Stromspeicher-Inspektion 2024: Inef­fizi­ente Wechsel­rich­ter schmä­lern den Nutzen von Heim­speicher­systemen drastisch

Markt für PV-Anlagen und Heimspeicher in 2023 mehr als verdoppelt

Erfreulich ist: Auf rund 4 % der deutschen Ein- und Zweifamilienhäuser wurde im Jahr 2023 eine neue PV-Anlage installiert. Eine Nennleistung zwischen 2 kW und 20 kW hatten insgesamt über 675.000 neu errichtete PV-Anlagen. Damit waren es in diesem Marktsegment mehr als doppelt so viele PV-Neuinstallationen wie im Jahr zuvor. Der Heimspeichermarkt wuchs im gleichen Zeitraum um 150 % auf über 530.000 neu installierte Batteriespeicher. Vier von fünf Speichersysteme wurden mit einem Hybridwechselrichter ausgestattet, der den Solar- und Batteriewechselrichter in einem Gerät vereint.

Studie der HTW Berlin bemängelt fehlerhafte Produktangaben einiger Speicherhersteller

Im Rahmen der Stromspeicher-Inspektion 2024 analysierten die Forscher:innen der HTW Berlin die Labormesswerte von 20 Lithium-Batteriesystemen. Mit einem Batteriewirkungsgrad von 97,8 % nimmt der Heimspeicher pulse neo 6 von Varta einen Spitzenplatz ein. Zum Vergleich: Einer der getesteten Batteriespeicher kam nur auf einen Wirkungsgrad von 87,9 % – fast 10 Prozentpunkte unter dem Spitzenwert. Einen weiteren Bestwert erzielte der AC-gekoppelte Heimspeicher pulse neo 6 mit einem Stand-by-Verbrauch von lediglich 2 W. Im Durchschnitt benötigen die 20 getesteten Modelle im Stand-by-Modus eine Leistung von 13 W. Dagegen bezieht der ineffizienteste Wechselrichter im Test bei entladenem Batteriespeicher beträchtliche 64 W aus dem Stromnetz. „Sein gemessener Stand-by-Verbrauch ist damit um den Faktor 10 höher als vom Hersteller auf dem Datenblatt angegeben. Aus Sicht der Verbraucher:innen ist das besonders enttäuschend“, resümiert Cheyenne Schlüter, Mitautorin der Studie. Abweichungen zwischen den Labormesswerten und Herstellerangaben identifizierten die Forscher:innen ebenfalls bei der Speicherkapazität: Ein vom Hersteller deklarierter 15-kWh-Batteriespeicher erreichte auf dem Prüfstand gerade einmal eine nutzbare Speicherkapazität von 13,3 kWh. Weitere Beispiele für eine mangelhafte Transparenz und Plausibilität der Datenblattangaben führen die Autor:innen in der Studie auf.

Hohe Wechselrichterwirkungsgrade sind bei Entladeleistungen von wenigen hundert Watt besonders wichtig

Erstmalig vergleicht die Stromspeicher-Inspektion in diesem Jahr anhand zusätzlicher Labortests des Austrian Institute of Technology (AIT) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) die Umwandlungseffizienz mehrerer Wechselrichter bei sehr geringer Auslastung. Warum das wichtig ist: In der Nacht und somit über mehrere tausend Stunden im Jahr liegt der Stromverbrauch von Haushalten typischerweise zwischen 100 W und 300 W. Der Vergleich unterschiedlich effizienter 10-kW-Wechselrichter bei einer Leistungsabgabe von 200 W zeigt beachtliche Unterschiede auf: Während der Hybridwechselrichter Power Storage DC 10.0 von RCT Power mit einem Teillastwirkungsgrad von 92 % herausragte, kam das Gerät mit der geringsten Umwandlungseffizienz im Test auf einen Wirkungsgrad von lediglich 71 %. Soll dieser weniger effiziente Wechselrichter an die elektrischen Verbraucher im Haus 200 W abgeben, muss der Batteriespeicher demnach mit 282 W entladen werden. Somit gehen Umwandlungsverluste in Höhe von 82 W im Wechselrichter verloren. Beim hocheffizienten Wechselrichter sind es lediglich 17 W. „Einfach gesagt: Je höher der Wechselrichterwirkungsgrad ist, desto höher ist der Nutzen des Batteriespeichers“, betont Johannes Weniger, Initiator der Stromspeicher-Inspektion. Vor allem Haushalten mit einem geringen nächtlichen Stromverbrauch raten die Autor:innen der Studie bei der Wahl des Wechselrichters auf hohe Teillastwirkungsgrade zu achten.

Testsieger ist dreimal so effizient wie das Schlusslicht

Neben der Umwandlungseffizienz und dem Stand-by-Verbrauch beeinflussen zudem die Reaktionszeit und die Genauigkeit der Regelung die Gesamteffizienz der PV-Speichersysteme maßgeblich. Letztere wird im Rahmen der Stromspeicher-Inspektion mit dem System Performance Index (SPI) in den Leistungsklassen 5 kW und 10 kW bewertet. Der SPI eines PV-Speichersystems fasst die Effizienzverluste in einer Kennzahl zusammen und macht so verschiedene Speichersysteme vergleichbar. Einen sehr guten SPI erreichten in diesem Jahr 16 der 20 getesteten Systeme. Auf dem Siegertreppchen in den beiden Leistungsklassen stehen Systemlösungen aus Hybridwechselrichtern und Hochvoltbatterien von RCT Power, Energy Depot, BYD, Fronius und Kostal. Die simulationsbasierte Systembewertung mit dem SPI erlaubt darüber hinaus, die finanziellen Auswirkungen der Effizienzverluste der getesteten Systeme zu ermitteln. So zeigt sich beispielsweise, dass die hohen Verluste des ineffizientesten PV-Speichersystems der Studie die theoretisch erzielbaren Kosteneinsparungen um mehr als 270 Euro pro Jahr reduzieren. Im Vergleich dazu fallen die Gesamtverluste des Spitzenreiters von RCT Power dreimal geringer aus, wodurch er jährlich rund 180 Euro zusätzlich einspart.

Wie autark sind Eigenheime mit PV-Anlage und Batterie wirklich?

Dieser Frage ging die Forschungsgruppe der HTW Berlin mit Unterstützung der Unternehmen Eigensonne und Kostal auf Basis der Betriebsdaten von mehr als 100 PV-Speichersystemen nach. Die analysierten Privathaushalte reduzierten ihren jährlichen Strombezug aus dem Netz durch eine PV-Anlage mit Batteriespeicher von durchschnittlich 4900 kWh auf 1500 kWh. „Im Mittel versorgten sich die Eigenheime zu 70 % selbst mit Solarstrom. In neun von zehn Haushalten kann der Batteriespeicher den Autarkiegrad um 18 bis 38 Prozentpunkte steigern.“, bilanziert Lucas Meissner, Mitautor der Stromspeicher-Inspektion 2024.

Über die Stromspeicher-Inspektion

In dem jährlichen Stromspeichertest vergleicht und bewertet die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin die Energieeffizienz von PV-Batteriesystemen. Seit 2018 beteiligten sich daran 30 Hersteller mit insgesamt 82 Speicherlösungen, darunter namhafte Unternehmen wie BYD, Fenecon, Fronius, HagerEnergy, Kostal, SMA, Sonnen und Viessmann. Um Privatpersonen bei der Suche nach einem passenden und effizienten Heimspeicher zu unterstützen, entwickelte die HTW Berlin im vergangenen Jahr den Stromspeicher-Inspektor. Mit der Web-App können die wichtigsten Effizienzeigenschaften der analysierten Speichersysteme verglichen werden. Der Stromspeicher-Inspektor wird kontinuierlich um Produktneuheiten erweitert. Interessierte Hersteller können sich hierzu direkt an die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin wenden.

Die Stromspeicher-Inspektion 2024 entstand im Projekt „Perform“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert wird.