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Photovoltaik Stromspeicher: optimale Größe ermitteln

Stromspeicher lösen das grundlegende Problem volatiler Stromerzeuger wie Sonne und Wind. Sie erlauben es, den Strom unabhängig vom Zeitpunkt seiner Erzeugung zu verbrauchen.

Privathaushalte verbrauchen üblicherweise den meisten Strom am Abend, wenn die Photovoltaikanlage keinen Strom mehr liefert. Ein Stromspeicher steigert daher den Eigenverbrauch deutlich.

Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad

In den Überlegungen zur optimalen Dimensionierung des Stromspeichers spielen diese beiden Begriffe eine zentrale Rolle – tatsächlich wichtig ist aber für übliche Einfamilienhäuser nur der Eigenverbrauchsanteil. Dieser gibt an, wie viel des selbst erzeugten Stroms auch selbst verbraucht wird.

Weil die Reduktion des externen Strombezugs deutlich lukrativer als die Einspeisung von Strom ist, ist dies in der Tat eine wichtige Kennzahl.

Der Autarkiegrad gibt dagegen an, welcher Anteil des Stromverbrauchs durch den Eigenverbrauch gedeckt wird. Einen bestimmten Autarkiegrad als Ziel zu definieren, ergibt aber nur dann tatsächlich Sinn, wenn sowohl die Anlagengröße als auch die Speichergröße frei gewählt werden können.

Wenn die Photovoltaikanlage bereits vorhanden ist oder wenn ihre Leistung (zum Beispiel durch die verfügbare Dachfläche) weitgehend vorgegeben ist, handelt es sich beim Autarkiegrad um eine redundante und damit völlig überflüssige Information.

Denn wenn der jährliche Ertrag der PV-Anlage, der angestrebte Eigenverbrauchsanteil und der jährliche Stromverbrauch bekannt sind, ergibt sich daraus der Autarkiegrad automatisch.

Eigenverbrauchsrechner

Wovon hängt die optimale Größe des Stromspeichers ab?

Wichtig ist offensichtlich die Leistung der Photovoltaikanlage: Je mehr Strom produziert wird, desto größer sollte der Stromspeicher sein.

Daneben spielt auch das Verbrauchsprofil eine wichtige Rolle. Konkreter gesprochen: Wie hoch ist der tägliche Stromverbrauch während der Zeit, in der die Solaranlage keinen Strom liefert?

Aus wirtschaftlicher Sicht ist entscheidend, wie hoch die Einsparungen durch einen gesteigerten Eigenverbrauch sind. Diese ergeben sich aus der Differenz des Strombezugspreises pro Kilowattstunde und der Einspeisevergütung:

Faustregel: Je höher der Strompreis und je niedriger die Einspeisevergütung ist, desto mehr rentiert sich jede zusätzlich selbst verbrauchte Kilowattstunde.

Die dadurch erzielten Einsparungen müssen mit den Speicherkosten pro Kilowattstunde verglichen werden. Dabei ist Vorsicht geboten! Die Anschaffungskosten eines Speichers pro Kilowattstunde sind hier nicht die entscheidende Größe.

Wichtig sind die (variablen) Kosten für das einmalige Speichern einer Kilowattstunde Strom. Um diese zu ermitteln, werden die Anschaffungskosten pro nutzbarer Kilowattstunde Speicherkapazität durch die Zahl der Ladezyklen dividiert.

Grundlegende Überlegungen zur Speichergröße

Um zu einer vernünftigen Faustregel für die Speicherkapazität zu gelangen, sind drei grundlegende Überlegungen hilfreich.

1. Es gibt keine Untergrenze für die Speichergröße

Geht man (ein wenig vereinfachend) von einem linearen Zusammenhang zwischen den Speicherkosten und der Kapazität des Stromspeichers aus, kann ein Speicher niemals unrentabel sein, weil er zu klein ist. Jede durch den Speicher zusätzlich selbst verbrauchte Kilowattstunde bringt den gleichen finanziellen Ertrag.

Die Situation bei einem unterdimensionierten Speicher ist ähnlich wie beim Kauf einer Aktie, die sich nachträglich als rentabel erwiesen hat. Hätte man mehr investiert, hätte man mehr Gewinn gemacht, aber die prozentuale Rendite wäre dieselbe gewesen.

2. Die Nennkapazität des Speichers ist nicht entscheidend

Ein Stromspeicher mit einer Kapazität von zehn Kilowattstunden speichert zwar tatsächlich zehn Kilowattstunden, kann diese aber nicht vollständig abgeben.

Bleiakkus weisen nur eine Entladetiefe (Depth of Discharge, DoD) von etwa 50 Prozent auf, die tatsächlich verfügbare Kapazität beträgt also nur fünf Kilowattstunden.

Die erheblich besseren Lithium-Ionen Akkus sind in den letzten Jahren deutlich günstiger geworden und haben Bleiakkus bei Neuinstallationen weitgehende verdrängt. Die Entladetiefe dieser Akkus beträgt etwa 80 bis 95 Prozent.

3. Wann ist ein Speicher zu groß?

Primär ist dies keine technische Frage, sondern eine finanzielle. Eine größere Speicherkapazität ermöglicht einen größeren Eigenverbrauch. Aber je höher der Eigenverbrauchsanteil ist, desto teurer wird jede weitere Steigerung.

Das liegt einfach daran, dass die wirkliche Ausnutzung der vollen Speicherkapazität umso seltener erreicht wird, je größer sie ist.

Die Betrachtung des Grenzfalls verdeutlicht dies: 100 Prozent Eigenverbrauch bedeutet, dass auch am ertragsstärksten Tag des Jahres der gesamte Strom gespeichert werden kann. Das bedeutet aber auch, dass der Speicher ansonsten an den verbleibenden 364 Tagen im Jahr nur wenig ausgelastet ist.

Diese ständige, über lange Zeiträume zu niedrige Auslastung, ist das wichtigste Kriterium für eine zu hohe Speicherkapazität.

Faustregel: Eine Kilowattstunde pro Megawattstunde

Als Faustregel gilt, dass die nutzbare Speicherkapazität ungefähr

eine Kilowattstunde bis eineinhalb Kilowattstunden pro Megawattstunde (1.000 Kilowattstunden) Jahresverbrauch

betragen sollte. Dies Regel ist nicht das Ergebnis exakter Berechnungen, sondern wurde anhand von Computersimulationen aufgestellt. Eine exakte Berechnung ist nicht möglich, da der tägliche Stromverbrauch und die tägliche Stromerzeugung Schwankungen unterliegen.

Wichtig: Diese Regel gilt nur für typische Privathaushalte. Die Annahme "typischer Privathaushalt" ist dabei in mehrfacher Hinsicht wichtig.

Erstens wird die übliche Verteilung des Stromverbrauchs zwischen Tag und Nacht/Abend vorausgesetzt.

Zweitens wird ein für Einfamilienhäuser übliches Verhältnis zwischen Stromverbrauch und Leistung der Anlage angenommen. Das bedeutet, dass die Nennleistung der Photovoltaikanlage ungefähr ein Kilowatt pro Megawattstunde Jahresverbrauch beträgt.

Dieses typische Verhältnis ist nicht das Ergebnis einer Planung, sondern ergibt sich aus dem üblichen Stromverbrauch und der üblichen Dachgröße. Natürlich kann es deutliche Abweichungen geben, wenn beispielsweise in einem großen Haus nur eine Person lebt.

Fazit: Es gibt nur Faustregeln

Die wirtschaftlich optimale Speichergröße kann nicht exakt bestimmt werden. Sie hängt

  • vom Stromverbrauch,
  • der Leistung der Photovoltaikanlage und
  • zum Beispiel auch von der künftigen Strompreisentwicklung ab.

Im oben erläuterten Sinne ist der Speicher "zu klein", wenn er auch bei hoher Auslastung den Eigenverbrauch nur wenig steigert. Er ist zu groß, wenn er ständig nur wenig ausgelastet ist. Alles, was dazwischen liegt, ist einigermaßen vernünftig.

Für typische Privathaushalte hilft die Regel "1 bis 1,5 kWh Speicherkapazität pro 1.000 kWh", diesen vernünftigen Bereich zu treffen.

Letzte Aktualisierung: 15.03.2023