Stromspeicher: Solarstrom speichern und dauerhaft unabhängig sein

Viele Menschen verstehen Photovoltaik (PV) bereits als Synonym für autarke und klimaschonende Energieerzeugung – und zwar nicht zu Unrecht! Denn mit Solarenergie nutzen Sie selbstproduzierten Strom, für den es nichts außer Sonnenschein und einer PV-Anlage bedarf. Die aus einzelnen Solarzellen bestehenden Photovoltaikmodule wandeln Sonnenenergie in Elektrizität um. Das funktioniert jedoch nur, wenn die Sonne scheint.

Was aber passiert bei Dunkelheit oder schlechtem Wetter? Hier hilft ein Stromspeicher! Der Batteriespeicher ergänzt Ihre PV-Anlage ideal, indem er gewonnenen Solarstrom für sonnenarme Stunden speichert. Damit hilft der Stromspeicher dabei unabhängiger und nachhaltiger zu werden. Warum sich die Anschaffung lohnt, wie der Speicher funktioniert und was es bei den unterschiedlichen Speicherarten zu beachten gilt, zeigen wir Ihnen hier.

Warum sich ein Stromspeicher lohnt

PV-Anlagen spielen eine zentrale Rolle, wenn Sie Ihre Strombezugskosten senken und Ihren persönlichen CO₂-Fußabdruck reduzieren möchten. Der Stromspeicher ist ein weiterer Schritt in Richtung Nachhaltigkeit, Autarkie und Effizienz. Zuverlässig und intelligent speichert er die in Sonnenstunden produzierte Energie und macht sie Ihnen zu weniger sonnenreichen Tageszeiten verfügbar. Auf diese Weise deckt der Speicher Ihren Strombedarf genau zur richtigen Zeit: etwa wenn Sie bei geringer Sonneneinstrahlung Licht benötigen, abends kochen oder fernsehen möchten.

Auf diese Weise bleibt die gewonnene Energie erhalten und das Potenzial von Solarstrom lässt sich voll ausschöpfen. Sollte die maximale Speicherkapazität doch mal erreicht und der Stromspeicher voll sein, wird der Überschuss ins Stromnetz eingespeist und Sie erhalten eine Vergütung. Warum sich ein Stromspeicher außerdem lohnt, erfahren Sie in der folgenden Übersicht.

Auf einen Blick: die Vorteile von Batteriespeichern

• Flexibilität: Sie sind bei der Nutzung des selbstproduzierten Stroms nicht mehr davon abhängig, dass auch gerade die Sonne scheint.
• Unabhängigkeit vom Stromanbieter: Während Sie ohne Speicher stärker auf externe Stromanbieter angewiesen sind, versorgen Sie sich mithilfe eines Batteriespeichers größtenteils selbst. So können Sie auch angesichts potenzieller Strompreiserhöhungen nicht nur entspannt bleiben, sondern verbessern darüber hinaus auch die Wirtschaftlichkeit Ihres PV-Systems.
• Weniger einspeisen – mehr selbst nutzen: Zwar erhalten Sie für die Netzeinspeisung von überschüssigem Strom eine Vergütung, jedoch fällt diese deutlich geringer aus als der Strompreis des externen Stromanbieters. Mit anderen Worten: Selbst zu verbrauchen lohnt sich mehr, als einzuspeisen. Aus der erhöhten Eigennutzung des Solarstroms ergeben sich weitere finanzielle und ökologische Vorteile.
• Mehr Sicherheit gegenüber Energiepreissteigerungen: Die Energiepreise werden voraussichtlich weiter steigen. Nicht nur die Nachfrage nach Strom an sich wird wachsen, sondern auch die Abgaben für fossil erzeugten Strom. Mit einem Stromspeicher sind Sie bei steigenden Energiepreisen auf der sicheren Seite.
• Höhere Autarkiequote: Die sogenannte Autarkiequote gibt an, welchen Teil Ihres Gesamtstromverbrauchs Sie mit selbst produziertem Strom abdecken. Ein Komplettsystem aus PV-Anlage und Batteriespeicher sorgt für Quoten von bis zu 70 Prozent.
• Optimierung der CO₂-Bilanz: Mit einer PV-Anlage ohne Speicher verringern Sie Ihren CO2-Ausstoß gegenüber dem Bezug von Graustrom bereits um bis zu 30 Prozent. Indem Sie einen zusätzlichen Batteriespeicher installieren, sparen Sie sogar bis zu 70 Prozent ein. Mit einem Speicher können Sie Ihre Einsparungen also mehr als verdoppeln.
• Moderne Technik auf kleinem Raum: Die Batteriespeicher greifen auf neueste Lithium-Ionen-Technologie zurück und benötigen dank kompakter Form und Größe wenig Platz. Sie lassen sich somit üblicherweise gut im Haus unterbringen.
• Angepasst an Ihre Bedürfnisse: Die Kapazität des Stromspeichers, sprich die Strommenge, die im Stromspeicher zwischengespeichert werden kann, lässt sich optimal an Ihre Bedürfnisse anpassen. Wie viele Kilowattstunden (kWh) Ihr Speicher fassen sollte, hängt maßgeblich von zwei Faktoren ab: der Leistung Ihrer Photovoltaikanlage und dem täglichen Stromverbrauch.

Wie funktioniert ein Stromspeicher?

Wer eine PV-Anlage betreibt, kann den selbsterzeugten Strom nutzen, um seinen Haushalt zu versorgen. Übersteigt der Ertrag der PV-Anlage den Hausbedarf, wird der Überschuss an Energie im Stromspeicher gespeichert, bis dieser voll ist. Produziert eine Anlage mehr Strom, als Haushalt und Batteriespeicher aufnehmen können, wird der überschüssige Solarstrom ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Dabei funktioniert der Stromspeicher im Grunde wie eine Autobatterie: Er wandelt elektrische Energie in chemische Energie um – und umgekehrt. 

Technologie: Lithium-Ionen-Akkus als Standard

Grundsätzlich kommen für den Batteriespeicher einer Photovoltaikanlage verschiedene Akkutechnologien infrage. Vor allem Akkus mit Blei-Technologie und Lithium-Ionen-Akkus sind gebräuchlich. Während Erstere aufgrund ihres günstigen Preises vor allem in der frühen PV-Technik verbaut wurden, hat sich inzwischen die Lithium-Ionen-Technologie für den Solarstromspeicher durchgesetzt. Sie dominiert den Markt und ist mittlerweile bereits zu moderaten Preisen erhältlich. Speicher, die auf Lithium-Ionen-Akkus zurückgreifen, bieten einige Vorteile:

• Sie gelten als besonders langlebig und lassen sich bis zu 10.000-mal be- und entladen.
• Sie verfügen über eine höhere Entladungstiefe, Ihre Speicherkapazität kann somit besser ausgeschöpft werden.
• Sie erreichen hohe Wirkungsgrade, die die Umsetzungsverluste auf ein Minimum reduzieren.
• Sie geben keine Gase an ihre Umgebung ab und lassen sich daher quasi überall unterbringen.

Die zwei geläufigsten Unterformen des Lithium-Ionen-Akkus sind der Lithium-Eisenphosphat-Akku und der Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Akku

Kurzum: Lithium-Ionen-Akkus gelten als besonders leistungsfähig und sicher. Sie haben sich deshalb als Standard für die Batteriespeicher von Photovoltaikanlagen durchgesetzt.

Aufbau: Akku, Batteriemanagement & Speicherregelung

Genau genommen handelt es sich beim Stromspeicher nicht um eine Batterie, sondern um eine aus zahlreichen kleinen Batteriezellen bestehende Einheit. Diese bildet den Batteriespeicher, der wiederum aus drei Funktionselementen besteht: Akku, Batteriemanagement und Speicherregelung.

Im Akku findet der Energieumwandlungsprozess statt. Die von der PV-Anlage in elektrische Energie umgewandelte Sonnenenergie wird zu chemischer Energie, die im Akku gespeichert wird. Sobald Strom benötigt wird, wandelt der Akku die chemische Energie wieder in nutzbare Elektrizität um.  

Das Batteriemanagement überwacht den Ladezustand der Batterien, sodass diese weder überladen noch tiefentladen werden. Beides reduziert die Lebensdauer der Batterien deutlich. Somit stellt das Batteriemanagementsystem sicher, dass die Batterien optimal, langlebig und sicher betrieben werden.

Die Speicherregelung wiederum regelt, wie viel des selbstproduzierten PV-Stroms im Speicher aufgenommen beziehungsweise vom Speicher abgegeben werden kann. Sie steuert also, welche Anteile wofür verwendet werden: Wie viel Strom gelangt zum Verbrauch in den Haushalt, wie viel benötigt der Akkuladevorgang und wie viel bleibt für die Einspeisung ins Stromnetz über? Der Anteil für die Einspeisung fällt in der Regel nur dann ins Gewicht, wenn die Speicherkapazität ausgeschöpft ist.

Stromspeichersysteme: AC oder DC

Stromspeicher können sich auch im Hinblick auf die sogenannte Systemtopologie (griechisch topos- Ort oder Stelle) unterscheiden: Es gibt Systeme mit Wechselstrom (AC) oder mit Gleichstrom (DC). Eine Photovoltaikanlage erzeugt per se immer Gleichstrom. Die Verbraucher im Haushalt (Lampen, Kühlschrank, Staubsauger & Co.) benötigen jedoch Wechselstrom. Für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom braucht es einen Wechselrichter. Dieser gehört zum Grundequipment Ihrer Solaranlage und fungiert quasi als Übersetzer zwischen PV-Modulen und Hausstromnetz.

Entscheidend für die Art des Speichers - AC oder DC - ist nun die Platzierung desselbigen. In der Nachrüstung eines Speichers in eine bestehende PV-Anlage wird der Speicher üblicherweise auf der Wechselstromseite (AC) der PV-Anlage montiert. In einer gemeinsamen Installation zusammen mit der PV-Anlage eher auf der Gleichstromseite (DC).

Variante 1: AC-Speicher

AC-Speicher werden auf der Wechselstromseite der Solaranlage angebracht. Sie sind also nicht direkt mit den PV-Modulen auf dem Dach verbunden, sondern sitzen zwischen dem Wechselrichter und dem Hausstromnetz. Der Umwandlungsprozess läuft dabei grundsätzlich wie folgt ab:

1. Die PV-Module erzeugen Gleichstrom aus Sonnenenergie.
2. Der PV-Wechselrichter wandelt den produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um.
3. Der Wechselstrom wird an die Verbraucher im Haus weitergegeben.
4. Der überschüssige Wechselstrom wird zur Beladung der Solarspeicher-Batterie wieder in Gleichstrom umgewandelt. Dies geschieht im integrierten Konverter.
5. Sobald im Haushalt wieder Strom benötigt wird, macht der Speicher erneut Wechselstrom aus Gleichstrom, um den Bedarf zu decken.

Der Strom durchläuft also je nach Bedarf im Haushalt mehrere Umwandlungsprozesse, was zugleich Vor- und Nachteile mit sich bringt:

• Vorteile:

AC-Systeme arbeiten mit einem externen Wechselrichter und einem im Stromspeicher integrierten Konverter. Das bedeutet, dass die PV-Anlage auch ohne Speicher funktioniert. Der Batteriespeicher ist somit unabhängig und lässt sich auch bei bestehenden Anlagen nachrüsten. Auf diese Weise sorgen AC-Systeme für maximale Flexibilität.

• Nachteile:

Je mehr Umwandlungsprozesse der Strom durchläuft, desto größer können die Umwandlungsverluste insgesamt sein.

Variante 2: DC-Speicher

DC-Speicher werden auf der Gleichstromseite der PV-Anlage installiert und sind daher direkt mit den Modulen verbunden. Dabei werden Stromspeicher und Wechselrichter miteinander kombiniert und treten als eine Komponente auf – es wird ein sogenannter Hybridwechselrichter verbaut. Beim DC-Speichersystem durchläuft der Strom folgenden Weg:

1. Die PV-Module erzeugen Gleichstrom aus Sonnenenergie.
2. Der produzierte Gleichstrom gelangt in den Solarspeicher. Dieser nimmt ihn auf und gibt nur den Anteil an den Wechselrichter weiter, der gerade im Haus benötigt bzw. bei vollem Speicher ins öffentliche Netz eingespeist wird.
3. Der Wechselrichter wandelt aus dem Gleichstrom den benötigten Wechselstrom für Haushalt und öffentliches Stromnetz.

Auch beim Gleichstromspeichern bestehen verschiedene Vor- und Nachteile:

• Vorteile:

Das System kommt mit einem Umwandlungsprozess aus. Zudem wird im Gesamtsystem aus PV-Anlage, Wechselrichter und Speicher ein Wechselrichter weniger installiert, was platz- und montagetechnisch von Vorteil sein kann.

• Nachteile:

Eine PV-Anlage funktioniert zwar auch ohne Speicher, nicht aber ohne Wechselrichter. Da DC-Systeme beide Komponenten kombinieren, kommt ein Gleichstromsystem aller Regel nach nur bei einer kompletten Neuinstallation infrage – nicht etwa für die Nachrüstung von Bestandsanlagen. Die Kombination von Speicher und Wechselrichter geht außerdem mit Einschränkungen bei der Auswahl der PV-Module einher: Spannung und Größe der Anlage sind von vornherein an das Speichersystem anzupassen.

Die genannten Vor- und Nachteile von AC- und DC-Systemen sind allerdings eher theoretischer Natur. Die wirkliche Effizienz hängt nicht immer von der Anzahl der Wandlungen ab, sondern viel stärker vom Gesamtsystem und den bei Ihnen notwendigen Anforderungen. Effizienztest, z.B. die Studie der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) "Stromspeicher-Inspektion 2022" Stromspeicher-Inspektion 2022 | HTW Berlin (htw-berlin.de), helfen der Effizienz von Stromspeichern auf die Spur zu kommen. Lassen Sie sich daher entsprechend Ihrer örtlichen Gegebenheiten und Anforderungen in Bezug auf das für Sie optimale Speichersystem beraten.

Grünen Strom produzieren und speichern: Es lohnt sich!

Sind Sie noch unsicher, ob sich ein Speicher auch für Ihre (zukünftige) PV-Anlage und Ihren individuellen Verbrauch lohnt? Denken Sie langfristig: Ein Stromspeicher steigert den Wert Ihres Eigenheims. Hinzu kommt, dass der Strombedarf in immer mehr Bereichen des alltäglichen Lebens steigt. Ein Elektroauto zum Beispiel freut sich über Ihren selbstproduzierten Strom genauso wie eine elektrisch betriebene Wärmepumpe zur Beheizung Ihres Zuhauses.

Bedenken Sie jedoch, dass die PV-Anlage auf Ihrem Dach nur so groß ausfallen kann wie die zu nutzende Dachfläche. Den Wärmepumpenstrom, den Haushaltsbedarf und die Versorgung des Elektroautos abzudecken, wird mit der eigenen Dachfläche im Normalfall schwierig werden.

Bei einer individuellen Beratung stellen wir Kosten und Nutzen gegenüber und erklären Ihnen alles zum Thema Speichersysteme und Ihre Batteriekapazität. Mit den Photovoltaik-Experten von EWE sind Sie bestens beraten – nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.

Ein Tipp für alle, die sich schon über die Finanzierung Ihrer PV-Anlage Gedanken machen: Einige Bundesländer bieten Förderungen für die Anschaffung eines Stromspeichers an. Einen Überblick über Zuschüsse, Vergütungen und mehr bietet unser Ratgeber zu aktuellen Förderprogrammen!  

FAQ zum Stromspeicher