Stromspeicher: Funktionsweise, Typen und Kosten

Mit dem Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energien wird Strom immer wichtiger. Während jedoch Kohle, Öl, Erdgas und Co. ihre gespeicherte Energie selbst über sehr lange Zeiträume auf Abruf bereithalten, benötigt Elektrizität einen speziellen Speicher, um verfügbar zu bleiben. Durch die zunehmende Bedeutung von Strom steigt also auch der Bedarf an Stromspeicher-Lösungen. Dazu kommt, dass Batteriespeicher immer leistungsfähiger und gleichzeitig günstiger werden. Auf dem Gebiet der Solarenergie hat auch diese Entwicklung dazu geführt, dass die Zahl der PV-Speicher zwischen 2013 und 2021 bundesweit von rund 5.000 auf 413.000 hochgeschnellt ist. Wie funktionieren aber Stromspeicher, was kosten sie, mit welchen Vor- und Nachteilen sind sie verbunden und welche Typen gibt es?

Wie funktionieren Stromspeicher?

Prinzipiell funktioniert der Batteriespeicher einer PV-Anlage genauso wie jeder andere Akku. Das Grundprinzip von Stromspeichern beruht darauf, dass sich Energie von einer Form in eine andere umwandeln lässt. Im Haushalt wandeln wir beispielsweise elektrische Energie in Bewegungsenergie (Waschmaschine), Strahlungsenergie (Beleuchtung) sowie Wärmeenergie (Backofen) um.

Wenn Sie aber Strom speichern, wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Das heißt, die Elektrizität gelangt an Materialien, die unter ihrem Einfluss einen chemischen Prozess starten, bei dem sich auf einer Seite ein Mangel an Elektronen und auf der anderen einen Elektronenüberschuss bildet. So entstehen Plus- und Minuspol. Werden beide miteinander verbunden, können die Elektronen fließen. Die chemische Energie wird in elektrische zurückverwandelt - Strom fließt. Je ausgeglichener die Elektronenverteilung dabei wird, desto leerer wird die Batterie. Um das Ungleichgewicht wiederherzustellen, muss dem Batteriespeicher erneut elektrische Energie zugeführt werden. Bei einer Solaranlage mit Speicher übernehmen das die PV-Module.

Stromspeicher - was kosten sie?

Ob es sinnvoll ist, eine Solaranlage mit einem PV-Speicher nachrüsten zu lassen, hängt wesentlich damit zusammen, wie hoch die Vergütung für eingespeisten Solarstrom ist und mit welchem Preis sich der PV-Speicher bei den Kosten niederschlägt. Während in den vergangenen Jahren die Einspeisevergütung immer weiter gesunken ist, wurden PV-Speicher immer günstiger. Wurden noch 2013 kWh-Preise von rund 2.500 Euro fällig, sollten Sie heute für einen Stromspeicher Kosten von etwa 1.000 Euro pro kWh Batteriespeicher einrechnen. Bei einem mit einer Kapazität von unter 7 kWh kleineren Stromspeicher können die Kosten je kWh etwas höher liegen. Größere Stromspeicher jedoch kosten ab einer Kapazität von 10 kWh oft weniger als 1.000 Euro/kWh.

Ein 8-kWh-Speicher für eine PV-Anlage in einem Einfamilienhaus kann also mit ca. 8.000 Euro zu Buche schlagen, während ein 20-kWh-Stromspeicher für ein Mehrfamilienhaus häufig schon für um die 15.000 Euro zu haben ist. Dazu kommen allerdings jeweils noch Montagekosten, die je nach Aufwand zwischen knapp 1.000 Euro und 2.500 Euro beziehungsweise bei umfangreichen Arbeiten bis über 4.000 Euro betragen können.

Was sind die Vorteile & Nachteile einer Solaranlage mit Speicher?

Wenn Sie einen Photovoltaik-Speicher nachrüsten oder eine neue Anlage damit ausstatten wollen, lohnt es sich, einen näheren Blick auf mögliche Pros und Contras zu werfen. Zu den Vorteilen gehört:

  • eine Steigerung des Eigenverbrauchs
  • eine Verringerung der Stromkosten
  • eine Erhöhung Ihres Autarkiegrads
  • die Möglichkeit einer Notstromversorgung
  • eine Verringerung von CO2-Emissionen

Dem stehen unter anderem diese Nachteile gegenüber:

  • hohe Investitionskosten
  • hoher Platzbedarf
  • zur kurzzeitigen Stromversorgung ausgelegt und weniger als saisonaler Speicher
  • kritische Aspekte bezüglich Umwelt, Kinderarbeit sowie Arbeitsbedingungen bei der Herstellung von Stromspeichern
  • Aufwändigere Messsteuer- und Regelungstechnik

Wir haben den Vor- und Nachteilen von PV-Speichern einen eigenen Beitrag gewidmet.

Verschiedene Batteriespeicher, die Sie in Ihre PV-Anlage integrieren können

Wenn Sie einen Photovoltaik-Speicher nachrüsten wollen, stehen eine ganze Reihe unterschiedlicher PV-Speicher-Typen zur Wahl. Die wichtigsten davon sind:

  • Blei-Säure-Stromspeicher arbeiten wie eine Autobatterie mit zwei Bleielektroden (positiv und negativ) sowie elektrolytischer Schwefelsäure als Vermittler und eigentlichem Energiespeicher zwischen beiden. Sie sind preiswert, haben aber mit etwa 80 % einen geringeren Wirkungsgrad als Lithium-Akkus und müssen oft schon nach 5 bis 6 Jahren ausgetauscht werden.
  • Bei Blei-Gel-Akkus ist die Schwefelsäure gebunden. Sie halten in der Regel etwa 10 Jahre, sind aber nur bis zu rund 60 % ihrer Kapazität nutzbar.
  • Lithium-Ionen-Speicher zeichnen sich neben einer hohen Lebensdauer von bis zu 20 Jahren dadurch aus, dass sich in der positiven und negativen Elektrode sowie im Elektrolyt Lithium-Ionen befinden. Die Ionen können sich frei bewegen. Je nachdem, in welche Richtung sie fließen, laden oder entladen sie. Während die negative Elektrode meist aus Kohlenstoff wie Graphit und seltener aus Silicium oder Zinndioxyd besteht, gibt es bei der positiven Elektrode einige Varianten.
  • Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt- oder Li-NMC-Akkus sind im Verhältnis zu ihrer Kapazität leichter und kompakter als andere Speicher. Daher werden sie häufig bei der Elektromobilität eingesetzt. Allerdings können sie in Brand geraten, wenn bei Mikrorissen extreme Hitze entsteht.
  • Lithium-Eisen-Phosphat- beziehungsweise Li-FePO4-Speicher sind größer und schwerer als vergleichbare Li-NMC-Modelle. Dafür jedoch sind sie Hitzebeständiger und können über weit mehr als 5.000 Ladezyklen eine stabile Leistung bringen. Sie sind häufig bei einer Photovoltaikanlage mit Speicher anzutreffen.
  • Redox-Flow-Batterien basieren auf der Oxidation von Stoffen wie Vanadium. Durch das Oxidieren des Elektrolyts auf der einen Seite entsteht ein negativer Pol, während auf der anderen Elektronen aufgenommen werden und sich ein positiver Pol bildet. Das Interessante bei der Redox-Flow-Batterie ist, dass der positive wie der negative Pol aus externen Tanks gespeist wird. Die Kapazität ist also durch die Größe dieser Behälter bestimmbar. Zudem gilt der Betrieb als sehr sicher. Bisher waren Redox-Flow-Batterien vornehmlich in Pilot- sowie in Großanlagen im Einsatz. Mittlerweile beginnen sie aber auch für eine private Photovoltaikanlage mit Speicher interessant zu werden. Allerdings sind die Kosten, das Gewicht sowie der Platzbedarf vergleichsweise hoch.

Stromspeicher sorgen dafür, dass immer Elektrizität aus Umweltenergien bereit steht

Ein Problem bei Solaranlagen besteht darin, dass sie nicht konstant Strom produzieren, sondern abhängig vom Vorhandensein und der Intensität von Sonneneinstrahlung. Das führt dazu, dass Stromaufkommen und -bedarf auseinanderdriften können. PV-Speicher können hier einen Ausgleich schaffen. Während sie tagsüber laden, steht Ihnen ihre Energie am Abend und in der Nacht zur Verfügung. Damit lassen sich nicht nur die typischen Geräte im Haushalt wie Staubsauger, Fernseher oder Kühlschrank betreiben. Auch Anlagen wie die Wärmepumpe sowie Ihre Elektromobilität können Sie über ein Energiemanagementsystem einbinden. Selbst in Unternehmen ist es möglich, Anlagen, die in der Nacht oder in den späten Abend- beziehungsweise frühen Morgenstunden laufen, zu versorgen. Zudem werden in Energieversorgungsnetze teilweise riesige Speicher integriert, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung aus regenerativen Energiequellen sicherzustellen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Solaranlage mit Speicher

Wie groß sollte der Speicher für eine PV-Anlage idealerweise sein?

Als allgemeine Empfehlung gilt hier eine ein- bis anderthalbfache kWh-Kapazität im Vergleich zur angegebenen Leistung der PV-Anlage in kWp. Genaueres zu diesem Thema erfahren Sie hier.

Wo wird der Batteriespeicher am besten aufgestellt?

Viele Batteriespeicher sind etwa so groß wie ein Kühlschrank. Sie benötigen einen Standort mit möglichst gleichbleibenden Temperaturen optimalerweise im Bereich von 10 °C und 25 °C und einer konstanten Luftfeuchtigkeit, die sich am besten zwischen 20 % und 40 % bewegt. Oft bietet sich ein Kellerraum als Standort an. Lithium-Ionen Akkus benötigen hier eine gute Belüftung und Blei-Stromspeicher sogar zudem häufig einen eigenen Batterieraum.

Funktioniert der Stromspeicher bei Stromausfall?

Normalerweise schaltet sich die Solaranlage bei einem Stromausfall ab und Sie können dann auch keinen Strom mehr speichern. Falls Ihr System aber mit einer Notstromfunktion ausgestattet ist, kann der Batteriespeicher bei einem Stromausfall abhängig von seiner Kapazität die Stromversorgung übernehmen.

Wie werden PV-Speicher gefördert?

Leider gibt es derzeit keine Fördermöglichkeiten durch die Stadt München oder das Land Bayern für PV-Speicher, die Sie nachrüsten. Sobald jedoch neue Programme verfügbar sind, werden wir zu den Ersten gehören, die Sie darüber informieren.

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