Solarstrom speichern – Umweltenergie sinnvoll nutzen

Solarstrom hat sich heute zu einem Inbegriff der Energiewende entwickelt und steht in vielen Teilen der Welt für eine sorgenfreie Energie-Zukunft. Verfolgt man die Diskussionen um die kostenfreie Umweltenergie im eigenen Land, so stellt sich immer wieder die Frage, ob sich Solarstrom überhaupt lohnt? In den folgenden Abschnitten erfahren Sie, wie eine Solaranlage funktioniert, warum der Strom gespeichert werden sollte und ob eine Solarstrom-Anlage mit Speicher überhaupt wirtschaftlich ist.

Wie funktioniert eine Solarstromanlage mit Speicher?

Eine Solarstrom- oder Photovoltaikanlage mit Speicher nutzt den Strom der Sonne zur Erzeugung elektrischer Energie. Wie bei herkömmlichen Anlagen soll diese aber nicht in das öffentliche Netz eingespeist, sondern weitestgehend im eigenen Haus verbraucht werden.

Den Grundstein für die Erzeugung von Strom aus der Sonne legte Albert Einstein bereits Anfang des 20. Jahrhunderts. Und zwar genau drei Tage nach seinem 26. Geburtstag, als er, damals noch als Angestellter im Patentamt, seine Arbeit zum photoelektrischen Effekt veröffentlichte. Dieser beschreibt, dass sich Elektronen aus speziellen Materialien herauslösen, sobald sie mit Licht bestrahlt werden.

In einer Photovoltaikzelle wird heute genau dieser Effekt für die Stromerzeugung genutzt. Denn hier wandern die herausgelösten Elektronen bei der Bestrahlung mit Licht zwischen zwei unterschiedlichen Materialien, an deren Übergang Elektrizität entsteht. Bevor diese aber im Haushalt verwendet werden kann, muss der gewonnene Gleichstrom über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden.

Haben Sie sich schon einmal überlegt, wann Sie eigentlich den meisten Strom verbrauchen? In der Regel passiert das morgens, wenn Sie sich für die Arbeit fertigmachen, und abends, wenn Sie von der Arbeit zurückgekehrt sind. Ungünstigerweise scheint zu diesen Zeiten aber oft gar keine Sonne.

Mit einem Speicher können Sie den am Tage geernteten Solarstrom auch am Abend oder dem nächsten Morgen noch nutzen. Auf diese Weise erhöht sich der Anteil der selbst genutzten Energie und es muss weniger Strom von öffentlichen Versorgern gekauft werden.

Die folgende Abbildung zeigt die Funktion einer Solarstrom-Anlage mit Speicher noch einmal grafisch:

Funktion einer Solarstromanlage

Funktion einer Solarstromanlage. Bildquelle: Alexander Rosenkranz

Hinweis: Die Grafik zeigt eine Solarstromanlage mit Speicher im Wechselstrom-Netz. Alternativ kann der auch vor dem Wechselrichter im Gleichstrom-Netz eingebunden werden. Bei Neuanlagen können Wechselrichter und Speicher im gleichen Gehäuse verbaut werden.

Welche Akkus speichern Solarstrom am besten?

Während ein Speicher, zum Beispiel in der Heizungsanlage aus einem einfachen, wassergefüllten Behälter besteht, wird es bei Solarstrom schon wesentlich technischer. Generell haben sich am Markt heute zwei Technologien etabliert. Diese sind:

  • Blei-Akkumulatoren
  • Lithium-Ionen-Akkumulatoren

Blei-Akkumulatoren kennen Sie zum Beispiel aus dem Auto, wo sie meist als Starter-Batterie eingesetzt werden. Sie sind zwar langjährig erprobt und aufgrund günstiger Rohstoffpreise auch erschwinglich, haben aber einige Nachteile. So sind Blei-Akkumulatoren groß, schwer und erreichen mit 80 % bis 85 % oft nur einen niedrigen Wirkungsgrad. Mit etwa 2.000 Ladezyklen haben sie außerdem eine sehr begrenzte Lebenszeit. Eingesetzt in einem Solarstrom-Speicher müssen sie dabei nach etwa 10 Jahren ersetzt werden.

Besser geeignet sind Lithium-Ionen-Akkumulatoren, die zum Beispiel in Smartphones oder Notebooks verbaut werden. Sie sind platzsparender und erreichen mit einem Wirkungsgrad von 90 % bis 95 % häufig über 5.000 Ladezyklen. In einem Solarstrom-Speicher können sie dabei 20 Jahre und länger eingesetzt werden.

  • Lithium-Ionen-Speicher sind heute bereits für 1.000 € je kWh erhältlich

Neben den beschriebenen Typen finden zunehmend auch Redox-Flow-Speicher ihren Weg in den Markt. Die Geräte, die vor allem aus größeren Industrieanwendungen bekannt sind, gelten zwar als besonders effizient und unverwüstlich, sind heute aber noch unbezahlbar.

Lohnt es sich Solarstrom zu speichern?

Ob sich eine Solarstromanlage mit Speicher wirtschaftlich lohnt, lässt sich am besten an einem praktischen Beispiel herausfinden.

Ein typisches Einfamilienhaus verbraucht im Jahr etwa 4.500 kWh Strom. Eine Solarstrom-Anlage für dieses Gebäude sollte eine Leistung von etwa 5 kWp und einen Speicher mit einer Kapazität von 4 kWh bis 5 kWh haben. Die Kosten für diese Kombination betragen überschlägig etwa 13.000 €.

  • Kosten für Solarstrom-Anlage mit 5 kWp: 8.000 €
  • Kosten für Lithium-Ionen-Speicher mit 5 kWh: ab 5.000 €
  • Gesamtinvestition Stromspeicheranlage (Stand 03/2016): 13.000 €

Nach einem Zickzack-Kurs der Regierung werden seit März 2016 auch Speicher wieder gefördert. Für den Einbau von Komplettanlagen, also Solarstrom und Speicher, oder das Nachrüsten von Speichern bei PV-Anlagen, die ab 1. Januar 2013 in Betrieb genommen wurden, steht dabei ein Tilgungszuschuss zur Verfügung. Dieser beträgt aktuell 25 % und bezieht sich allein auf die Kosten des Speichers. Im Beispiel kann die Kreditsumme der Anlage dabei um 1.250 € reduziert werden. Daraus ergibt sich eine Gesamtinvestition von 11.750 €.

Hinweis: Mit der Anpassung der Speicherförderung an die Marktpreis-Entwicklung ist das Förderprogramm 275 der KfW aktuell bis zum 31. Dezember 2018 aufgelegt. Der gewährte Tilgungszuschuss reduziert sich dabei jährlich.

Während Solarstrom-Anlagen ohne Speicher nur etwa 30 % ihres Strombedarfs selbst decken, steigt diese Rate bei Anlagen mit Speicher auf über 60 %. Das heißt, 60 % des eigenen Strombedarfs müssen nicht mehr teuer vom Versorger eingekauft werden. Bei einem Gesamtverbrauch von 4.500 kWh und einem Strompreis von etwa 28 ct/kWh ergibt sich daraus bereits eine Einsparung von rund 750 € im Jahr.

Hinweis: Steigen die Strompreise, erhöhen sich automatisch auch die Einsparungen, da die Kosten mit einer Solarstromanlage nicht gezahlt werden müssen.

Zusätzlich zu den Einsparungen durch vermiedene Stromkosten wird der ins öffentliche Netz eingespeiste Solarstrom aktuell mit einem Betrag von 12,31 ct/kWh vergütet. Geht man davon aus, dass der Ertrag der Beispiel-Anlage gleich dem Bedarf im Haus ist, so werden 1.800 kWh eingespeist und mit rund 220 € im Jahr vergütet.

Hier noch einmal eine Zusammenstellung der wichtigsten Daten:

  • Investition einer neuen PV-Anlage mit Speicher: 11.750 €
  • Einsparung durch nicht genutzten Strom: 750 € pro Jahr
  • Vergütung für eingespeisten Strom (20 Jahre): 220 € pro Jahr
  • Summe der Einsparungen im Jahr (ohne Strompreissteigerung): 970 €
  • Amortisation: 12 Jahre

Alles in allem kann sich eine Solarstrom-Anlage mit Speicher bereits nach 12 Jahren lohnen. Steigen die Stromkosten in dieser Zeit an, kann sich dieser Zeitraum sogar weiter verringern.

Beachten Sie aber, dass die hier angesetzten Zahlen Richtwerte sind. Da die Kosten und Erträge einer Photovoltaikanlage regional unterschiedlich sein können, sollten Sie auf eine individuelle Planung durch einen Experten in Ihrer Nähe nicht verzichten.

Hinweis: In Städten oder Dörfern können die Module auf dem Dach stark verschmutzen. Da so weniger Licht in Strom umgewandelt werden kann, sinkt auch der Ertrag. Um das zu verhindern, sollten die PV-Module regelmäßig professionell gereinigt werden.

 

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