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Studie

Stromspeicher-Inspektion 2024

20 Solarstromspeicher von 14 Herstellern hat die HTW Berlin verglichen und zeigt auf, weshalb hohe Teillastwirkungsgrade wichtig sind.

In der Stromspeicher-Inspektion 2024 wurden 20 Solar­strom­speicher von insgesamt 14 Herstellern bewertet. Neu dabei im Test sind 8 Hybrid­wechsel­richter und 8 Batterie­speicher, unter anderem von Dyness, GoodWe, Hypontech, Kostal und Pylontech.

Auf dem Siegertreppchen: RCT Power vor Energy Depot, Fronius, Kostal und BYD

Die Gesamt­effizienz der PV-Speicher­systeme wird im Rahmen der Studie mit dem System Performance Index (SPI) in den Leistungsklassen 5 kW und 10 kW bewertet. 16 Systeme erzielten dabei eine sehr gute Energie­­effizienz. Lediglich drei Geräte konnten aufgrund hoher Umwandlungs- und Stand-by-Verluste nicht überzeugen. In der oberen Leistungs­­klasse behauptete sich der Hybrid­­wechsel­richter Power Storage DC 10.0 mit der Power Battery 11.5 von RCT Power. Ein DC-gekoppeltes System von Energy Depot und ein Hybrid­­wechsel­­richter von Fronius in Kombination mit der Battery-Box Premium HVS 10.2 von BYD komplettieren die Top 3. In der 5-kW-Leistungs­­klasse erzielten Geräte von RCT Power, Fronius und Kostal die höchste Gesamt­effizienz. Bei allen 6 Test­siegern handelt es sich um Hybrid­­wechsel­­richter in Kombination mit Hochvolt-Batterien.

Die effizientesten Solarstromspeicher in den Leistungsklassen 10 kW und 5 kW, die als Testsieger aus der Stromspeicher-Inspektion 2024 hervorgehen.

Gemessener Stand-by-Verbrauch eines Wechselrichters ist um das Zehnfache höher als der Hersteller angibt

Die Labormesswerte der 20 analysierten Lithium-Batterie­systeme zeigten zum Teil deutliche Unterschiede: Einer der getesteten Batterie­speicher erzielt lediglich einen Wirkungs­grad von 87,9 %, der fast 10 Prozentpunkte unter dem Spitzenwert liegt. Im Durchschnitt benötigen die 20 getesteten Heim­speicher im Stand-by-Modus eine Leistung von 13 W. Der Stand-by-Verbrauch des Varta pluse neo 6 beträgt lediglich 2 W. Dagegen bezieht das ineffizienteste System im Test bei entladenem Batterie­speicher beträchtliche 64 W aus dem Stromnetz. Aus Sicht der Verbraucher:innen besonders ernüchternd: Der gemessene Stand-by-Verbrauch des ineffizientesten Systems ist um den Faktor 10 höher als vom Hersteller auf dem Datenblatt angegeben. Dies verdeutlicht, dass die technischen Eigenschaften der Wechselrichter und Batteriespeicher auf Datenblättern nicht immer korrekt und transparent dargestellt werden. Weitere Beispiele für eine häufig unzureichende Plausibilität der Hersteller­angaben sind in der 55-seitigen Studie zur Stromspeicher-Inspektion 2024 zu finden, die hier zum Download bereitsteht.

Bandbreite der Testergebnisse in der Stromspeicher-Inspektion 2024 auf Basis des Vergleichs von 20 Solarstromspeichern.
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Warum ein hoher Wechselrichterwirkungsgrad bei geringer Entladeleistung wichtig ist

Erstmalig vergleicht die Stromspeicher-Inspektion anhand von Labortests des Austrian Institute of Technology (AIT) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), die über den Status quo hinausgehen, die Effizienz mehrerer Wechselrichter bei sehr geringer Auslastung. Da der Stromverbrauch von Haushalten in der Nacht und somit über mehrere tausend Stunden im Jahr typischerweise zwischen 100 W und 300 W liegt, ist ein hoher Wirkungsgrad der Wechselrichter in diesem sogenannten Teillastbereich für die effiziente Nutzung des gespeicherten Solarstroms entscheidend.
Der Vergleich von zwei unterschiedlich effizienten 10-kW-Wechselrichtern bei einer elektrischen Last von wenigen hundert Watt verdeutlicht dies: Während der Hybridwechselrichter Power Storage DC 10.0 von RCT Power bei einer Leistungsabgabe von 200 W mit einem herausragenden Teillastwirkungsgrad von 92 % überzeugt, erzielt das Gerät mit der geringsten Umwandlungs­effizienz im Test unter gleichen Bedingungen lediglich einen Wirkungsgrad von 71 %.

Bei einem typischen Stromverbrauch in der Nacht von 200 W liegt der Entladewirkungsgrad eines hocheffizienten Wechselrichters mehr als 20 Prozentpunkte über dem Wirkungsgrad eines weniger effizienten Geräts.

Warum ein hoher Wechselrichterwirkungsgrad wichtig ist, veranschaulicht das Beispiel im folgenden Bild eindrucksvoll. Soll der hocheffiziente Wechsel­richter an die elektrischen Verbraucher im Haus 200 W abgeben, muss der Batterie­speicher aufgrund von Umwandlungs­­verlusten im Wechselrichter von 17 W mit insgesamt 217 W entladen werden. Beim weniger effizienten Wechselrichter fallen die Umwandlungs­verluste mit 82 W um den Faktor 4 höher aus. Die Batterie muss eine deutlich höhere Leistung bereitstellen, um die Verluste im Wechselrichter kompensieren zu können. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies: Je höher der Wechsel­richter­wirkungsgrad ist, desto höher ist auch der Nutzen des Batterie­speichers. Vor allem Haushalte mit einem geringen nächtlichen Stromverbrauch sollten bei der Wahl des Wechselrichters auf hohe Teillastwirkungsgrade achten.

Je höher der Wirkungsgrad im Entladebetrieb des Heimspeichersystems ist, desto geringer sind die Umwandlungsverluste und desto höher ist der Nutzen des Batteriespeichers.

Alle Testergebnisse sind in der 55-seitigen Studie Stromspeicher-Inspektion 2024 ausführlich beschrieben, die hier zum Download bereitsteht. Darin ist auch eine Markt­übersicht der Hybrid­wechsel­richter im Leistungs­bereich zwischen 15 kW und 30 kW mit Geräten unter anderem von HagerEnergy, Huawei, Solax und Sungrow zu finden.

Von 4900 auf 1500 kWh/a: PV-Batteriesysteme reduzieren den Strombezug von Eigenheimen im Mittel um 3400 kWh/a

Ein weiterer Schwerpunkt der Studie befasst sich mit der Frage, wie autark Eigenheime mit PV-Anlage und Batterie im Betrieb sind. Mit Unterstützung der Unternehmen Eigensonne und Kostal wurden die Betriebsdaten von mehr als 100 PV-Speicher­systemen analysiert. Wie die Ergebnisse der Analyse zeigen, reduzieren die Privathaushalte ihren jährlichen Strombezug aus dem Netz durch eine PV-Anlage im Mittel bereits um 2000 kWh/a. Mit einem zusätzlichen Batteriespeicher halbiert sich der Netzbezug noch einmal und sinkt auf durchschnittlich 1500 kWh/a.

„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.“
– Lucas Meissner, Mitautor der Stromspeicher-Inspektion 2024

Einfamilienhaushalte mit PV-Anlage und Batteriespeicher erreichen im Mittel einen Autarkiegrad von 70 % und können den Netzbezug durchschnittlich um 3400 kWh/a reduzieren.

Tendenziell lässt sich beobachten, dass der Batterie­speicher den Autarkie­grad von sehr energie­sparsamen Haus­halten besonders stark beeinflusst. Welchen Einfluss die Höhe des jährlichen Strom­verbrauchs auf den in Ein­familien­häusern durchschnittlich erreichbaren Autarkiegrad hat, veranschaulicht das folgende Bild. Weitere praxisrelevante Fragen mit Bezug zu den Betriebs­daten der Speicher­systeme werden im letzten Schwerpunkt der Studie beantwortet.

Je weniger Strom Privathaushalte jährlich verbrauchen, desto höher ist ihr Autarkiegrad, den sie durch ein PV-Batteriesystem erreichen können.

PV-Zubau 2023 in Deutschland: Allein 6,4 GW im Eigenheimsegment

Um einen groben Überblick über das Wachstum des PV-Marktes in Deutschland zu geben, fasst die Studie die wichtigsten Zahlen der PV-Neu­instal­lationen im Jahr 2023 zusammen. Im Jahr 2023 wurden etwa 4 % aller deutschen Ein- und Zweifamilienhäuser mit einer neuen PV-Anlage ausgestattet. Der Gesamtzubau der 675 000 neuen PV-Anlagen in dem untersuchten Markt­segment belief sich im Jahr 2023 den Zahlen des Markt­stamm­daten­registers zufolge auf 6,4 GW. Mit einem Ausbau von insgesamt 14,1 GW in allen PV-Segmenten entfielen somit rund 45 % der in 2023 installierten PV-Anlagen­leistung auf die privaten PV-Dachanlagen mit Leistungen zwischen 2 kW und 20 kW. Die mittlere Leistung der im Jahr 2023 neu installierten PV-Anlagen betrug im betrachteten Anlagensegment 9,5 kW. Gleichzeitig wurden etwa 79 % der neuen PV-Anlagen im Eigenheimsegment gemeinsam mit einem Batteriespeicher installiert.

Zahlen und Fakten zum deutschen Photovoltaikmarkt im Eigenheimsegment im Jahr 2023 (Daten: Marktstammdatenregister, Photovoltaikanlagen zwischen 2 kW und 20 kW).

Heimspeichermarkt wuchs 2023 um mehr als 150 %

Ende des vergangenen Jahres gab es bereits 1,1 Millionen Solarstromspeicher in Deutschland, wovon über 530 000 Speicher im Jahr 2023 installiert wurden. Damit verdoppelte sich der Bestand an PV-Speichersystemen innerhalb von nur 12 Monaten. Dabei hatten die im Jahr 2023 installierten Batterie­speicher eine nutzbare Speicher­kapazität von durchschnittlich 8,6 kWh. Die kumulierte Speicherkapazität aller bis Ende 2023 installierter Heim­speicher lag bei 9 GWh, wovon allein im Jahr 2023 4,6 GWh dazukamen. Die Leistung der neu installierten Batterie­speicher betrug insgesamt 3,1 GW. Die Anbindung an das PV-System erfolgte dabei vorrangig über einen Hybridwechselrichter: Mit einem Marktanteil von 82 % dominierten Hybridwechsel­richter den Heim­speicher­markt deutlich. AC-gekoppelte PV-Speicher­systeme, die neben einem PV-Wechsel­richter einen zusätzlichen Batterie­wechselrichter benötigen, verlieren zunehmend an Marktrelevanz.

Zahlen und Fakten zum deutschen Heimspeichermarkt im Jahr 2023 (Daten: Marktstammdatenregister, Batteriespeichersysteme kleiner als 20 kWh und 20 kW).