Stromspeicher Special – Technologie und Anwendung, Kosten, Förderung und Rendite

Wie Stromspeicher zur Technologie der Energiewende werden

Den Eigenverbrauch optimieren und ein Stück Autarkie oder sogar eine gute Renditen erzielen: Die Gründe, über den Kauf von einem Stromspeicher nachzudenken, sind im Jahr 2018 vielfältig. Vor allem in der Kombination mit einer eigenen Photovoltaikanlage auf dem Hausdach, macht die Kombination mit einem Speicher durchaus Sinn. Mehr dazu im Stromspeicher Special.

• Vorteile eines Batteriespeichers
• Förderung durch die KfW
• Speicher für die Energiewende
• Eigenheimbesitzer sollten über PV + Stromspeicher nachdenken
• Welche Arten von Stromspeichern unterscheiden wir?
• Technologie: Lithium vs. Blei
• Offene vs. geschlossene Speicher
• Welchen Nutzen bringen Technologien für Eigenheimbesitzer, Mieter und Gewerbebetriebe?
• Eigenverbrauch mit Stromspeichern maximieren

Vorteile eines Batteriespeichers

Stromspeicher mit Batterien ermöglichen, den Eigenverbrauch zu maximieren. Damit werden die Kosten für Stromversorgung vom Stromlieferant reduziert. Batteriespeicher gelten heute als gängigste Anwendung, um Strom aus erneuerbaren Energien im Einfamilien- oder Mehrfamilienhaus sicher und kostenverträglich zwischen zu speichern. Bei den Batteriespeichern hat sich die Lithium-Ionen-Technologie gegenüber den Blei-Gel-Technologien durchgesetzt. Die Gründe dafür sind vielfältig und werden an anderer Stelle beleuchtet.

Besonders Besitzer von Photovoltaikanlagen profitieren von der Zwischenspeicherung des Stroms. Liegt der Autarkiegrad ohne Speicher meist bei ca. 35 Prozent, so steigt dieser Anteil durch die abendliche und nächtliche Nutzung des tagsüber mit der Kraft der Sonne selbst erzeugten Stroms auf ca. 70 Prozent. Grund dafür ist, dass der Strombedarf der meisten Haushalte mittags unter der Woche wenn die Sonne ihren Zenit erreicht, nicht besonders groß ist. Die Nutzung dieses Stroms in den Abendstunden ist vorteilhaft.

Vorteil des Stromspeichers ist also, dass die Stromrechnung deutlich verringert wird. Zunächst wird das, was zuvor an den Energieversorger je Kilowattstunde bezahlt werden musste, zum Abbezahlen des KfW-Kredites verwendet. Ist das geschehen, und reicht die Qualität des Speichers (Zyklenzahl, Lebensdauer) aus, ist die dann erzeugte und selbst verbrauchte Energie kostenlos – zumindest so lange die Technologie durchhält. Die Amortisationszeit hängt dabei entscheidend von der tatsächlichen Entwicklung der Haushaltsstrompreise ab. Die Unabhängigkeit vom Energieversorger steigt in jedem Fall.

Die gängigsten Hersteller sind Deutsche Energieversorgung (SENEC), E3/DC, neeo by Akasol, Mercedes Energy, MyReserve by Solarwatt, sonnen, Powerwall by Tesla und Varta.

Stromspeicher: Förderung durch die KfW

Das aktuelle Förderprogramm der Kreditanstalt für Wiederaufbau für Stromspeicher, ist attraktiv. Nach der Neuauflage des Programms im Januar 2017, wurden in den ersten sechs Monaten des Jahres mehr als 4.000 Anträge von der Bank bewilligt. Damit stieg die Nachfrage nach der Stromspeicher-Förderung im Jahresverkauf deutlich an. Insgesamt gewährte der Staat bis dato ca. sieben Millionen Euro Tilgungszuschuss – das Förderprogramm ist auf eine Summe von 30 Millionen Euro oder ein Auslaufen Ende des Jahres 2018 ausgelegt.

Die Stromspeicher-Förderung wird bei Aufnahme eines KfW-Kredites in Form eines Tilgungszuschusses gewährt. Der Zinssatz liegt bei mindestens 1,1 Prozent. Um den Zuschuss zu erhalten, ist die Beantragung durch die Hausbank vor Bestätigung eines Speicher-Angebots eines Installationsbetriebes notwendig. Oft ist es für Hausbesitzer lohnenswert, mehrere Angebote vergleichbarer Speicher einzuholen und daraus auszuwählen.

Achtung: Förderung sinkt, Kosten auch

Das KfW-Förderprogramm wird schrittweise reduziert. Zum 1. September 2017 sank die Speicherförderung um 19 Prozent. Zum 1. Januar 2018 folgt der nächste Reduktionsschritt um weitere 19 Prozent. Wer auf weiter sinkenden Preise bei Batteriespeichern hofft, könnte mit seiner Hoffnung falsch liegen, weil zögerliches Abwarten zu geringerer Unterstützung durch den Staat führt.

Das aktuelle Förderprogramm ist bereits das zweite seiner Art für Heimspeicher. Da es für Besitzer von PV-Anlagen inzwischen günstiger ist, den erneuerbaren Strom selbst zu verkaufen als ihn ins Netz einzuspeisen, greifen immer mehr Hausbesitzer oder auch Vermieter von Mehrfamilienhäusern zu entsprechenden Stromspeichern, Die sogenannte Grid Parity wurde 2011 erreicht. Dafür erhalten sie die gesetzlich garantierte Einspeisevergütung für 20 Jahre. Schon bis September 2015 wurden rund 14.000 Anträge im ersten Programm genehmigt.

Die weitere Preisentwicklung der Batteriespeicher ist unterdessen fraglich, weil beispielsweise die Preise für Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt zuletzt deutlich gestiegen sind. Gelingt der Elektromobilität wie erwartet der schnelle Durchbruch, wird die Nachfrage danach weiter exponentiell steigen und die Preise tendenziell stagnieren. Jeder, dessen Wunsch nach Autarkie stark ausgeprägt ist, sollte so schnell wie möglich zugreifen.

Speicher für die Energiewende

Wenn es um das Gelingen der privaten wie gesellschaftlichen Energiewende in Deutschland geht, fällt nicht selten der Satz „Ohne Stromspeicher gelingt das Mega-Projekt Energiewende nicht.“ Das ist prinzipiell richtig. Aber es lohnt sich, einmal einen Blick darauf zu werfen, ob es mit den Stromspeichern wirklich so kompliziert ist oder der Weg zur persönlichen Energiewende doch gar nicht so komplex ist.

Viele Tausend Beispiele aus dem Bereich Eigenheim und Gewerbebetrieb zeigen, dass Batteriespeicher heute schon wirtschaftlich sinnvoll hohe Eigenverbrauchsquoten ermöglichen. 1,4 Mio. Solaranlagen sind in Deutschland bereits verbaut – viele versorgen Privathäuser und kleine Gewerbebetriebe zuverlässig mit Strom. Für den Eigenverbrauch eignet sich nur ein kleiner Teil des Stroms: Weil Stromerzeugung, abhängig vom Sonnenschein, und Strombedarf nicht übereinstimmen. Daher kommen Stromspeicher bei der Energiewende ins Spiel – für Privathaushalte und kleine Gewerbebetriebe vor allem Batteriespeicher auf Basis der langlebigen Lithium-Ionen-Technologie. Diese Stromspeicher tragen dazu bei, den Eigenverbrauchsanteil von 30 auf mehr als 70 Prozent zu erhöhen.

Ohne Verhaltensänderung ist ein 70-prozentiger Eigenverbrauchs-Anteil machbar. Dabei ist aber stets auf die individuellen Gegebenheiten im Haus oder Gewerbebetrieb zu achten – und auf die richtige Abstimmung zwischen der Stromerzeugungsanlage und dem Energiemanagement des Stromspeichers.

Merke: Stromspeicher erhöhen den Eigenverbrauch auf 70 Prozent und mehr.

Rendite: Eigenheimbesitzer sollten über PV + Energiespeicher nachdenken

Die Energiewende lässt sich für viele Bauherren und Eigenheimbesitzer durch Kombination mehrerer Energiewende-Technologien realisieren. Dabei spielen Stromspeicher eine wichtige Rolle. Als Stromerzeugungs-Technologien kommen heute vor allem Photovoltaikanlagen einerseits und Mikro-BHKWs, die nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung funktionieren, in Frage. Um beispielsweise in Inselnetzsystemen komplette Autarkie zu erreichen, kann auch die Einschaltung von Windkraftanlagen bzw. von Diesel-Generatoren notwendig sein.

Immer mehr setzt es sich durch, im Winter Mikro-BHKWs einzusetzen und im Sommer, wenn der Wärmebedarf durch Heizen gering ist, zusätzlich Brauchwasser-Wärmepumpen zu nutzen. Diese Wärmepumpen sind preiswert und effizient. Die Mikro-BHKWs hingegen können so im Sommer geschont werden, weil sie nicht ständig wärmegeführt an- und ausgeschaltet werden müssen.

Dabei muss die Auslegung der Haustechnik keineswegs beim Thema Strom aufhören – vielmehr ist im Kontext der Wandel der Energieversorgung insbesondere der Wärmebereich zu betrachten. Denn hier liegen – aufgrund veralteter Heizungstechnologien in Deutschlands Häusern – die größten Einsparpotenziale.

Energiewende hört nicht beim Strom(speicher) auf

So errechnete das Cleantech-Startup Thermondo kürzlich, dass der Anteil der Wärme bei 52 Prozent am Gesamtenergieverbrauch in Deutschland liegt. Der Gebäudesektor ist dabei dominierend mit 41 Prozent. Und von diesem Gebäudeenergieverbrauch entfallen 85 Prozent auf Heizung und Warmwasser. Laut Deutscher Energie-Agentur ließe sich daher im Gebäudesektor der Energieverbrauch durch Heizung und Warmwasser um bis zu 43 Prozent senken, würden alle Gebäude in Deutschland mit modernen Heizungen und effizienter Wärmedämmung ausgestattet.

Merke: Von den 20 Millionen Gebäuden in Deutschland haben 85 Prozent veraltete Heizungen.

Energiewende lebt von eingesparten Kilowattstunden

Und der Think Tank für Energiewende-Themen Agora Energiewende hat errechnet, dass jede eingesparte Kilowattstunde gesamtgesellschaftlich enorme Vorteile beschert: Ein einer Studie wurde ein Preis für eine eingesparte Kilowattstunde errechnet. Demnach bewirkt jede eingesparte Kilowattstunde Strom eine Kosteneinsparung im Stromsystem zwischen 11 und 15 Cent pro Kilowattstunde im Jahr 2035. Die Kosten für viele Effizienzmaßnahmen hingegen werden als wesentlich günstiger eingeschätzt – somit gesamtgesellschaftlich und, bei entsprechender Förderung, auch für den Einzelnen sinnvoll.

Um den Exkurs abzuschließen: Neben den genannten Energieerzeugungstechnologien KWK und Photovoltaik kommen auch Wärmepumpen und Infrarotheizungen in Frage, die den erzeugten Strom nutzen, um effizient zu heizen. Bei der Auswahl und der richtigen Auslegung der individuelle besonders geeigneten Energieerzeugungstechnologie ist der Installateur des Vertrauens aus der eigenen Region sicherlich gerne behilflich.

Merke: Stromerzeugungstechnologien können KWK oder PV-Anlagen sein. Zur Wärmeerzeugung eignen sich Wärmepumpen und Infrarotheizungen besonders.

Offene vs. geschlossene Speicher

Im Zuge der Energiewende wird in Deutschland inzwischen auch darüber diskutiert, ob geschlossene Batteriespeicher oder Pumpspeicher die entscheidende Lösung sein können. Denn diese Speicherarten haben einen Makel: Sie können nur die Energie wieder abgeben, die zuvor gespeichert wurde (mal von Wirkungsgradverlusten abgesehen). Anders ist das bei Systemen, die offen sind: Etwa der Nutzung von Ökostrom zur Gewinnung von Wasserstoff als Zwischenprodukt. Wasserstoff ist immer dann gut nutzbar, wenn es an Kohlenstoff gebunden wird.

Wird also grüner Wasserstoff etwa angedockt an eine Raffinerie produziert und dort Benzin, Diesel oder Kerosin beigemengt, ist dies der einfachste Weg, regenerative Energien aus dem Stromsektor in den Kraftstoff- oder Mobilitätssektor zu überführen. Damit könnte ein offenes Speichersystem entstehen, das nicht für jede zwischen zu speichernde Kilowattstunde einen eigenen Speicher benötigt. Wichtig dafür wäre nur, dass dementsprechend die Beimischung grünen Wasserstoffs auch politisch anerkannt wird. Aber dies steht offenbar kurz bevor.

Welche Arten von Stromspeichern unterscheiden wir?

Bei den Arten von Stromspeichern werden grundsätzlich vier Typen unterschieden, wenngleich heutzutage für die Belange der Energiewende für Eigenheime und kleine und mittlere Gewerbebetriebe vor allem die Batteriespeicher in Frage kommen. Dennoch hier ein Überblick über die Stromspeicher-Arten:

• Mechanische Speicher wie etwa Schwungradspeicher basieren in ihrer Funktionsweise auf dem Prinzip der rotierenden Massen. In diesen rotierenden Massen wird gespeichert, und zwar in Abhängigkeit der Gesamt-Masse, der Massen-Trägheit sowie der Drehzahl. Je höher, desto mehr Energie muss zum Beschleunigen der Massen investiert werden und desto mehr Energie ist darin gespeichert. Mehr zum Thema Schwungradspeicher auch hier. Ebenfalls zu den mechanischen Speichern werden die Druckluftspeicher sowie Pumspeicherkraftwerke gezählt.
• Elektrische Energiespeicher meinen Supraleiter-Spulen und Kondensatoren.
• Die Speicherung thermischer Energie gelingt heutzutage besonders über Wärme- und Fernwärmespeicher. Unterschieden wird zwischen Nieder- und Hochtemperaturspeichern sowie Kurzzeitspeichern und Langzeitspeicher.
• Chemische Energie kann in organischer oder anorganischer Form vorhanden sein. Hier wird meist elektrische Energie, die sich grundsätzlich nicht problemfrei speichern lässt, auf Basis chemischer Reaktionsketten indirekt zur Speicherung gebracht. Insbesondere werden dafür Batterien und Akkumulatoren unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung verwendet. Lithium-Ionen-Akkus etwa von Panasonic sind beispielsweise im Automobilsektor jahrzehntelang erprobt und zählen daher auch im Bereich der häuslichen Batteriespeicher zu den gebräuchlichsten Speichern. Organische Speicher sind beispielsweise Wasserstoffspeicher.

Weitere Informationen insbesondere zu Batteriespeichern folgen in den kommenden Wochen.

Stromspeicher Technologie: Blei oder Lithium?

Bis heute haben sich die Lithium-Ion-Batterien in Stromspeicher für Zuhause und den gewerblichen Einsatz weitgehend durchgesetzt. Die Stromspeicher Technologie der Blei-Akkus hingegen, hat aufgrund einiger Nachteile an Bedeutung verloren. Im Industrieeinsatz hingegen, wo insbesondere Gewicht keine große Rolle spielt, gibt es nach wie vor sinnvolle Anwendungsgebiete für Blei-Stromspeicher.

Konkret unterscheidet man Blei-Säure-Batterien, Blei-Gel-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Blei-Säure-Batterien sind vor allem als Autobatterien im Auto mit Verbrennungsmotor üblich gewesen. In den letzten Jahren setzen sich Lithium-Ion-Akkus allerdings immer mehr durch – auch und gerade in Kombination mit Photovoltaikanlagen.

Die Gründe dafür sind vielfältig. Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien ist mit 15 Jahren deutlich länger als die von Blei-Batterien mit maximal 10 Jahren. Weiterer Nachteil der Blei-Alternative: Diese Akkusysteme müssen in einem belüfteten Raum platziert werden. Der Grund: Die Blei-Batterien gasen aus und diese Gase müssen entsprechend aus kleinen Räumen entfernt werden. Bei Lithium-Ion-Akkus hingegen ist das nicht der Fall. Und schließlich ist auch die Entladetiefe ein Vorteil der Lithium-Technik. Denn Lithium-Ionen-Batterien erreichen eine Entladetiefe, die bis zu 100 Prozent geht. Bei Blei-Stromspeichern liegt die bei nur 50 Prozent. Eine Tiefentladung wirkt sich ansonsten extrem negativ aus.

Und noch ein Unterschied: Der Systemwirkungsgrad der Lithium-Ionen-Akkus erreicht über 90 Prozent, bei Blei-Batterien sind nur 70 Prozent möglich. Photovoltaikanlagen mit Blei-Batterien müssen deshalb größer dimensioniert werden, wodurch unnötige Mehrkosten und Mehrgewicht entstehen.

Welchen Nutzen bringen Energiespeicher?

Der Nutzen von Stromspeichern erklärt sich auf zweierlei Weise: Einerseits sollen damit Netzschwankungen, die dadurch entstehen, dass nie exakt vorgesagt werden kann, wie viel Sonnen- und Windstrom exakt in die öffentlichen Stromnetze eingespeist wird, ausgeglichen werden. Dies ist ein Kennzeichen der Energiewende, dem einerseits durch flexibleren Verbrauch, aber auch durch Zwischenspeicherung begegnet werden muss. Außerdem sollte als Ergänzung zu Solarenergie und Windenergie auf flexible Kraftwerkstypen wie etwa Blockheizkraftwerke gesetzt werden.

Darüber hinaus hat der Nutzen der Stromspeicher vor allem mit der Veränderung gesetzlicher Rahmenbedingungen zu tun. Mit dem Beginn der Photovoltaik-Revolution in Deutschland vor 10, 15 Jahren hatten Anlagenbetreiber nur ein Ziel: Möglichst viel Solarenergie auf dem eigenen Dach produzieren und ins Netz einspeisen, um entsprechende Einspeisevergütungen zu erhalten. Inzwischen sind Solaranlagen so günstig geworden und die Einspeisevergütung im Erneuerbare-Energien-Gesetz derart reduziert, dass sich dieses klassische Modell für viele Anlagenbetreiber nicht mehr lohnt.

Lukrativer Eigenverbrauch dank intelligenter Speichersysteme

Vielmehr ist der Eigenverbrauch von Solarstrom in den Fokus gerückt: Allerdings stehen Erzeugung und Verbrauch nicht im Einklang miteinander – auch nicht beim privaten Eigenheimbesitzer, der tagsüber Energie produziert und vor allem Abends und am Wochenende Energie verbrauchen möchte. Somit kann im klassischen Konzept nur ein Eigenverbrauch von 30 Prozent realisiert werden – unabhängig von der Anlagengröpße.

Die Lösung bieten Stromspeicher, etwa auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie von Panasonic: Mit diesen Stromspeichern ist die Steigerung des Eigenverbrauchs auf 70 Prozent und darüber problemlos möglich. Dem Eigenverbrauch wird Vorrang eingeräumt vor der geförderten Einspeisung ins öffentliche Netz. Der selbst erzeugte und verbrauchte oder zunächst zwischengespeicherte Strom ist günstiger als der Strom vom Energieversorger. Dabei werden die Stromspeicher zunehmend intelligent und dienen dazu, sämtliche Energieflüsse etwa im Einfamilienhaus zu steuern – auch und gerade diese zentrale Steuerung trägt erheblich zur Effizienzsteigerung bei.

Volkswirtschaftlich gedacht werden durch die Verteilung von Stromspeichern und die Steigerung des Eigenverbrauchs Netze entlastet und Transportverluste reduziert. Nach dem Motto: Die beste Energie ist die, die gar nicht transportiert werden muss, erfüllen Stromspeicher hier eine ganz wichtige volkswirtschaftliche Funktion. Sinken die Preise etwa der Lithium-Ionen-Technologie von Panasonic/Sanyo weiter, wird die Kombination von unterschiedlichen Erzeugungsarten (KWK, PV, Kleinwindkraft) und intelligenten Stromspeicher-Systemen immer interessanter.

Eigenverbrauch maximieren

Die Nutzung von selbst erzeugtem Strom etwa aus Solaranlagen oder Mikro-BHKWs rein zur Eigenversorgung ist in den ersten Monaten des Jahres 2014 ins Gerede gekommen. Im Zuge der Debatte über eine Novelle des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) forderte u.a. der Verband der Energieunternehmen, der BDEW, der Eigenverbrauch müsse belastet werden. Ergebnis war die Idee des Bundesenergieministers Sigmar Gabriel, auch auf den Eigenverbrauch die EEG-Umlage „anteilig“ zu verlangen. Dies führt dazu, dass auch Strom, der über qualitativ hochwertige Stromspeicher etwa mit Lithium-Ionen-Technik zwischengepeichert wird, künstlich verteuert wird.

Die Entscheidung darüber, in welcher Höhe die Abgabe auf den selbst erzeugten und selbst verbrauchten Strom sein wird, fällt Ende Juni 2014. Klar ist: Mit der Belastung des Eigenverbrauchs von 2 bis 5 Cent je Kilowattstunde wird die Kombination aus Stromspeicher und PV- oder KWK-Anlage für deutlich weniger Menschen attraktiv. Dem Strompreis hingegen wird die Belastung des Eigenverbrauchs nicht im Ansatz etwas nützen. Hier entsteht ein – auch volkswirtschaftlich gesehen – kontraproduktives Bürokratiemonster, das den Herstellern hochwertiger Stromspeicher-Systeme massive Probleme bereiten dürfte.

Das Ergebnis könnte zweierlei sein: Einerseits werden die Menschen, die es sich leisten können und wollen, dafür sorgen, komplett unabhängig zu werden und keinen Anschluss mehr ans Stromnetz zu benötigen – dann fällt auch keine EEG-Umlage auf den Eigenverbrauch mehr an. Klar ist aber auch: Diese Personen brauchen zur Überbrückung der Winterlücke entweder sehr große Speichersysteme oder aber zB einen Diesel-Generator zur Versorgung, wenn die Sonne nicht ausreichend Energie im Winter liefert. Dass die zusätzliche Verbreitung von Diesel-Generatoren nicht im Sinne der Energiewende sein kann, dürfte auch klar sein.

Die zweite Konsequenz könnte sein, dass zunehmend auf billige und qualitativ minderwertige Speichersysteme gesetzt wird – Blei-Akkus beispielsweise halten eine Weile und müssen oft schon nach sechs bis acht Jahren ersetzt werden. Lithium-Ionen-Technik hingegen ist nur dann sicher, wenn ein gutes Batteriemanagement stattfindet. Würden hier zunehmend Billigimporte aus China verbaut, wäre dies ebenfalls nicht im Ansatz im Sinne der Energiewende.

(Dieser Beitrag von Martin Jendrischik erschien am 19.3.2014 auf CleanThinking.de und wurde seitdem mehrfach überarbeitet)