Solarbatteriespeicher

Auf dieser Seite fasse ich meine Erkenntnisse von lokalen Batteriespeichern mit Solaranlagen zusammen. Als ich 2014 meine 9,9kWp-Anlage installiert habe, waren Batteriespeicher extrem teuer aber als dann im Jahr 2023 der Wechselrichter einen Defekt hatte, gab es schon die Frage nach "Reparieren" oder durch einen Hybrid-Wechselrichter samt Batterie zu ersetzen. Vielleicht könnte er sogar die USV ersetzen. Oder die tagsüber gewonnene Energie für die Ladung am Abend speichern. Das wird nicht für ein EV reichen aber könnte die Eigenverbrauchsquote anheben.

Details zum Kostal Pico 10.1, Überwachung mit PRG und dem Ausfall gibt es auf PRTG:Kostal 10.1

Kurzfassung

Unabhängig von ihrer persönlichen Einstellungen zu politischen Parteien und Umweltschutzgedanken muss sich eine Investition am Ende "lohnen". Das kann in finanzieller Sicht oder auch in "Wohlfühl"-Punkten sein. Man muss kein "Grüner" sein, um bei seinen Entscheidungen auch eine ökologisch Komponente zu haben. Daher habe ich 2014 eine Solaranlage installiert, obwohl damals schon klar war, dass Sie sich erst in ca. 12-16 Jahren rechnen könnte, wenn nichts kaputt geht. Durch die gestiegenen Bezugskosten für Strom wird eine Solaranlage natürlich rentabler aber sie bleibt immer noch unter einem ETF-Anlage über 20 Jahre, bei der 5-7% Rentabilität zu erwarten sind. Ich bin sicher, dass die Energiepreise weiter steigen werden und eine lokale Batterie finanziert sich über die Steigerung des Eigenverbrauchs.

Heute (2024) beziehen ich die kWh Strom für ca. 33ct während die Solarzellen den Strom für ca. 13ct/kWh "gewinnen". Jede kWh mehr Eigenverbrauch spart mir also ca. 20ct. Sicher werden Solarzellen im Laufe der Zeit schlechter und auch Batterien altern und Strompreise steigen. Rücklagen für Wartung/Reparatur und Entsorgung vernachlässige ich. Zudem dürfte der Speicher im Winter nicht immer durch Solarzellen geladen werden.

Den theoretischen Vorteil, mit einer Batterie zugleich eine Notstromversorgung für meine Computer zu haben, verwerfen wir, da solche netzunabhängige Systeme teurer sind und die Batterie dazu ja auch nicht leer gefahren werden dürfte. Eine klassische USV ist da günstiger. Wir haben viele "Variablen", die eine genaue Rechnung unmöglich machen. Daher habe ich vereinfacht.

  • 10 Jahre Betriebsdauer
    Die Batterien werden sicher länger halten aber 3650 Ladezyklen sind nicht zu unterschätzen. und über die ersten 10 Jahre werden Sie Kapazität verlieren(Siehe auch BMW 225xe Erfahrungsbericht)
  • 3650 Nutzungstage
    Einfach errechnet durch 365 Tage *10 Jahre
  • 20ct/kWhEinsparung
    Errechnet aus den gesparten 33ct/kWh Bezugskosten abzüglich 13ct Solarkosten
  • 730€/kWh Einsparung pro kWh "nutzbare" Batteriekapazität
    Wohlgemerkt kann das nie die Brutto-Kapazität sein, denn eine 0%-100% Nutzung ist nicht möglich. Meist werden 20%-80% angesetzt, d.h. die Netto-Kapazität sind nur 60%
  • 500€/kWh Brutto Batterie
    Eine Batterie mit 10kWh im Prospekt müsste also 5000€ oder weniger mit Installation.

In meinem Fall gibt es noch die Besonderheit, dass ich aufgrund der Panelbelegung (13x Ost, 11x Süd, 12x West) nicht ohne drei unabhängige MPP-Tracker auskomme und viele Hybrid-Wechselrichter nur 2 MPP-Tracker haben.

Ich habe 5 Betriebe angefragt, von denen sich nur 1 Betrieb gemeldet hat und deutlich über 6000€ lag. Auf "Eigenbau"-Lösungen habe ich aber keine Lust

Ob Batterien ökologisch sinnvoll sind, nur weil man den Eigenverbrauch um ein paar kW anheben kann, steht auf einem anderen Blatt. Betriebswirtschaftlich machen Batteriespeicher nach meiner Rechnung aktuell keinen Sinn. Sie sind zu teuer und vielleicht sieht es anders aus, wenn die Allgemeinheit im Sinne von KVW-Förderungen was beilegt. Aber das kann nicht das Ziel sein.

Reden wir mal drüber, wenn der Strompreis mal wieder in höhere Regionen kommt und damit die Spanne interessant wird. Aktuell beziehe ich meinen Strom weiter von einem nahen Windpark und denke, dass meine eingespeisten kWh sowieso im Ort direkt wieder verbraucht werden.

Und nun die Langform, wenn Sie noch Lust zum Lesen haben

Kostenrechnung ohne Batterie

Zuerst betrachte ich den Fall, dass ich den defekten Wechselrichter einfach reparieren lasse oder durch ein Nachfolgegerät tauscht. Die Anlage wurde in 2014 für ca. 17.000€ (Brutto) = 14400€ (netto) gekauft und installiert. Sie produziert ca. 8000kWh/Jahr von denen ca. 30% direkt lokal verbraucht werden und die 70% über eine Einspeisevergütung (12,9ct) eingespeist werden. Ich nehme zur einfachen Rechnung mal an, dass wir ca. 33ct/kWh Bezugspreis haben. Vor dem russischen Angriff auf die Ukraine war es weniger und danach und in Zukunft mehr. Cent-genau werden ich es aber nicht ermitteln. Ich "spare" also pro selbst verbrauchter kWh ca. 20Cent. Auch das ist nur grob, denn der "Gewinn" der Anlage musste zumindest am Anfang noch versteuert werden, was für die Zukunft nicht mehr der Fall ist.

  • Ich bekommt also ca. 5600kWh zu 13ct vergütet = 728€/Jahr
  • Ich spare beim Eigenverbrauch von 2400kWh a 20ct = 480€/Jahr
  • Pro Jahr erwirtschaftet die Anlage grob 1208€/Jahr

Wenn man Kapitalkosten für die Anschaffung ignoriert, dann würden die 14400€ Anschaffung nach ca. 12 Jahren amortisiert sein.

Diese Rechnungen sind sehr stark vereinfacht und daher nur ein erster Anhaltspunkt. Da aber auch Stromkosten, Inflation ,Anschaffungskosten, Lebenzeit, Sonnenstunden etc. auch nicht auf 20 Jahre vorhergesehen werden können, gibt es noch viel mehr Unsicherheiten.

Das wird sich durch den Defekt des Wechselrichters nun natürlich strecken. Wenn ich mal mit ca. 2500€ rechne, dann ist der BreakEven-Punkt dann 2 Jahre später und da der defekte WR diesen Sommer schon weniger eingespeist hat, könnten es noch ein paar Monate mehr werden.

Hybrid-WR + Batterie?

Wenn ich den WR aber nicht repariere sondern durch ein neues Modell ersetze, dann kann es ja auch ein System mit Batterieabschluss sein. Knifflig ist dabei schon etwas, da mein bisheriger Kostal 10.1 natürlich 3 DC-Eingänge mit eigenen MPP-Trackern hat, die für die drei Seiten (Ost, Süd, West) optimal passend sind. Die meisten Wechselrichter haben heute wohl nur noch 2 MPP Tracker, auch wenn sie drei und mehr Eingänge haben. Zum Zeitpunkt meiner Überlegungen gab es kein aktives Förderprogramm in NRW und auch KFW-Förderungen trafen nicht zu, da ich schon Solarzellen und Wallboxen hatte. Also muss ich die Wirtschaftlichkeit alleine Anhand meiner Kennzahlen abschätzen. Dazu haben ich mal die verschiedenen Energiemengen des Jahres 2022 erfasst:

Mit PHEV (BMW 225xe Erfahrungsbericht) und ein paar Computern im Keller komme ich auf einen recht hohen Jahresverbrauch von ca. 8,5MWh ohne Heizung. Leider kann ich nun nicht einfach die 7,6MWh Erzeugung pro Jahr dagegen rechnen, denn im Sommer sind die Tage lang und der Stromverbrauch geringer als im Winter, wenn von der Solaranlage schon weniger Strom kommt und Nachts kommt jede kWh vom EVU, solange keine Batterie hier mithilft. Daher werden nur ca. 36% selbst verbraucht und der Rest für 12,9ct/kWh eingespeist.

Damit stellt sich die Frage, ob ein Stromspeicher auch ohne Förderung wirtschaftlich zu betreiben ist. Das funktioniert ja primär, indem bislang eingespeiste Energie in einer Batterie landet und später die Lücke wieder füllt. Mit ausreichend großer Batterie könnte ich bis zu 5,7 MWh noch mehr selbst verbrauchen, wenn ich die Wärmepumpe außen vor lasse. Aber auch die fixen (Installation, Elektronik) und variablen (Batterien) Kosten eines Speichers gehen in die Rechnung ein. eine größere Batterie ist "pro kWh" natürlich günstiger aber absolut natürlich teurer. Und Batterien dürften auch in Zukunft noch günstiger werden. Der Batteriespeicher wöre wohl am effektivsten, wenn er jeden Tag einen Zyklus (Voll/Leer/Voll) durchläuft. Leider sind Erzeugung und Eigenverbrauch über die Monate sehr ungerecht verteilt. Wenn der Speicher zu groß ist, dann wird er im Winter oder bei Regentagen gar nicht genug geladen aber wenn er zu klein ist, dann wird im Sommer mehr eingespeist anstatt selbst verbraucht.

Ein Projektierer hat mir mal gesagt, dass ca. 1/3 des Verbrauch in der Nacht verbraucht wird und sich damit die Batteriegröße abschätzen lassen würde. Das würde bei meinem 5,7MWh bedeuten:

5,7MWh / 365 Tage / 3 = 5,2kWh

Wenn ich nun ca. 5kWh/Tag mehr selbst verbrauchen würde, ergibt sich folgende Rechnung:

jedes kWh, das ich selbst verbrauche "spart" mir 33ct-13ct=20ct
Würde ich 5kWh Batterie einbauen, würde ich also ca. 1€/Tag einsparen
Bei 365 Tagen wären dann 365€/Jahr möglich
Auf 10 Jahre dürfte ein Speicher samt Installation nicht mehr als 3650€ kosten

Die Rechnung ist aber schon sehr optimistisch, denn:

  • Risiko und Garantien
    Zwar gewähren viele Hersteller mittlerweile Garantien aber Betriebskosten fallen an und sind hier nicht aufgeführt
  • Finanzierung
    Auch wenn ich für den Speicher keinen Kredit aufnehmen müsste, muss ich schon dagegenhalten, dass das Geld als Tagesgeld/Festgeld mittlerweile schon wieder 3-4% erwirtschaften würde.
    Aus den 3650€ würden mit 3% über 10 Jahre ca. 4900€ werden.
  • Alterung
    Meist wird auf 10 Jahre noch eine Restkapazität von 80% angegeben. Dann bleiben von den 5kWh aber noch noch 4kWh übrig, was sich die Amortisierung weiter reduziert
  • Entlade-Leistung
    Wichtig ist auch die maximale lieferbare Leistung. Wenn z.B. ein EV/PHEV mit 3,7kW geladen werden kann und dies abruft, aber die Batterie nur 1kW liefern kann, dann holt das Auto die darüber hinausgehende Energie doch wieder vom EVU.

Es gibt noch eine zweite Berechnung, die den Eigenverbrauch von 30% auf 60% angehoben wird, wenn eine Batterie die gleiche Kapazität in kWh wie die Solaranlage in MWh hat und der Eigenstromverbauch auch auf dem Niveau liegt. 30% von 7MWh wären dann 2,1MWh und bei Einsparungen von 20ct/kWh sind es nur noch 420€/Jahr. Wenn ich dazu die Angebote zu Batteriespeichern betrachte, dann liegt ein Break Even Punkt bei 13-16 Jahren und die Batterie müsste dann 4750+ Zyklen ohne Probleme durchhalten. Das ist nach meinen Erfahrungen mit Batterien in meinem PHEV (BMW 225xe Erfahrungsbericht) und Laptops eine sehr lange Zeit und alles andere als sicher.

Die Rechnung wäre vermutlich anders, wenn eine Förderung einen Teil der Anschaffungskosten übernehmen würde. Aber ich habe auch noch nicht berücksichtigt, wie schnell die Kapazität abnimmt und auch beim Laden und Entladen gibt es ja durch die Wandlung weitre Verluste. Diverse Quellen gehen schon davon aus dass von 10 kWh eingespeicherter Energie vielleicht noch 8-9kWh wieder rauskommen und wenn Sie ihre Batterie nicht direkt vom WR mit Gleichstrom laden, sondern über die 230V-Schiene anschließen, dann gibt es weitere Verluste. Zudem braucht die Steuerung des Batteriespeichers ebenfalls Energie. Auch wenn es nur 25W wären, addiert sich das auf 600Wh/Tag "Eigenverbauch".

Die Kette kann ich noch problemlos verlängern: Sonnenlicht wird von der Solarzelle mit 16-20% Wirkungsgrad als Gleichstrom zum Wechselrichter mit (95-99% Wirkungsgrad) gesendet. Über den Umweg einer lokalen Batterie gehen vermutlich noch mal 5-10% verloren. Zum Laden eines Elektroauto (EV/PHEV) muss der Gleichstrom aber per Wechselrichter und das 230V Netz zum Auto kommen, welches bei einer klassischen Wallbox (11-22kW) daraus auch wieder Gleichstrom zum laden der Batterie macht. Überall gehen ein paar Prozent verloren.

Aus meiner Sicht "rechnen" sich Batteriespeicher zu den aktuellen Preisen noch nicht, wenn Sie nur 20ct/kWh beim Eigenverbrauch einsparen und als USV mit Inselbetrieb/Schwarzstart-Funktion kosten sie noch mal Aufpreis und selbst Wechselrichterhersteller rufen für eine "Batterielizenz" gerne dreistellige Zusatzkosten für einen Lizenzkey auf.
Das mag anders bei "Großspeichern" aussehen. Dazu müssten aber dann Stadtwerke oder regionale Energieversorger im Ortsnetz aktiv werden.
Ich habe mich daher erst einmal gegen einen großen Batteriespeicher entschieden und besorge ab und an für die USV eine neue Batterie.

Paneltausch

Bei der Inbetriebnahme der ersten Anlage haben die Solarpaneele gerade mal 275W erzeugt. Wer nun Wert von 410W von Panels von Balkonsolar-Anlagen sieht, wundert sich vieleicht. Zwar sind die bisherigen Module "erst" 10 Jahre auf dem Dach aber natürlich gealtert. Muss ich bei Kauf einen WR vielleicht die Kapazität eines vorgezogenen Repowering beachten?

Installiert wurden im Jahre 2014 insgesamt 36x Yingli Panda 270C-30b Monokristallin mit 270Watt und laut Datenblatt einem Wirkungsgrad von 16,2%. Ein Modul ist dabei 1650x990mm groß. Damit ermittelt sich die Leistung auf 270W / 1,6335 qm = 165W/qm.

Wenn ich im Sep 2023 nach 410W Modulen suche, gibt es sehr viele Treffer. Ich habe daher exemplarisch ein Datenblatt eines Moduls herangezogen:

Modul : JAM54S30 PV Modul Solar 410W
Höhe  : 1722mm
Breite: 1134mm

So ein Modul hat demnach eine Fläche von 1,95qm und mit 410Watt eine Leistung von 209W/qm. Das sind 44W/qm mehr als meine alten Module oder 26% mehr. Meine 9,9kWp-Belegung könnte theoretisch auf 12,6kWp anwachsen. Allerdings müsste ich schon genau messen, denn die 410W Module haben eine andere Abmessung und ob das so problemlos auf die bestehenden Montagerahmen passt, ist fraglich. Vielleicht wären es nicht mehr 36 Module, die ca. 3000-3500€ zzgl. Montage kosten würden.

Ein Repowering würde aber wohl auch die auf 20 Jahre gesicherte Einspeisevergütung auf den aktuellen Satz zurücksetzen. 2022 waren das bei Teileinspeisung gerade mal 8,20ct. Da bleiben die vorhandenen Solarzellen gerne noch die weiteren Jahre auf dem Dach.

Zwischenstand

Technisch klingt es beeindruckend, wenn man die überschüssige Energie tagsüber in einen Batteriespeicher schiebt und nachts wieder verbraucht. Das erhöht die Eigenverbrauchsquote und den Autarkiegrad und statt den teuren Strom vom Energieversorger nutzen wir den eigenen günstigeren Strom.

Ich werde daher erst einmal prüfen lassen, wie eine Reparatur des bestehenden WR oder ein neuer Wechselrichter die letzten 11 Jahre überbrückt. Evenutell kommt später ein AC-gekoppelter WR dazu aber

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