Als Faustregel sollte der Photovoltaik-Speicher pro Kilowatt-Peak (kWp) Leistung eine Kilowattstunde (kWh) Speicherkapazität haben. Eine leicht größere Dimensionierung ist auch möglich. Die Größe des PV-Speichers wird dabei maßgeblich von der Größe der PV-Anlage bestimmt. Speicherkapazität von 0,9 bis 1,6-fachen der PV-Leistung sind bei Einfamilienhäusern üblich.
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Die wichtigsten Begriffe einfach erklärt
Bevor wir uns mit der optimalen Dimensionierung beschäftigen, sollten Sie die wichtigsten Begriffe rund um einen Stromspeicher verstehen:
- Die Nennkapazität, auch Bruttokapazität genannt, gibt an, wie viel Strom aus der PV-Anlage, bei voller Aufladung, in der Batterie gespeichert werden kann. Der Wert befindet sich auf dem Datenblatt des Stromspeichers und wird in kWh angegeben.
- Die Batteriekapazität wird auch nutzbare Speicherkapazität oder Nettokapazität genannt. Sie berücksichtigt die Entladetiefe des Speichers und gibt somit den tatsächlichen Wert des gespeicherten und auch nutzbaren Stroms an. Auch dieser Wert wird in kWh angegeben. PV-Besitzer sollten sich bei der Planung der Größe an ihn halten.
- Die nominelle Kapazität definiert die Strommenge, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums entnommen werden kann. Sie wird auch C-Rate genannt und gibt an, in welcher Zeit der Stromspeicher wieder komplett aufgeladen ist. Die Ladedauer wird als tiefgestellte Zahl in Stunden angegeben. C₁ entspricht einer Ladedauer von einer Stunde, C₂ ist eine halbe Stunde und C₀,5 sind zwei Stunden.
Die Größe eines Stromspeichers wird durch die Größe der Speicherkapazität definiert. Dabei gilt immer: Je höher die Entladetiefe des PV-Speichers ist, desto mehr Solarstrom kann auch wieder zum Verbrauch entnommen werden.
PV-Speicher: Auslegung und Dimensionierung
Die richtige PV-Speicher-Größe richtet sich einerseits nach der Größe Ihrer Photovoltaikanlage, andererseits nach Ihrem individuellen Stromverbrauch.
Eine Verdoppelung der Speicherkapazität verdoppelt nicht den Eigenverbrauch. Sie erhöht diesen lediglich um 10 Prozent. Der Eigenverbrauchsanteil verläuft also nicht linear zur Speicherkapazität. Aus diesem Grund amortisieren sich kleine Speicher schneller. Größere Speicher laufen jedoch langsamer und haben dadurch eine längere Lebensdauer.
Vor diesem Hintergrund ist die Bestimmung der richtigen Dimensionierung eine komplexe Aufgabe, die Sie einem erfahrenen Solarteur lieber überlassen sollten. Gerne helfen wir Ihnen bei der Suche. Füllen Sie dafür dieses Formular aus und wir verbinden Sie mit bis zu fünf qualifizierten Fachbetrieben aus Ihrer Region.
Als Orientierung können Sie jedoch pro 1.000 kWh Stromverbrauch im Jahr eine Speicherkapazität (netto) von 1 kWh einplanen.
Im Durchschnitt sieht das demnach für Haushalte in Deutschland so aus:
| Haushaltsgröße | Jährlicher Stromverbrauch | Stromspeicher Größe |
|---|---|---|
| 1 Person | 2.300 kWh | 2,3 kWh |
| 2 Personen | 3.000 kWh | 3,0 kWh |
| 3 Personen | 3.800 kWh | 3,8 kWh |
| 4 Personen | 4.500 kWh | 4,5 kWh |
| 5 Personen | >5.000kwh | 5,0 kWh |
Ein Vier-Personen-Haushalt sollte bei einem jährlichen Stromverbrauch von 4.500 kWh somit einen Stromspeicher mit einer nutzbaren Speicherkapazität von 4,5 kWh haben.
PV-Speicher: so berechnen Sie die optimale Größe
Ein etwas genaueres Ergebnis liefern die beiden Formeln:
- Jahresstromverbrauch / 365 Tage x 0,5 - wenn Sie den Solarstrom vorwiegend morgens und abends nutzen.
- Jahresstromverbrauch / 365 Tage x 0,33 - wenn Sie den Solarstrom vorwiegend tagsüber nutzen.
Als Beispiel nehmen wir ein Einfamilienhaus mit einem Jahresstromverbrauch von 4.500 kWh. Der Strom wird primär tagsüber genutzt.
Die Berechnung der Speichergröße lautet:
- Jahresstromverbrauch / 365 Tage x 0,33
- 4.500 kWh / 365 Tage x 0,3 = 3,69 kWh
In diesem Fall benötigen Sie einen Solarspeicher mit einer Kapazität von 4 Kilowattstunden.
Einflussfaktoren für die Berechnung der Größe eines Solarspeichers
Die optimale Größe eines PV-Speichers wird von verschiedenen Faktoren bestimmt. Schauen wir uns diese genauer an.
Verbrauchsverhalten
Ihr Verbrauchsverhalten bestimmt maßgeblich die nötige Größe des Photovoltaik-Speichers.
Nutzen Sie den Strom hauptsächlich morgens oder abends, sollte der Stromspeicher etwas größer dimensioniert sein, da die PV-Anlage zu dieser Zeit deutlich weniger Strom erzeugen kann.
Ist Ihr Verbrauch um die Mittagszeit höher, kann mehr Solarstrom direkt verbraucht werden. Der PV-Speicher kann daher etwas kleiner sein. Es ist also sehr wichtig, dass Sie Ihr Verbrauchsverhalten gut analysieren.
Größe der Photovoltaikanlage
Ein weiterer Einflussfaktor ist die Größe der Photovoltaik. Haben Sie eine verhältnismäßig kleine PV-Anlage, ist ein großer Stromspeicher suboptimal, da er nur selten komplett vollgeladen werden kann. Das führt dazu, dass die vielen Teilladungen die Batterie schneller altern lassen und die Lebensdauer des Stromspeichers kürzer ausfällt.
Bei einer größeren Photovoltaikanlage können Sie dagegen auf einen etwas größeren Stromspeicher zurückgreifen. Der überschüssige Solarstrom, der sonst ins Netz eingespeist würde, kann nun im Stromspeicher gespeichert werden.
Für einen jährlichen Stromverbrauch von 4.500 kWh und einer Photovoltaik mit 4 bis 5 kWp, wäre ein 7-8 kWh Stromspeicher verhältnismäßig groß. Hat die PV-Anlage ebenfalls 7-8 kWp Leistung, wäre der Stromspeicher hingegen angemessen. Doch Vorsicht, der Akku des Speichers altert auch schneller, wenn er nicht regelmäßig entladen wird. Den gespeicherten Strom sollten Sie daher auch regelmäßig verbrauchen.
Standort und Ausrichtung
Der Standort Ihrer PV-Anlage samt der Ausrichtung der Solarmodule beeinflussen die Größe des Stromspeichers. Eine Photovoltaik im Süden Deutschlands erzeugt im Jahr nämlich mehr Strom als eine PV-Anlage im Norden. Das liegt daran, dass die Globalstrahlung im Süden höher ist.
| Bundesland | Spezifischer Ertrag |
|---|---|
| Baden-Württemberg | 1.070 kWh/kWp |
| Bayern | 1.060 kWh/kWp |
| Berlin | 910 kWh/kWp |
| Brandenburg | 990 kWh/kWp |
| Bremen | 930 kWh/kWp |
| Hamburg | 959 kWh/kWp |
| Hessen | 1.018 kWh/kWp |
| Mecklenburg-Vorpommern | 1.014 kWh/kWp |
| Niedersachsen | 985 kWh/kWp |
| Nordrhein-Westfalen | 987 kWh/kWp |
| Rheinland-Pfalz | 1.037 kWh/kWp |
| Saarland | 1.063 kWh/kWp |
| Sachsen | 1.035 kWh/kWp |
| Sachsen-Anhalt | 1.004 kWh/kWp |
| Schleswig-Holstein | 1.002 kWh/kWp |
| Thüringen | 1.021 kWh/kWp |
Die Ausrichtung der Solarmodule steht im Zusammenhang mit Ihrem Verbrauchsverhalten. Eine Südanlage erzielt Ihren höchsten Stromertrag zur Mittagszeit. Es empfiehlt sich daher, einen größeren Speicher zu wählen. Eine PV-Anlage mit Ost-West-Ausrichtung dafür erzielt auch morgens und abends gute PV-Erträge. Zu dieser Zeit verbrauchen die meisten Haushalte auch mehr Strom. Es kann deshalb ein kleinerer PV-Speicher gewählt werden.
Gewünschte Autarkie
Streben Sie ein hohe Autarkie an, weil Sie zum Beispiel unabhängiger von Ihrem Netzbetreiber sein wollen, sollten Sie einen größeren Batteriespeicher wählen. Bei einem Einfamilienhaushalt mit einem jährlichen Verbrauch von 4.500 kWh und einer 5-kWp-Solaranlage können Sie mit einem 8-9 kWh Stromspeicher eine Autarkie von 60 bis 70 % erreichen.
Gewünschter Eigenverbrauch
Neben der Autarkie, können Sie Ihren Stromspeicher auch auf den Eigenverbrauch auslegen. Auch hier steigert ein größerer Stromspeicher den Eigenverbrauchsanteil. Dabei gilt: je höher die Speicherkapazität, desto geringer der Anstieg des Eigenverbrauchs. Diese beiden Größer verhalten sich nicht linear zueinander.
Ein hoher Eigenverbrauchsanteil ist für PV-Besitzer extrem wichtig. Je höher der Eigenverbrauch, desto wirtschaftlicher die PV-Anlage. Das liegt daran, dass der eigene Solarstrom günstiger ist als der Netzstrom. Wird mehr Solarstrom verbraucht, werden auch mehr Stromkosten gespart. Ein gut dimensionierter Stromspeicher erhöht den Eigenverbrauchsanteil in der Regel um rund 100 %.
Zur Veranschaulichung gehen wir wieder von einem jährlichen Strombedarf von 4.500 kWh und einer 5 kWp Photovoltaik aus. Der Eigenverbrauchsanteil in Prozent ergibt sich daraus wie folgt:
Wie Sie sehen, steigt der Eigenverbrauchsanteil ab einer Speicherkapazität von 8 bis 9 kWh kaum merklich an.
Schauen Sie sich in dem Zusammenhang den Online-Rechner für PV-Speicher von der HTW Berlin an. Hier können Sie Ihren Jahresstromverbrauch, die Leistung der Photovoltaik und die Speicherkapazität des Stromspeichers eintragen. Als Ergebnis erhalten Sie den Autarkiegrad und den Eigenverbrauchsanteil in Prozent.
Der Rechner bietet einen guten Überblick über die Zusammenhänge der verschiedenen Faktoren. Dabei fällt auf, dass ab einer bestimmten Stromspeichergröße weder der Eigenverbrauchsanteil noch der Autarkiegrad weiter steigen. Ein zu großer Stromspeicher lohnt sich deshalb nicht. Ein zu kleiner Speicher ist ebenfalls nicht empfehlenswert. Der Eigenverbrauch wird nur minimal gesteigert und die Kosten für kleinere Stromspeicher sind dafür im Verhältnis zu teuer.
Wirtschaftlichkeit
Selbstverständlich sollten Sie auch die Wirtschaftlichkeit des Stromspeichers im Auge behalten. Größere Stromspeicher sind teurer in der Anschaffung und die Kosten für die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom steigen an. Sind diese im Vergleich zum Netzstrom höher, lohnt sich der Stromspeicher wirtschaftlich nicht mehr.
Ob und wann sich eine Photovoltaikanlage mit Speicher rentiert, erfahren Sie in unserem Artikel:
-> Lohnt sich Photovoltaik mit Speicher im Jahr 2022?
Effizienz des Speichersystems (Systemverluste)
Beim Speichervorgang des Solarstroms entstehen auch Verluste. Diese sollten Sie bei Ihrer Planung auf jeden Fall berücksichtigen. Dazu gehören Verluste in der Dimensionierung, welche durch Leistungsbegrenzungen des Wechselrichters, des Batteriespeichers und anderer PV-Systemkomponenten entstehen. Sie werden auch als Systemverluste bezeichnet.
Bei der Umwandlung von Gleichstrom zu Wechselstrom und umgekehrt entstehen ebenfalls Verluste. Je häufiger der Strom umgewandelt werden muss, desto mehr Energie geht verloren. Besonders bei AC-Stromspeichern sind diese hoch, da der Strom dreimal umgewandelt werden muss. Bei DC-Speichern findet nur eine Umwandlung statt.
Steht der Stromspeicher im Standby-Betrieb, verbraucht er trotzdem eine geringe Menge Strom. Das liegt daran, dass das Kommunikationsmodul weiterhin läuft und die Steuerungselektronik bereitstehen muss. Jährlich können so Standby-Verluste von rund 100 Kilowattstunden anfallen.
Als Letztes sind noch die Regelungsverluste zu erwähnen. Diese entstehen, wenn ein Haushaltsgerät eingeschaltet wird und es mit Solarstrom betrieben werden soll. Das Stromspeichersystem kann nicht sofort reagieren. Je nach Trägheit dauert es 5 bis über 60 Sekunden, bis Strom aus dem Speicher eingesetzt werden kann. Damit das Gerät jedoch sofort benutzt werden kann, wird Strom aus dem Netz bezogen.
Häufig gestellte Fragen
Gibt es eine Untergrenze für die Speichergröße?
Es gibt keine Untergrenze bei der Größe von Stromspeichern. Beachten Sie jedoch, dass PV-Speicher mit zunehmender Speicherkapazität günstiger werden und jede selbst verbrauchte Kilowattstunde Strom Ihnen Geld einspart. Es lohnt sich deshalb, den Speicher auf Ihren Verbrauch auszulegen.
Selbst ein kleiner Stromspeicher erhöht Ihren Eigenverbrauch. Bereits 1 kWh Speicherkapazität erhöht den Eigenverbrauchsanteil um 5 %. Bei 2 kWh sind es dann schon 7- 8 % und bei 3 kWh mehr als 10 %.
Ist die Nennkapazität des Stromspeichers entscheidend?
Die Nennkapazität ist die Nettokapazität des Stromspeichers. Sie ist entscheidend für die Dimensionierung des PV-Speichers, da sie die tatsächlich nutzbare Speicherkapazität angibt. Wollen Sie 5 Kilowattstunden Solarstrom speichern, benötigen Sie einen Stromspeicher mit einer Nennkapazität von mindestens 5 kWh. Beträgt die Bruttokapazität nur 5 kWh, werden Sie niemals diese vollen 5 kWh nutzen können, da immer eine Restladung im Stromspeicher vorhanden sein muss.
Wann ist ein Photovoltaik-Speicher zu groß?
Ein Photovoltaik-Speicher ist dann zu groß, wenn er nie vollständig aufgeladen oder der gespeicherte Solarstrom nicht regelmäßig verbraucht werden kann. Bleibt der Speicher zu lange geladen, altert der Akku deutlich schneller und verliert daher an Leistung. Zusätzlich rentiert sich der PV-Speicher in diesem Fall wirtschaftlich nicht mehr.
Fazit
Um die richtige Größe für einen Photovoltaik-Speicher zu definieren, sollte er auf den jährlichen Stromverbrauch und die Größe der PV-Anlage ausgelegt werden. Eine Kilowattstunde Speicherkapazität pro 1.000 kWh Stromverbrauch sind dabei ein guter Orientierungswert. Eine Größe des PV-Speichers von 0,9 bis 1,6 der Leistung der Photovoltaik kann auch als Orientierung dienen.
Die exakte Berechnung der optimalen Größe ist komplex. Die Größe hängt am Ende von Ihrer individuellen Situation und verschiedenen Einflussfaktoren ab, die wir in diesem Ratgeber vorgestellt haben.
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