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Solarstromspeicher: Kosten & Test

Lithium-Speicher erleichtern den Eigenverbrauch von Solarstrom und werden immer günstiger. Wir zeigen Ihnen, was Photovoltaik-Batterien kosten, welche Modelle im Test gut abschneiden und worauf Sie beim Kauf eines PV-Speichers achten sollten.

SolardachCheck: Photovoltaik prüfen

Würde sich Photovoltaik auf Ihrem Dach lohnen? Was bringt ein Speicher in Ihrem Fall? Finden Sie heraus, mit welchen Erträgen Sie rechnen können:

Die wichtigsten Fakten im Überblick

  • Speicher erhöhen den Eigenverbrauch von Solarstrom
  • Neben Lithium-Speichern gibt es noch einige andere Batterietechnologien
  • Größe für Einfamilienhaus: 4–8 kWh
  • Kosten für PV-Speicher: ca. 3.000 bis 10.000 Euro
  • jährlicher Speicher-Test: „Stromspeicher-Inspektion“ der HTW Berlin

Was sind die Vorteile einer Photovoltaikanlage mit Speicher?

Mit einer Solaranlage mit Speicher können Hausbesitzer*innen Solarstrom selbst erzeugen und zum Beispiel auch in den Abendstunden verbrauchen. Der Vorteil ist, dass Sie mit dem Batteriespeicher den Eigenverbrauch Ihres Solarstroms erhöhen und dadurch Stromkosten sparen. Dem stehen allerdings die Kosten des Speichers gegenüber.

Gibt es außer Lithium-Speichern noch andere PV-Speicher?

Lithium-Speicher haben sich für Photovoltaikanlagen inzwischen am Markt durchgesetzt. Sie sind effizient, langlebig, nahezu wartungsfrei und werden immer preiswerter. Daneben gibt es aber auch noch andere Batterietechnologien. Laut einer Übersicht von Batteriespeichern des Vereins C.A.R.M.E.N. sind für Ein- und Zweifamilienhäuser derzeit noch folgende weitere Zelltypen am Markt (Stand: Februar 2021):

  • Speichersysteme aus Bleizellen: Vorgänger der Lithiumspeicher, gibt es immer noch von zahlreichen Anbietern
  • (Vanadium-)Redox-Flow-Batterie (VRFB) von VoltStorage
  • Salzwasser-Batterien (Aqueous Ion Exchange Batterie/AIB) von Autarxia und BlueSky Energy
  • Salzschmelze-Batterie von Innovenergy

Photovoltaik mit Bleiakku: Vorteile & Nachteile

Batteriespeicher mit Blei eignen sich immer noch für Mehrfamilienhäuser mit hohem Strombedarf. Ist ein größerer Speicher mit 50 oder mehr Kilowattstunden geplant, kann Blei aus Kostengründen noch im Vorteil sein. Bleispeicher sind außerdem weniger hitzeempfindlich als Lithiumspeicher. Auch der Aufstellort eines Bleispeichers sollte aber möglichst kühl sein: besser im Keller als unterm Dach.

Bleibatterien brauchen allerdings viel Platz. Blei-Flüssigsäure-Batterien benötigen außerdem eine Entlüftung. In den Zellen kann sich Wasserstoff bilden, der abgeführt werden muss. Andernfalls entsteht Knallgas, das sehr explosiv ist. Gelegentlich ist der Säuregrad zu überprüfen und es muss destilliertes Wasser nachgefüllt werden. Das kann man selber machen oder einer Fachfirma überlassen, zum Beispiel bei der alljährlichen Wartung.

(c) BSW-Solar/Borrmann

Bleibatterien eignen sich für den hohen Strombedarf in Mehrfamilienhäusern. Foto: BSW-Solar/Borrmann

Wie funktionieren Redox-Flow-Batterien?

Ein dritter Speichertyp für Photovoltaik ist die Redox-Flow-Batterie. Zwei flüssige Elektrolyte mit Metallionen fließen aus Tanks durch eine Zelle, die daraus in einem chemischen Prozess Strom erzeugt. Dieses Prinzip ist umkehrbar: Ist Solarstrom übrig, wandelt die Redox-Flow-Batterie den Strom wieder in chemische Energie um und speichert ihn in den Tanks.

Ein Vorteil von Redox-Flow-Systemen ist, dass sich der Ladevorgang bis zu 10.000 Mal wiederholen lässt (Zyklenzahl).

Welche Vorteile haben Lithium-Batterien?

Lithiumbatterien nutzen ihre Kapazität zu 80 bis 100 Prozent aus, im Gegensatz dazu werden Bleibatterien immer nur bis zur Hälfte entladen. Lithiumspeicher speichern bei gleichem Volumen doppelt so viel Energie wie Bleibatterien und brauchen so wesentlich weniger Platz als Bleispeicher. Zudem gibt es inzwischen sehr viele Anbieter von Lithiumbatterien und immer noch viel Forschung und Entwicklung zu diesem Batterietyp. Deshalb sinken die Kosten für Solarspeicher mit Lithium kontinuierlich.

Lithiumbatterien haben außerdem verglichen mit anderen Speichern geringe Energieverluste. Bezogen auf die Batterie liegt die Effizienz zwischen 95 und 98 Prozent. Bleispeicher haben rund 10 Prozent höhere Verluste.

Eine gute Lithiumbatterie ist außerdem langlebig, sie hält zwischen 6.000 und 8.000 Ladezyklen. Bezogen auf die nutzbare Speicherkapazität ist sie aber noch etwas teurer als eine vergleichbare Bleibatterie.

Photovoltaikspeicher: Lithium- und Bleispeicher im Vergleich

LithiumspeicherBleispeicher
Kosten je kWh*700 bis 1.200 Euro500 bis 700 Euro
Ladezyklen6.000 bis 8.0003.000 bis 4.000
Lebensdauerüber 10 Jahre7 bis 10 Jahre

* nutzbare Kilowattstunde

Photovoltaik & Batterie: Kosten

Kompakte Lithiumspeicher kosten derzeit für durchschnittliche Ein- und Zweifamilienhäuser rund 700 bis 1.200 Euro je Kilowattstunde Speicherkapazität. Für einen Lithiumspeicher mit 4 bis 8 Kilowattstunden (kWh) für ein durchschnittliches Einfamilienhaus ist mit Kosten von etwa 3.000 bis 10.000 Euro zu rechnen.

Bleispeicher kosten zwischen 250 und 350 Euro je Bruttokilowattstunde. Da man sie jedoch nur zur Hälfte entladen kann, macht das Kosten von 500 bis 700 Euro je nutzbarer Kilowattstunde (Nettokilowattstunde). Ein Bleispeicher mit 4 bis 8 Nettokilowattstunden für ein durchschnittliches Einfamilienhaus kostet also etwa 2.000 bis 6.000 Euro.

Photovoltaikspeicher: Kosten für ein Einfamilienhaus im Vergleich

LithiumspeicherBleispeicher
Kosten in Euro3.000 bis 10.000 Euro 2.000 bis 6.000 Euro
Kosten je nutzbarer Kilowattstunde 700 bis 1.200 Euro500 bis 700 Euro

Lohnt sich ein Stromspeicher für Photovoltaik?

Die Kosten für Lithiumspeicher sind vor einigen Jahren stark gefallen. Trotzdem sind Batteriespeicher für Solaranlagen nach Ansicht der Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen immer noch „eher unwirtschaftlich“ (Stand: Februar 2021). Viele Hersteller hatten darauf gesetzt, dass die Strompreise weiter steigen und sich der Eigenverbrauch von Solarstrom immer stärker lohnt. Hohe Steigerungen der Strompreise sind aber keineswegs sicher.

„Erste Versorger kündigen sogar Strompreissenkungen an und die EEG-Umlage wird 2021 und 2022 abgesenkt. Dies steht im Widerspruch zu vielen Wirtschaftlichkeitsprognosen der Anbieter“, erklärt Thomas Seltmann von der Verbraucherzentrale NRW.

Solarstromspeicher: Förderung

Für Photovoltaikspeicher gibt es verschiedene Zuschüsse von Ländern, Kommunen und Energieversorgern. Welche Zuschüsse in Ihrer Region verfügbar sind, zeigt Ihnen der FördermittelCheck. Weitere Informationen zu Förderprogrammen für Batteriespeicher finden Sie außerdem in der Liste mit aktuellen Fördermitteln für Photovoltaikspeicher.

Eine weitere Form der Förderung für Photovoltaikspeicher ist ein zinsgünstiger Kredit der KfW Nummer 270 (Erneuerbare Energien – Standard). Damit wird auch das Nachrüsten eines Batteriespeichers gefördert. Einen Tilgungszuschuss zahlt die KfW allerdings nicht mehr. Das entsprechende Förderprogramm mit der Nummer 275 (Erneuerbare Energien – Speicher) wurde eingestellt.

PV-Speicher kaufen: Darauf sollten Sie achten

Wenn Sie einen Solarspeicher kaufen, entscheiden einige Details über die Qualität von Lithiumspeichern:

1. Hoher Wirkungsgrad

Gute Lithium-Speicher zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass beim Einspeichern und Ausspeichern wenig Energie verlorengeht:

  • Gute Lithium-Akkus erreichen einen Batteriewirkungsgrad von 95 bis 98 Prozent.
  • Weitere Verluste entstehen durch den Wechselrichter der Batterie. Ein guter Wechselrichterwirkungsgrad liegt zwischen 90 und etwas über 97 Prozent.
  • Beides kombiniert ergibt den Systemwirkungsgrad, den eine installierte Batterie samt Wechselrichter erreichen kann. Lithiumsysteme kommen auf bis zu 94 Prozent. Durch das Ein- und Ausspeichern gehen also 6 Prozent des Solarstroms in Form von Wärme verloren.

2. Geringe Standby-Verluste

Wie jedes andere Elektrogerät braucht auch ein Batteriespeicher Strom, wenn er im Standby läuft. Die Leistungsaufnahme für den Standby im entladenen Zustand sollte höchstens 2 bis 5 Watt betragen. Im vollgeladenen Zustand verbrauchen die besten Solarbatterien laut Stromspeicher-Inspektion der HTW Berlin nur 1 bis 3 Watt im Standby.

3. Schnelle, genaue Regelung

Im realen Betrieb kommt es zwingend zu vorübergehenden, unerwünschten Abweichungen von der Soll-Batterieleistung. Die Folge ist ein unerwünschter Energieaustausch zwischen Speichersystem und Stromnetz. Um diese Abweichungen möglichst gering zu halten, sollte die sogenannte Einschwingzeit unter 2 Sekunden betragen und die stationären Regelungsabweichungen unter 5 Watt.

Die Werte sollten aus den Datenblättern der Hersteller ersichtlich sein. Falls nicht, fragen Sie vor dem Kauf eines Photovoltaikspeichers gezielt danach!

Wie groß muss ein Stromspeicher sein?

Im Einfamilienhaus sollte ein Photovoltaikspeicher zwischen 4 und 8 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom aufnehmen können. Ein solcher Speicher hat ungefähr die Größe eines Kühlschranks, sodass er im Haus problemlos aufgestellt werden kann.

Die Energie, die eine Batterie speichern kann, wird als Energieinhalt oder Speicherkapazität bezeichnet. Photovoltaikspeicher in Wohngebäuden werden nach ihrer Speicherkapazität in Kilowattstunden ausgelegt und müssen den Strombedarf im Haus decken, auch wenn keine Sonne scheint.

Neben dem Energieinhalt kann aber auch die Leistung eines Speichers in Kilowatt (kW) wichtig sein. Gibt es leistungsstarke Stromverbraucher im Gebäude, muss die Leistung zu ihnen passen. Das ist zum Beispiel wichtig, falls ein Elektroauto aus der Batterie im Haus geladen werden soll. Elektroautos fordern manchmal kurzfristig hohe Ströme ab. Auch Photovoltaikspeicher mit Notstromfunktion brauchen ausreichend Leistung, um den Netzausfall zu überbrücken und mehrere Geräte gleichzeitig mit Strom zu versorgen.

Photovoltaik-Speicher: Größe berechnen

Die Größe des Photovoltaikspeichers hängt vom Stromverbrauch im Gebäude und von der Leistung der Photovoltaikanlage ab. Als Faustregel gilt: Pro 1.000 Kilowattstunden Stromverbrauch

  • sollte die Leistung der PV-Anlage mindestens 1 Kilowatt betragen und
  • sollte die Speicherkapazität des Solarspeicher höchstens 1 Kilowattstunde betragen.

Die Leistung der PV-Anlage kann tendenziell höher gewählt werden und die Kapazität des Speichers tendenziell niedriger. Das liegt daran, dass die meisten Haushalte ihren Speicher nur für den Strom verwenden, den sie abends und nachts verbrauchen. Die PV-Anlage wiederum sollte auch abends noch genug Strom liefern, wenn sie nur noch in Teilleistung läuft.

Beispiel: Ein 4-Personen-Haushalt hat einen jährlichen Stromverbrauch von 5.000 Kilowattstunden. Dann sollte der Speicher 4 bis 5 Kilowattstunden nutzbare Speicherkapazität aufweisen. Die Photovoltaikanlage sollte 5 bis 8 Kilowatt-Peak Nennleistung haben.

Welche Anbieter für Photovoltaikspeicher gibt es?

Eine gute, jährlich aktualisierte Marktübersicht zu PV-Speichern bietet der Verein C.A.R.M.E.N. In der Online-Marktübersicht können Interessierte die erhältlichen Batterien zum Beispiel nach Zelltypus, Notstromfähigkeit und Speicherkapazität in Kilowattstunden sortieren. Für einige Solarspeicher sind auch die Listenpreise aufgeführt.

Solarspeicher im Test

Ein regelmäßiger Test für PV-Speicher ist die Stromspeicher-Inspektion. Die Berliner Hochschule HTW veröffentlicht sie seit 2018 in jedem Frühjahr. Unter der Mitarbeit des Dozenten Prof. Dr. Volker Quaschning haben sich bei der Stromspeicher-Inspektion 2020 insgesamt 14 Hersteller beteiligt und eigene Labormessdaten von 21 Speichersystemen beigesteuert.

Die Forscher*innen bewerten Kombinationen aus Solarspeichern und Wechselrichtern anhand verschiedener Effizienzkategorien wie Wirkungsgrad und Standby-Verbrauch. Daraus errechnen sie Effizienzklassen von A bis G für zwei Anwendungsfälle:

  1. kleine Photovoltaikanlage mit 5 Kilowatt-Peak für einen Haushalt mit 5.010 Kilowattstunden Stromverbrauch pro Jahr
  2. große Solaranlage mit 10 Kilowatt-Peak sowie einer Wärmepumpe und einem Elektroauto als zusätzlichen Verbrauchern (insgesamt 9.364 Kilowattstunden)

Insgesamt erreichen dabei 17 von 21 Speichersystemen die als „sehr gut“ bewerteten Kategorien A bis C. In Kombination mit der kleinen Solaranlage erreichten die Battery-Box des Herstellers BYD und die Power Battery von RCT die höchste Effizienzklasse A, mit der großen Solaranlage war es allein die Battery-Box von BYD.

Test-Ergebnisse Stromspeicher-Inspektion 2020

(c) HTW Berlin

Die Berliner Hochschule HTW ordnet Kombinationen aus Solarbatterien und Wechselrichtern jährlich in Effizienzklassen ein. Grafik: HTW Berlin

Welche Lebensdauer kann ein Solarstromspeicher erreichen?

Bei der Lebensdauer eines Solarstromspeichers ist der sogenannte Zyklus entscheidend, also die einmalige Beladung und Entladung. Grundsätzlich gilt: Pro Sonnentag wird mit einem Zyklus gerechnet, in einem Jahr mit etwa 150 bis 230 Zyklen. Lithium-Ionen-Batterien erreichen eine Lebensdauer von 6.000 bis 8.000 Zyklen, Bleispeicher schaffen 3.000 bis 4.000. Richtwerte sind mindestens zehn Jahre Lebensdauer bei einem Lithium- und sieben bis zehn Jahre bei einem Bleispeicher – auch wenn rechnerisch mehr möglich ist.

Auf den Datenblättern der Solarstromspeicher stehen die Zyklenzahlen als theoretisch erreichbarer Wert. Oft werden sie den Garantieleistungen der Hersteller zugrunde gelegt. Den Alterungszustand einer Batterie nennt man „State of Health“ (SoH).

(c) Heiko Schwarzburger

PV-Speicher und Batteriewechselrichter gibt es inzwischen in großer Auswahl im Handel. Foto: Heiko Schwarzburger

Was ist bei Installation und Anschluss zu beachten?

Wichtig für die Auslegung und Installation von Photovoltaikspeichern sind die erhöhten Anforderungen an die Sicherheit und den Brandschutz. Die Installation sollten Sie wie bei allen größeren elektrischen Systemen Fachleuten überlassen. Teilweise werden die Speicher dreiphasig mit 400 Volt an das Stromnetz angeschlossen.

Photovoltaikspeicher mit Lithiumzellen mögen es kühl, bis maximal 25 Grad Celsius. Je wärmer der Aufstellort der Batterie, desto schneller altern sie. Bei Minusgraden sinkt die Ladeleistung der Lithiumbatterien. Bleibatterien sind robuster, was den Aufstellort betrifft.

In jedem Falle sollte der Photovoltaikspeicher leicht zugänglich sein, etwa für Zwecke der Kontrolle und Wartung. Er sollte außerdem einen Freischalter haben, ähnlich wie bei der Photovoltaik. Sollte es im Haus einen Brand geben, können die Löschkräfte der Feuerwehr das System damit schnell vom Hausnetz trennen.

Was ist ein Speicherprotokoll?

Das PV-Speicherprotokoll gehört unbedingt zur Dokumentation einer Photovoltaikanlage. Die darin festgehaltenen Werte beschreiben den technischen Zustand der Anlage bei der Inbetriebnahme. Sollte es später Probleme geben, lässt sich mit den Werten aus dem Speicherprotokoll der Fehler schneller finden. Auch Versicherungen legen Wert auf das Protokoll. Denn es weist nach, dass der Installationsbetrieb die Photovoltaikanlage nach dem Stand der Technik eingebaut hat.

Vorgänger des PV-Speicherprotokolls war bis 2020 der PV-Speicherpass. Für den Fall, dass ein Speicher zusammen mit einer Photovoltaikanlage installiert wird, gibt es das PV-Kombiprotokoll.

Photovoltaik-Speicher: Gleichstrom oder Wechselstrom?

Speicher für Photovoltaik mit Batterien aus Lithium oder auch Blei sind ebenso wie die Photovoltaik Gleichspannungssysteme. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom aus dem Speicher in Wechselstrom für Haushaltsgeräte um. Die geringsten Verluste haben Speicher, wenn der Sonnenstrom direkt in die Batterie fließt und erst danach über den Wechselrichter in das Hausnetz. Das ist meist bei Neuinstallationen von Solaranlagen mit Speicher der Fall. Bei der Nachrüstung einer vorhandenen PV-Anlage wird in der Regel ein separater Batterie-Wechselrichter installiert.

Photovoltaik-Speicher nachrüsten?

Das Nachrüsten eines Stromspeichers ist auch möglich, wenn bereits eine Photovoltaikanlage vorhanden ist. Stromspeicher lassen sich überall und zu jeder Zeit nachrüsten. Unter Umständen sind Anpassungen an der Hauselektrik sowie deren Absicherung notwendig. Auch deswegen ist das Nachrüsten eines Stromspeichers ein Fall für Fachleute. Achten Sie beim Kauf darauf, dass der Solarspeicher zu Ihrer Photovoltaikanlage passt.

Sind Photovoltaikspeicher sicher?

Lithiumspeicher werden unter Umständen mit 300 oder 500 Volt geladen. Allerdings sind solche Systeme und die Anschlüsse entsprechend gesichert.

Bleispeicher mit Flüssigsäure brauchen eine Entgasung, die ins Freie führt. Das ist wichtig, weil sie Wasserstoff abgeben, der sich entzünden kann. Wichtig ist die regelmäßige Durchsicht, üblicherweise einmal im Jahr. Sie kostet etwa 100 bis 200 Euro.

Können Lithiumspeicher brennen?

Lithiumbatterien enthalten Lösungsmittel, die bei Überhitzung ausgasen. Heiß werden die Lithiumspeicher, wenn sie zu tief entladen werden oder wenn sich ein Kurzschluss in der Speicherzelle ausbildet. Bevor die Zellen zu tief entladen, schaltet die Batterie jedoch automatisch ab.

Versagt die Sicherheitssteuerung der Batterie, bilden die betroffenen Zellen eine Gasfackel aus, so wie bei überhitzenden Smartphone-Batterien. Die Lithiumzellen sind deshalb durch druckfeste Metallgehäuse gesichert. Außerdem muss der Speicher im Brandfall über einen Sicherheitsfreischalter von außen abschaltbar sein.

Autor: Manuel Berkel

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