausrichtung mit beispielsweise 8 kWp Gesamtleistung erfordert die gleiche Batteriegröße, wie eine 8 kWp Südanlage. Die Ausrichtung beeinflusst vor allem die Erträge, aber nicht die erforderliche Speichergröße.

Ausrichtung der PV-Anlage

Die Ausrichtung der PV-Anlage hat einen großen Einfluss auf die Energieausbeute und damit auch auf die benötigte Speichergröße. Eine Südausrichtung ist in den meisten Fällen optimal, da so über den Tag die meiste Sonneneinstrahlung eingefangen werden kann.

Im Vergleich zu einer Ost-West-Ausrichtung fällt bei Süd die Energieernte bis zu 20% höher aus. Bei einer Ost-West-Ausrichtung verteilt sich die Energieerzeugung gleichmäßiger über den Tag, sodass morgens und abends mehr Solarstrom zur Verfügung steht. Allerdings ist die Mittagssonne ertragreicher, daher ist die Südausrichtung insgesamt effizienter.

Bei einer Südausrichtung sollte der Speicher dimensioniert werden, um die hohen Mittagsspitzen aufzufangen. Da die Energieerzeugung tagsüber konzentrierter ist, benötigt man einen größeren Speicher für eine hohe Autarkie als bei der Ost-West-Varianten.

Auch Verschattungen durch Bäume oder Nachbargebäude reduzieren den Ertrag deutlich und sollten bei der Planung berücksichtigt werden. Sinnvoll ist, die PV-Module schattenfrei zu montieren und gegebenenfalls die Dachfläche zu teilen, um die Ausrichtung zu optimieren. Je weniger Verschattung, desto effizienter die Anlage und desto kleiner kann der Speicher dimensioniert werden.

Angestrebte Autarkie

Die angestrebte Autarkie ist ein wichtiger Faktor bei der Berechnung der optimalen Speichergröße. Je höher der gewünschte Autarkiegrad, desto größer muss der Speicher dimensioniert werden.

Häufig wird ein Autarkiegrad von 80% angestrebt. Bei diesem Wert kann der Speicher gut die täglichen Schwankungen der PV-Stromproduktion ausgleichen. Eine Faustregel besagt, dass pro 1 kWp PV-Leistung 1 kWh Speicherkapazität benötigt wird, um rund 80% Autarkie zu erreichen.

Bei einem höheren angestrebten Autarkiegrad, zum Beispiel 95%, muss der Speicher entsprechend größer dimensioniert werden. Allerdings steigen mit zunehmender Speichergröße auch die Kosten. Hier muss die Wirtschaftlichkeit beachtet werden. Ab einem gewissen Punkt werden die Mehrkosten eines größeren Speichers nicht mehr durch die Einsparungen ausgeglichen.

Die optimale Speichergröße ist daher ein Kompromiss zwischen gewünschter Autarkie und Wirtschaftlichkeit. Oft ergibt ein Autarkiegrad von 80% das beste Verhältnis. Nur in Ausnahmefällen empfiehlt sich die Dimensionierung auf 95% Autarkie.

Batterietechnik

Bei der Wahl der Batterietechnik für den PV-Speicher stehen hauptsächlich Blei-Gel-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien zur Verfügung.

Blei-Gel-Batterien zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer von 10-15 Jahren aus, haben dafür aber eine geringere Zyklenfestigkeit von ca. 500 Vollzyklen. Sie sind preisgünstig, aber schwer und groß.

Lithium-Ionen-Batterien haben eine höhere Energiedichte und sind kleiner und leichter. Ihre Lebensdauer beträgt ca. 5.000-10.000 Vollzyklen bei ca. 10 Jahren Haltbarkeit. Der Preis ist höher, die Effizienz und Leistungsfähigkeit besser.

Bei der Dimensionierung sollte man die Lebensdauer der Batterien beachten. Nimmt man jährlich 250 Vollzyklen an, sollte eine Blei-Gel-Batterie mind. 500 und eine Lithium-Ionen-Batterie mind. 2.000 Zyklen aushalten. Wartungskosten fallen bei Lithium-Ionen geringer aus.

Anschlussleistung

Die verfügbare Anschlussleistung ist ein wichtiger Faktor bei der Dimensionierung des PV-Speichers. In einem Einfamilienhaus beträgt die Anschlussleistung in der Regel 3-phasig bis zu 16 Ampere pro Phase. Das entspricht einer Leistung von ca. 11 kW.

Allerdings begrenzen die meisten Energieversorger die Einspeiseleistung in ihr Netz auf 50% der Anschlussleistung, also 5,5 kW bei einem 16 Ampere Anschluss. Überschreitet die PV-Anlage diese Leistung, muss der überschüssige Strom im Speicher zwischengespeichert werden.

Bei größeren PV-Anlagen ab 10 kWp ist daher ein Batteriespeicher erforderlich, um die Leistungsbegrenzung einzuhalten und Überschussenergie sinnvoll zu nutzen. Je näher die PV-Leistung an der Einspeisebegrenzung liegt, desto größer sollte der Speicher dimensioniert werden.

Netzparallelbetrieb

Beim Netzparallelbetrieb wird der PV-Strom entweder voll eingespeist oder teilweise selbst verbraucht.

Volleinspeisung

Bei der Volleinspeisung wird der gesamte PV-Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Der erzeugte Strom wird nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet. Die Einspeisevergütung liegt 2023 bei 6,03 Cent pro kWh für Anlagen bis 10 kWp.

Der Vorteil der Volleinspeisung ist der geringe bürokratische Aufwand und die sichere Einspeisevergütung. Allerdings geht der selbst erzeugte Strom nicht in den Eigenverbrauch ein.

Eigenverbrauch

Beim Eigenverbrauch wird der selbst erzeugte PV-Strom vorrangig selbst genutzt. Überschüssiger Strom wird eingespeist.

Vorteil des Eigenverbrauchs ist die Ersparnis, da der Hausstrom günstiger als der Netzstrom ist. Mit einem Batteriespeicher kann der Eigenverbrauchsanteil auf über 70% gesteigert werden. Nachteil ist der höhere Installationsaufwand.

Die Einspeisevergütung beträgt nur den Marktpreis, der deutlich unter der EEG-Vergütung liegt.

Wirtschaftlichkeit

Bei der Wirtschaftlichkeit eines PV-Speichers spielen verschiedene Faktoren eine Rolle, die es zu berücksichtigen gilt.

Amortisation

Die Amortisation eines PV-Speichers hängt von den Investitionskosten, möglichen Fördergeldern und der Einspeisevergütung bzw. Eigenverbrauchsquote ab. Je nach Speichergröße und Batterietechnologie liegen die Investitionskosten aktuell zwischen 500 und 1.500 Euro pro kWh Speicherkapazität. Bei steigenden Strompreisen und sinkenden Systemkosten kann sich die Amortisation eines PV-Speichers in 5 bis 10 Jahren einstellen.

Förderung

Für die Anschaffung eines PV-Speichers können aktuell folgende Förderprogramme in Anspruch genommen werden:

• KfW-Förderung: zinsgünstige Kredite und Tilgungszuschüsse
• BAFA-Förderung: direkte Förderung für Speicher (aktuell bis zu 800 Euro pro kWh bei Neuanlagen)

Diese Fördergelder verkürzen die Amortisationszeit erheblich.

Prognose Strompreise

Langfristige Prognosen gehen von weiter steigenden Strompreisen aus. Dies verbessert die Amortisation, da selbst erzeugter Solarstrom vom eigenen Dach kostengünstiger wird als der Bezug aus dem Netz.

Insgesamt empfiehlt sich bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung daher eine konservative Einschätzung der künftigen Strompreisentwicklung.

Hersteller

Bei der Auswahl eines PV-Speichers ist auch der Hersteller zu beachten. Auf dem deutschen Markt für PV-Speicher gibt es einige etablierte Marktführer:

• E3/DC: Das deutsche Unternehmen E3/DC gehört zu den führenden Herstellern von Lithium-Ionen-Speichern für Photovoltaikanlagen. Die Hochvolt-Speicher zeichnen sich durch hohe Energiedichte, lange Lebensdauer und modularen Aufbau aus.

• Sonnen: Die Sonnen GmbH bietet neben Stromspeichern auch ein Komplettpaket für die Solarstrom-Nutzung an. Die SonnenBatterie punktet mit intelligentem Energiemanagement und hoher Qualität.

• LG Chem: Der koreanische Konzern LG Chem zählt weltweit zu den größten Herstellern von Lithium-Ionen-Batterien. Die LG Chem RESU Speicher sind robust, sicher und zukunftsfähig.

• Fenecon: Dieser Anbieter aus Bayern hat sich auf Heimspeicherlösungen spezialisiert. Die Fenecon Commercialspeicher zeichnen sich durch hohe Performance, Modularität und große Kapazitäten aus.

Beim Vergleich der verschiedenen Produkte sollte man unter anderem auf die Kapazität, Leistung, Zyklenfestigkeit, Garantie und Kommunikationsmöglichkeiten achten. Wichtig ist, den Speicher an den persönlichen Bedarf anzupassen. Hier hilft eine Fachberatung durch den Installateur weiter.

Fazit

Die optimale Dimensionierung des PV-Speichers hängt von vielen Faktoren ab, die sorgfältig gegeneinander abgewogen werden müssen. Der Eigenverbrauch sollte dabei im Vordergrund stehen, nicht die reine Autarkie.

Als Faustregel kann man von 1 kWh Speicher pro 1 kWp PV-Leistung ausgehen. Für einen durchschnittlichen 4-Personen-Haushalt mit 4.000 kWh Verbrauch und 5 kWp PV-Anlage wären das 5 kWh Speicher für ca. 80% Autarkie.

Wird eine höhere Autarkie angestrebt, muss der Speicher entsprechend größer dimensioniert werden. Allerdings steigen damit auch die Kosten, so dass die Wirtschaftlichkeit genau geprüft werden sollte.

Letztendlich kommt es auf die individuellen Gegebenheiten und Bedürfnisse an. Mit einer guten Beratung durch Experten kann die optimale Speichergröße ermittelt werden, die die eigenen Anforderungen am besten erfüllt.

Quellen

Liste der verwendeten Quellen

• Statistisches Bundesamt (Destatis). “Durchschnittlicher Stromverbrauch”. Abgerufen am 15.02.2023.

• Vergleich.de. “So berechnen Sie die optimale Größe Ihres Solar-Speichers”. Veröffentlicht am 16.09.2022. Abgerufen am 15.02.2023.

• Hausjournal.net. “Photovoltaik-Speicher dimensionieren: Das müssen Sie beachten”. Veröffentlicht am 12.01.2023. Abgerufen am 15.02.2023.

• SMA Solar Technology AG. “Netzparallelbetrieb: So funktioniert er”. Veröffentlicht am 10.05.2021. Abgerufen am 15.02.2023.

• Bundesverband Solarwirtschaft e.V. “Solarstromspeicher: Funktionsweise, Kosten, Amortisation”. Veröffentlicht am 06.09.2022. Abgerufen am 15.02.2023.