Energiespeicher: Vom Nischenprodukt zur Standardlösung

Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) und Stromspeichersysteme boomen in Deutschland, wie die Auswertung des Marktstammdatenregisters eindrucksvoll zeigt. Im Jahr 2022 wurden über 269 000 PV-Anlagen mit einer Nennleistung zwischen 2 kW und 20 kW installiert. Der Gesamtzubau in dem untersuchten Marktsegment belief sich im Jahr 2022 nach den Zahlen des Marktstammdatenregisters auf 2,5 GW. Während im Jahr 2018 noch 22 000 Heimspeichersysteme installiert wurden, waren es 2022 mit über 197 000 neu installierten Geräten fast neunmal so viele. Wichtig: Bei der Wahl eines PV-Speichersystems sollte auf eine hohe Systemeffizienz geachtet werden, sonst bleibt die erzeugte Solarenergie ungenutzt.

Neben den Umwandlungsverlusten, die im Batteriespeicher und in den leistungselektronischen Systemkomponenten anfallen, kommt es im Betrieb zu sogenannten Bereitschaftsverlusten im entladenen und vollgeladenen Zustand des Batteriespeichers. Darüber hinaus treten Dimensionierungsverluste aufgrund der Leistungsbeschränkung einzelner Systemkomponenten auf. Zudem kommt es in der Praxis durch regelungstechnische Einstellungen und einer begrenzten Messgenauigkeit zu dynamischen und stationären Abweichungen zwischen der geforderten und der bereitgestellten AC-seitigen Batterieleistung.

Generell gilt: Je größer der Batteriespeicher ist, desto mehr PV-Energie wird gespeichert. Folglich wird mit steigender Speicherkapazität weniger Energie in das Netz eingespeist und weniger Energie aus dem Netz bezogen, wie die nachfolgende Abbildung veranschaulicht. Aufgrund der um 1,4 kWh höheren Speicherkapazität des Systems F2 liegen daher beide Energiesummen unter verlustfreien Bedingungen unter den Werten des Systems H1. Die Systemverluste reduzieren allerdings die Netzeinspeisung der realen PV-Batteriesysteme. Ein reales Beispiel: Die Umwandlungsverluste des Systems H1 verringern dessen Netzeinspeisung um 420 kWh/a. Dagegen führen die hohen stationären Regelabweichungen im Entladebetrieb dazu, dass System H1 220 kWh/a zusätzlich in das Netz einspeist. Die Folge: Diese unerwünschte Entladung des Batteriespeichers in das Stromnetz reduziert die zur Verfügung stehende Energie zur Deckung des Haushaltstromverbrauchs. In der Bilanz verringern alle berücksichtigten Verluste die Netzeinspeisung um 231 kWh/a. Die Einspeiseverluste des Systems F2 liegen mit 211 kWh/a in einer ähnlichen Größenordnung. 

Während die Effizienzverluste eines PV-Speichersystems die Netzeinspeisung reduzieren, steigern sie dagegen den Energiebezug aus dem Stromnetz. Bei System H1 sind die Umwandlungsverluste mit 244 kWh/a und die Reglungsverluste mit 233 kWh/a hauptverantwortlich für die deutliche Zunahme des Netzbezugs. Hinzu kommen weitere 119 kWh/a, die aufgrund der hohen Bereitschaftsverluste zusätzlich aus dem Netz bezogen werden. Mit insgesamt 607 kWh/a sind die Netzbezugsverluste des Systems H1 mehr als dreimal so hoch wie die des deutlich effizienteren Systems F2.

Zusammengefasst: Die Systemverluste eines PV-Speichersystems reduzieren die Netzeinspeisung und erhöhen den Netzbezug. Dies hat negative Auswirkungen auf den ökonomischen Nutzen des PV-Speichersystems.