Die Wirtschaftlichkeit – sinkt mit der Speichergröße

Eine Kilowattstunde Strom vom Dach aus einer PV-Anlage kostet heute – je nach den Randbedingungen – etwa 10 bis 12 Eurocent. Das ist für Privathaushalte deutlich günstiger, als wenn sie den Strom aus dem Netz beziehen. Insofern lohnt es also, Strom für den direkten Verbrauch auf dem Dach zu erzeugen. Die Frage ist nur: Was ändert daran ein Batteriespeicher?

Die wesentlichen Randbedingungen zur Lösung dieser Frage sind die Höhe des Strom­verbrauchs und die Lebensdauer des Batteriespeichers. Beim Verbrauch gibt es zwei Varianten: Einmal mit einer elektrischen Wärmepumpenheizung, einmal ohne Stromheizung. In letzterem Fall werden für ein Einfamilienhaus mit Vierpersonen-Haushalt oft 4.000 kWh pro Jahr oder mehr als Standardverbrauch angegeben. Bei einem Strompreis von 30 Eurocent fallen damit bei üblichem Strombezug also jährlich etwa 1.200 Euro ohne fixe Grundgebühr an. Daraus ergibt sich durchaus ein Einsparpotential.

Die einfachste Einsparmöglichkeit lautet: Weniger Strom verbrauchen! Mit effizienten Hausgeräten, Stand-by-Abschaltung, optimierten Verhaltensweisen usw. lässt sich der Stromverbrauch eines Vierpersonen-Haushalts auch auf (weit) unter 2.500 kWh/a drücken. Wenn man nur so viel Strom verbraucht – was durchaus nicht selten ist – dann sinkt die Ausgangsbasis auf 750 Euro pro Jahr. Und man spart jährlich schon 450 Euro, was deutlich mehr ist, als eine Batterie bringen kann. Zur eigenen Potentialermittlung gibt es einige Stromspar-Rechner im Internet.

Andere Internet-Rechenwerkzeuge berechnen die Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen mit und ohne Batteriespeicher. Diese weisen meist höhere Gewinne aus für PV-Anlagen ohne Speicher im Vergleich zu gleich großen Anlagen mit Speicher. Die Batteriespeicher erhöhen zwar die eingesparten Stromkosten, aber eben auch die Investitionskosten, so dass sich im Vergleich die PV-Anlage alleine mehr lohnt. Ebenso verhält es sich bei der CO₂-Bilanz.

Damit ist klar, dass sich Batteriespeicher nicht lohnen. In einer Parameterstudie mit dem Simulationsprogramm [Polysun] wurde dieses Ergebnis bestätigt. Dazu wurden folgende Parameter variiert:

• Stromverbrauch des Haushaltsstroms 2.500 oder 4.000 kWh/a
• Heizung mit Wärmepumpe (4.487 kWh/a) bzw. ohne Strom
• Kapazität eines Batteriespeichers 2 bis 12 kWh
• Lebensdauer des Batteriespeichers 10 bis 20 Jahre

In dem Beispiel wurde eine große PV-Anlage mit 6,25 kW_peak angenommen, die mit Stromgestehungsvollkosten von 0,11 €/kWh angesetzt wurde. Im Netzbezug wurde ein Strompreis von 0,30 €/kWh gewählt, die Batteriekosten teilen sich in Grundkosten von 500 Euro plus 700 €/kWh für die Speicherkapazität. Das Strombedarfsprofil enthält keinen Urlaub, was das Ergebnis zugunsten des Batteriespeichers deutlich verbessert.

Die Ergebnisse zeigen Abb. 3 bis 5, wobei darin die Lebensdauer des Batteriespeichers der Garantiezeit von zehn Jahren entspricht. Null Batteriekapazität sind die Werte für eine reine PV-Anlage ohne Speicher.

In Abb. 3 ist der verbleibende Netzbezug dargestellt, also der Strombedarf minus direkt genutzter PV-Strom minus genutzte Batterieentladung. Man sieht, dass sich bei rund 4 kWh Speicherkapazität unabhängig vom Strombedarf das Optimum einstellt, bei größerer Speicherkapazität sinkt der Strombezug kaum noch.

Abb. 3: Jährlicher Strombezug aus dem Netz in Kilowattstunden pro Jahr zu 30 Cent/kWh in Abhängigkeit der Kapazität des Batteriespeichers in Kilowattstunden für ein Einfamilienhaus mit vier verschiedenen Jahresstromverbräuchen. Wie auch in den folgenden Abbildungen sind in blau und rot Verbräuche ohne Stromheizung und in gelb und grün Stromverbräuche mit Wärmepumpe dargestellt

Dagegen sieht man in Abb. 4 sehr schön die fast linear steigenden jährlichen Stromkosten. Dabei wurde der Bezugsstrom aus Abb. 3 mit 30 ct/kWh, der direkt genutzte PV-Strom mit 11 ct/kWh angesetzt. Der Batteriestrom setzt sich zusammen aus dem Ladestrom der PV-Anlage mit 11 ct/kWh sowie den Gesamtkosten (ohne laufende Kosten) geteilt durch die Lebensdauer. Der wichtige Parameter der Lebensdauer der Batterie ist dabei nicht grundsätzlich entscheidend, sondern verschiebt hier nur den Maßstab: bei 20 Jahren werden die Steigungen der Kurven flacher. Da die Stromkosten der PV-Anlage immer die Mindestkosten sind, kann die Batterie die Stromkosten nicht günstiger machen. Es gilt hier das gleiche wie bei der Ökobilanz. In der Grafik sind über die gestrichelten Linien noch die Grenzkosten eingetragen für den reinen Netzbezug. Vor allem, wenn ohne Wärmepumpe geheizt wird, sieht man, dass die Batterie die Kosten schnell über die reinen Netzbezugskosten ohne PV treibt.

Abb. 4: Jährliche Stromkosten in Euro pro Jahr aus der Summe für den Netzstrom aus Abb. 3 und Eigenstrom unter folgenden Rahmenbedingungen: Selbst erzeugter Photovoltaikstrom 11 Cent/kWh und die Kosten des Batteriespeichers bei zehn Jahren Lebensdauer in Abhängigkeit der Kapazität des Batteriespeichers. Die gestrichelten Linien zeigen die jährlichen Stromkosten für die vier Kurven für einen reinen Netzbezug ohne eigene Stromerzeugung

Abb. 5 beantwortet die Frage nach den Stromkosten aus dem Batteriespeicher. Also die Gesamtkosten des Batteriespeichers geteilt durch die gesamte daraus genutzte Strommenge über die Lebensdauer (ohne Degradation) zuzüglich der Stromkosten für den PV-Strom aus der Beladung. Die gesamten Verluste des Speichers sind dabei mit 25 % angesetzt, was dem Standardwert aus dem Simulationsprogramm entspricht. Die oft angegebenen Werte des SPI (System Performance Index) beziehen sich auf das ideale System, nicht auf die tatsächliche Effizienz. Davon ab gehen Verluste der Dimensionierung, Umwandlung, Regelung, Energiemanagement und Bereitschaft – bezogen auf Verbrauchsprofile in der Prüfnorm. Schon die Realität kann diese Werte nach unten drücken, am Ende sind die 25% Verluste gegenüber dem ersten erwartungsfrohen Gefühl sicher realistisch. Auch wenn der SPI bei den besten Systemen auf dem Prüfstand bei ca. 90 % liegt.

Abb. 5: Stromkosten des aus dem Batteriespeicher genutzten Stroms in Cent pro Kilowattstunde aus den Kosten des Batteriespeichers bei zehn Jahren Lebensdauer in Abhängigkeit der Speicherkapazität. Bei geringen Stromverbräuchen steigen die Kosten stark an, der Speicher ist dann völlig unwirtschaftlich.

Die minimalen Kosten des Stroms aus dem Speicher betragen bei 4,5 kWh Ladekapazität 35 Eurocent. Bei zwölf Jahren Lebensdauer wird im günstigsten Fall der Strompreis des Netzbezugs erreicht, also immer noch nichts gewonnen. In dem Beispiel kann erst bei längerer Lebensdauer und idealer Auslegung der Batteriestrom unter den Bezugspreis sinken. Bei 20 Jahren Lebensdauer bis 17 ct/kWh, was unter Anbetracht des Ausfall-Risikos keine hohe Rendite ergibt.

Zu guter Letzt

Fakt bleibt: Wer richtig Strom spart, spart auch am meisten Geld. Sinnvoller als in Batteriespeicher zu investieren wäre es, Wasch- und Spülmaschine sowie andere Großverbraucher wie Staubsauger dann zu betreiben, wenn die PV-Anlage Strom erzeugt. Und man sollte Stand-by konsequent ausmerzen und energieeffiziente Elektrogeräte nutzen. Gleiches gilt für die Beleuchtung.

Wer elektrische Verbraucher nur dann einschaltet, wenn sie wirklich gebraucht werden, kann seinen Stromverbrauch deutlich unter den Durchschnitts­verbrauch senken. Das wirklich intelligente Haus. Das kostet wenig und bringt viel. Vor allem kann man entspannt in Urlaub fahren, wann man will. Und sagen Sie in Zukunft bitte statt dem unsagbaren Wort “Aut…” einfach “Eigenversorgungsanteil” oder “Eigenversorgungsquote”.

• In Teil 1 geht es um die Illusion und Ökobilanz.
• In Teil 2 um die Energiebilanz und Marktakteure.