So wirt­schaft­lich ist eine PV-Anlage mit Strom­speicher

Inhaltsverzeichnis

1. Stromkosten senken durch hohen Eigenverbrauch
2. Warum muss beim Strom die Erzeugung und der Verbrauch gleichzeitig erfolgen?
3. Warum Stromspeicher sinnvoll sind
4. Die optimale Größe des Stromspeichers
5. Berechnung der Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage mit Stromspeicher
6. Beispiele für die Kostenkalkulation einer PV-Anlage mit einem Stromspeicher
7. Dauer der Amortisation von PV-Anlage mit Stromspeicher
8. So passe ich mein Verbrauchsverhalten an

Lohnt sich das denn? Vor dieser Frage stehen Verbraucherinnen und Verbraucher, wenn sie sich mit der Investition in eine Solaranlage in Kombination mit einem Stromspeicher beschäftigen. Denn unbestritten sind die klimaschützenden Aspekte einer solchen Anlage. Die Nutzung von Solarstrom ist Klimaschutz pur. Aber was ist mit den Kosten für eine PV-Anlage und einem Batteriespeicher? Wie schnell amortisiert sich die Investition? Wie groß sollte und wie klein darf der Stromspeicher sein? Hier eine ausführliche Darstellung aller Faktoren für eine realistische Kalkulation der Kosten einer Photovoltaikanlage und einer Solarbatterie.

Ziel Kostensenkung: Selbst erzeugten Strom selbst verbrauchen

Immer mehr Besitzer von Eigenheimen beschäftigen sich mit der Frage, wie sie ihren Strom in möglichst großem Umfang selbst erzeugen und gleichzeitig nutzen können. Die Gründe dafür sind vielfältig, wobei drei Aspekte in der aktuellen Verbraucherdiskussion überwiegen:

• Der Wunsch, dem Klimaschutz durch emissionsarme Stromerzeugung Rechnung zu tragen.
• Das Streben nach möglichst großer Autarkie bei der Energieversorgung.
• Eine größere Unabhängigkeit von der Entwicklung der Strompreise.

Prinzipiell lässt sich mit einer leistungsfähigen Photovoltaikanlage auf einem durchschnittlichen Hausdach ausreichend Strom für die Versorgung einer Immobilie erzeugen. Die maximale Autarkie bei der Versorgung mit Elektrizität, also der größtmögliche Anteil von selbst erzeugtem Strom am privaten Verbrauch, ist allerdings nur mit entsprechenden Stromspeichern zu erreichen.

Aktuell speisen viele Photovoltaikanlagen einen großen Teil des erzeugten Stroms ins Netz. Viele Privatverbraucher können diesen Strom nicht selbst verbrauchen. Denn tagsüber, wenn die PV-Anlage den meisten Strom erzeugt, sind sie normalerweise nicht zu Hause. Das verringert die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Allerdings spart jede Kilowattstunde selbst erzeugten Stroms, die man selbst verbraucht, richtig Geld. Denn die Einnahmen, die Besitzer von PV-Anlagen für die Einspeisung von Strom erzielen können, sinken weiter oder fallen nach 20 Jahren ganz weg. Für in 2020 errichtete Anlagen liegt die Einspeisevergütung bei einer PV-Anlage mit weniger als 10 kW_peak bei knapp 10 ct. Die eingekaufte Kilowattstunde hingegen kostet den Verbraucher in 2020 laut BDEW mehr als das Dreifache: 31,37 ct.

Daher ist es folgerichtig, eine Solaranlage mit einem Stromspeicher (häufig auch Batteriespeicher oder Solarbatterie genannt) zu kombinieren. Diese Geräte sind inzwischen technisch ausgereift und lassen sich durch smarte Funktionen auf das individuelle Verbrauchsprofil zuschneiden. Dafür sorgen intelligente Wechselrichter. Außerdem sinken die Anschaffungskosten für derartige Stromspeicher für das Eigenheim, weil die Produktion in großen Stückzahlen und der technologische Fortschritt entsprechende Kostenvorteile ermöglichen. Der Markt wächst rasant. Deutschlandweit wurden bisher etwa 210.000 Stromspeicher verkauft, allein 65.000 davon in 2019 (Quelle: EuPD Research).

Die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage wird maßgeblich von der Autarkiequote beeinflusst und diese zu erhöhen, muss das vordringliche Ziel sein.

Erzeugung und Verbrauch von Strom müssen gleichzeitig stattfinden

Die Nutzung von Elektrizität hat eine Besonderheit, die sie von vielen Waren oder Dienstleistungen unterscheidet: Strom, der für den Betrieb von elektrischen Geräten genutzt wird, muss zeitgleich anderswo erzeugt werden. Erzeugung und Verbrauch müssen idealerweise gleichzeitig stattfinden. Dies ist aber bei Strom, der abhängig vom Sonnenstand mit Photovoltaik erzeugt wird, nicht durchgängig der Fall.

1. Der Verbrauch von Strom: In einem Gebäude, ob Eigenheim oder Gewerbeimmobilie, schwankt der Stromverbrauch je nach Tageszeit. Verbrauchsspitzen liegen in einem Eigenheim werktags vor allem am Morgen und am Abend vor; bei Gewerbeimmobilien entsprechend umgekehrt tagsüber.
2. Die Erzeugung von Strom mit PV: Jahres- und Tageszeit, Sonnenschein oder Wolkendecke – die Menge durch Solaranlagen erzeugten Stroms ist abhängig von der Intensität der Sonneneinstrahlung oder der Außentemperatur. Daher erbringen PV-Module an sonnigen Tagen im Frühsommer/-herbst die höchste Stromleistung. Gleichwohl sind im Sommer durch die längere und intensivere Sonneneinstrahlung die Erträge am höchsten.

Bei Eigenheimen klaffen Erzeugung und Verbrauch vor allem werktags um die Mittagszeit erheblich auseinander: Es ist niemand Zuhause, aber die PV-Anlage liefert bei wolkenlosem Himmel maximal Strom. Bei einer Gewerbeimmobilie ist diese Lücke werktags kleiner, dafür am Wochenende offensichtlich. Diese zeitlichen Unterschiede bestimmen die mögliche Autarkiequote, also den Grad der Selbstversorgung. Bei normalen Solaranlagen auf Eigenheimen liegt diese Quote maximal bei 38 %.⁽¹⁾ Um den Eigenverbrauch zu erhöhen und damit die Kosten für die Investition in einer Solaranlage mit Stromspeicher schneller wieder zu erwirtschaften, muss man die zeitliche Lücke schließen.

Stromspeicher schließen die zeitliche Lücke zwischen Erzeugung und Verbrauch

Solarbatterien laden sich mit auf dem eigenen Hausdach erzeugten, nicht selbst verbrauchten Strom auf und geben diesen später wieder ab. Die Geräte sind technisch ausgereift und bestehen in der Regel aus Lithium-Ionen-Akkus, die modulartig miteinander verschaltet werden. Außerdem verfügen moderne Speichersysteme über umfangreiche elektronische Steuerungen. Diese machen es zum einen möglich, Informationen über den Speicherzustand und die Verwendung des selbst erzeugten Stroms online über Apps zu monitoren. Zum anderen werden die Prozesse gesteuert, um den Speicher optimal zu laden. So macht es zum Beispiel keinen Sinn, Strom zu speichern, wenn Erzeugung und Verbrauch sich gerade ausgleichen, denn dann müsste Netzstrom gezogen werden.

Wie groß muss der Stromspeicher sein?

Um die optimale Größe des Stromspeichers zu kalkulieren, muss man mehrere Faktoren berücksichtigen.

• Leistung der PV-Anlage: Die meisten Solaranlagen auf Eigenheimdächern verfügen über eine Leistung von 5 bis 10 kW_peak. Um die Menge des damit erzeugbaren Stroms grob zu berechnen, kann man von einem Faktor 1.000 ausgehen: Eine Anlage mit 10 kW_peak erzeugt ungefähr 10.000 kWh Strom pro Jahr. Größer sollte die Anlage im Normalfall nicht werden, denn dann müssen für selbst verbrauchten Strom Abgaben gezahlt werden.

• Menge des Verbrauchs: Ein 4-Personen-Haushalt in einem Eigenheim mit Elektroauto erreicht etwa folgende Durchschnittswerte.
  • Stromverbrauch Haus pro Jahr: 5.000 kWh
  • Stromverbrauch E-Auto pro Jahr: 3.000 kWh⁽²⁾

Eine 10-kW_peak-Anlage produziert also 2.000 kWh mehr Strom, als das Haus sowie das Elektroauto verbrauchen. Ausreichend Strom wäre in diesem Beispielfall für eine hohe Autarkiequote vorhanden.

• Kosten für den Speicher: Der entscheidende Kostenfaktor, der den Anschaffungspreis eines Stromspeichers bestimmt, ist die Kapazität der Lithium-Ionen-Akkus. Je größer der Speicher desto teurer die Anlage. Generell kann man von Kosten von 1.000 € pro kWh Speicherkapazität ausgehen, inklusive Wechselrichter und Installation – Tendenz fallend. Die jetzt hochlaufende Massenfertigung und der technische Fortschritt werden weiter für sinkende Preise sorgen. 

Die Berechnung der Wirtschaftlichkeit eines Stromspeichers

Das Ziel ist also, mit einem möglichst kleinen Speicher den größten Nutzen aus dem Eigenverbrauch zu erzielen – viel Strom aus der hauseigenen PV-Anlage und dabei so wenig Kosten wie möglich. Um allerdings eine Autarkiequote von 100 % zu erreichen, müsste man einen überdimensional großen Speicher platzieren. Nur so wären alle Fehlstellen der Versorgung bedient. Das ist jedoch nicht wirtschaftlich. Folgende Posten bestimmen die Wirtschaftlichkeitsberechnung:

• Einsparung Stromkosten: Durch die Erhöhung des Selbstverbrauchs muss weniger Strom von außen bezogen werden. 
• Kosten Stromspeicher: Der Anschaffungspreis wird in der Regel auf 10 Jahre abgeschrieben.
• Kosten Solaranlage: Wird in der Regel auf 10 Jahre abgeschrieben.
• Weitere Kosten: Anschluss, Kreditzinsen, Versicherung, Reparaturen
• Umwandlungsverluste: Durch das Be- und Entladen des Speichers entstehen Stromverluste, die etwa 10 % ⁽³⁾ betragen.
• Staatliche Förderung: Die KfW unterstützt PV-Anlagen mit Speicher mit zinsgünstigen Krediten (KfW-Förderprogramm 270) und  einige Bundesländer haben eigene Programme aufgelegt. Hier ständig aktualisierte Informationen zur Förderung von Stromspeichern.

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Mehr Informationen über die Vorteile einer Photovoltaik-Anlage in Kombination mit einem Stromspeicher: Informieren Sie sich jetzt über alle Möglichkeiten, die sich bei der privaten Stromversorgung ergeben.

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Beispielrechnungen einer PV-Anlage ohne und mit Speicher mit drei Autarkiequoten auf Basis der Kosten pro Jahr

Die Eckdaten für diese Berechnung über 10 Jahre:

• PV-Anlage mit 10 kW_peak erzeugt 10.000 kWh Strom
• Kapazität Speicher: 10 kWh
• Immobilie mit 4-Personen-Haushalt verbraucht 5.000 kWh
• Elektroauto verbraucht 3.000 kWh
• Preis kWh Netzstrom: 0,35 € (∅Preis auf 10 Jahre gerechnet, d.h. zukünftige Preissteigerungen werden einbezogen)
• Einspeisevergütung: 0,10 €

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Betrachtung der Wirtschaftlichkeitsberechnung

Um es auf eine ganz einfache Formel zu bringen: Wer sich eine Solaranlage mit Speicher anschafft, der bezahlt seine Stromkosten für die nächsten 10 Jahre einmalig vorab. Nach diesen 10 Jahren laufen allerdings die Anlagen weiter und sparen richtig Geld.

Wichtig bei der Kalkulation der Kosten eines Stromspeichers mit eigenem Solarstrom: Je höher die Autarkiequote, desto besser die Wirtschaftlichkeit. Bei einer Autarkiequote von 90 % könnte man 300 € pro Jahr mehr einsparen, als man für die Amortisation ausgeben muss, allerdings ist das in der Regel nicht zu schaffen. Wenn man die relativ einfach zu erreichenden 70 % Eigenverbrauch mit dem Speicher schafft, dauert die Amortisation der Anlage dementsprechend länger. Denn der Wert von – 80 € pro Jahr bedeutet ja, dass man nicht so viel durch Einspeisevergütung und eingesparte Stromkosten erlöst, wie man für die Amortisation der Anlage bräuchte. Diese dauert daher länger als 10 Jahre.

Klar ist auch: Je länger die Anlage über diesen Zeitpunkt der vollständigen Amortisation hinaus ihren Dienst leistet, desto größer sind die Beträge, die eingespart werden. Über 2.000 € pro Jahr – Einsparung Stromkosten + Einspeisevergütung – bei einer Autarkiequote von 70 % klingt schon sehr attraktiv. 

Wir fassen zusammen

• Bei 8.000 kWh/a Strombedarf hat der Haushalt ohne PV-Anlage 2.800 € Stromkosten pro Jahr.

• Bei einer Eigenverbrauchsquote von 38 % hat der Haushalt noch Reststromkosten von 1.736 € (8.000 kWh*62%*0,35 €/kWh). Zuzüglich der Abschreibung für die PV-Anlage (1.400 €/a) und der Wartungskosten (100 €/a) sowie abzüglich der Einspeisevergütung (696 €/a) kommt der Haushalt auf Gesamtstromkosten von 2.540 €. Er spart also mit PV-Anlage dauerhaft 260 €/a im Vergleich zum reinen Netzbezug. 
  Nach 10 Jahren spart der Haushalt noch mehr (1.660 €/a), da die Anschaffungskosten wegfallen.

• Bei einer Eigenverbrauchsquote von 90 % hat er noch Reststromkosten von 280 € (8.000 kWh*10%*0,35 €/kWh). Zuzüglich der Abschreibung für die PV-Anlage mit Speicher (2.360 €/a) und der Wartungskosten (100 €/a) sowie abzüglich der Einspeisevergütung (240 €/a) kommt der Haushalt auf Gesamtstromkosten von 2.740 €. Er spart also mit PV-Anlage und Speicher dauerhaft 300 €/a im Vergleich zum reinen Netzbezug.
  Nach 10 Jahren spart der Haushalt 2.660 €/a.

• Bei einer Eigenverbrauchsquote von 70 % hat er noch Reststromkosten von 840 € (8.000 kWh*30%*0,35 €/kWh). Zuzüglich der Abschreibung für die PV-Anlage mit Speicher (2.360 €/a) und der Wartungskosten (100 €/a) sowie abzüglich der Einspeisevergütung (420 €/a) kommt der Haushalt auf Gesamtstromkosten von 2.880 €. Er legt also mit PV-Anlage und Speicher 80 €/a drauf im Vergleich zum reinen Netzbezug. 
  Die Abschreibung für die Anlage ist entsprechend länger als 10 Jahre.

Die Amortisationszeiten stellen sich für die drei Szenarien also folgendermaßen dar:

• Szenario #1: 8,4 Jahre (= 14.000 €/1.660 €/a (Anschaffungskosten / Jährlichen Rückfluss))
• Szenario #2: 8,9 Jahre (= 23.600 €/2.660 €/a)
• Szenario #3: 10,4 Jahre (= 23.600 €/2.280 €/a)

Die Herstellergarantien für PV-Anlagen sind in der Regel auf 20 Jahre ausgelegt, in einzelnen Fällen sogar auf 30 Jahre. Bei Speichern werden 10 Jahre garantiert, allerdings deuten viele Anzeichen darauf hin, dass die Geräte wesentlich länger ihren Dienst tun werden. Hersteller garantierten in der Regel 5.000 bis 6.000 Ladezyklen. Da ein Speicher aber kaum mehrmals pro Tag be- und wieder entladen wird, scheint es recht sicher, dass die Akkus über mehr als 10 Jahre hinweg ausreichende Ladekapazitäten liefern. Kosten können allerdings durch die Wechselrichter entstehen, deren Lebensdauer meist kürzer ist als die des Speichers. Über eine optionale Garantieverlängerung, die die meisten Hersteller anbieten, können aber auch diese Kosten planbar werden.

Mit solar speicher Bäume wachsen lassen

Autarkiequote und Verbrauchsverhalten

Die optimale Nutzung eines Speichersystems, um die Amortisation der Kosten schneller zu erreichen, erfordert vom Verbraucher, möglichst viel eigenen Strom zu verbrauchen. Das ist zum einen dann der Fall, wenn dieser gerade erzeugt wird oder wenn der beladene Speicher genutzt werden kann. Denn in den Akkus befindet sich ja nur eigener Strom. Daher ist es zum Beispiel ratsam, das tagsüber genutzte Elektroauto jeden Abend anzuschließen und dem Speicher so viel Strom zu entnehmen, dass es am nächsten Morgen noch für das Haus ausreicht. Am Vormittag ist der Speicher dann zu 90 % leer und kann den ganzen Tag über durch die Solaranlage aufladen. Wenn man das Fahrzeug abends anschließt, wird wieder der gespeicherte Strom genutzt. Diese Aufgabe übernimmt dann ein intelligentes Batteriemanagement-System.

Photovoltaikanlage und Stromspeicher lohnen sich – vor allem langfristig

Bei der Ausstattung eines Gebäudes mit einer Photovoltaikanlage kombiniert man diese am besten mit einem Stromspeicher, um die Vorteile dieser nachhaltigen Stromversorgung in vollem Umfang nutzen zu können. Nur mit Speicher ist eine hohe Autarkiequote erreichbar. Damit kann man sich weitestgehend unabhängig von der Entwicklung der Strompreise machen. Und wenn die Anlage abbezahlt ist, klingelt es richtig in der Kasse: Strom für Haus und Auto nahezu gratis…

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Den eigenen Ökostrom für das Elektroauto einfach auf dem Hausdach erzeugen? Mehr Information über die Vorteile einer PV-Anlage in Kombination mit einem Stromspeicher finden Sie hier.

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Belege
⁽¹⁾ Focus.de
⁽²⁾ 15.000 km Jahresfahrleistung x 20 kWh/100 km Stromverbrauch
⁽³⁾ https://pvspeicher.htw-berlin.de/wp-content/uploads/Stromspeicher-Inspektion-2020.pdf