Der Wirkungsgrad des Batteriespeichers – je höher, desto besser
Du betreibst eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach deines Eigenheims und hast vielleicht noch ein E-Auto und eine Wärmepumpe? Dann ist ein Stromspeicher, auch Batteriespeicher genannt, die ideale Ergänzung! Wichtig ist der Wirkungsgrad des Speichers. Was diese Kennzahl aussagt, erfährst du hier.
Das Wesentliche in Kürze
Was ist der Wirkungsgrad? Der Wirkungsgrad deines Batteriespeichers gibt an, wie viel Prozent der gespeicherten Energie sich nutzen lassen. Kein Speicher erreicht 100 Prozent. Der Wirkungsgrad unterscheidet sich je nach Batterietyp. Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben einen besonders hohen Wirkungsgrad und sind deshalb auch in den Stromspeichern von 1KOMMA5° verbaut.
Faktoren, die den Wirkungsgrad beeinflussen: Bei sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen sinkt der Wirkungsgrad etwas. Ideal sind 10 bis 25 Grad. DC-Speicher (DC = Gleichstrom) erzielen einen höheren Wirkungsgrad als AC-Speicher (AC = Wechselstrom), weil die Energie in ihnen weniger häufig umgewandelt wird und so weniger Verluste entstehen. Wird der Speicher häufig überbelastet oder vollständig entladen, wirkt sich das ebenfalls auf den Wirkungsgrad aus. Deshalb solltest du den Speicher immer nur teilentladen.
Wie du den Wirkungsgrad optimieren kannst: Der Batteriespeicher sollte an einem trockenen, gut gelüfteten Ort platziert sein, bei gleichbleibender Umgebungstemperatur. Entscheide dich für einen DC-Speicher, um Wirkungsgradverluste zu vermeiden. Ladezyklen und Entladungstiefe kannst du zum Beispiel durch intelligentes Energiemanagement optimieren.
Die Rolle von Batteriespeichern für die Energiezukunft: Batteriespeicher mit hohem Wirkungsgrad können Energie zwischenspeichern und dann abgeben, wenn sie gebraucht wird. Würden sich deutschlandweit alle Stromspeicher zu einem virtuellen Kraftwerk zusammenschließen, ließe sich überschüssiger sauberer Strom effizienter nutzen, die CO2-Belastung würde sinken und das Stromnetz könnte stabiler gehalten werden.
Bekannt aus
Was ist ein Batteriespeicher?
Ein Batteriespeicher ist ein System, das elektrische Energie in Form von chemischer Energie speichert und bei Bedarf wieder in elektrische Energie umwandelt. Das Prinzip kennst du von ganz normalen Haushalts-Akkus – du parkst darin quasi Energie zwischen. Diese Speichertechnologie kannst du unter anderem in Verbindung mit deiner Photovoltaik-Anlage einsetzen und so den überschüssigen Strom speichern, den die Anlage tagsüber erzeugt. Den Strom nutzt du später, etwa abends oder nachts, wenn die PV-Anlage nichts mehr produziert.
In Kombination mit anderen großen Verbrauchern wie einer Wallbox oder Wärmepumpe lässt sich ein Batteriespeicher besonders sinnvoll einsetzen. Aber dazu später mehr. Jetzt geht es erst einmal darum, wie effizient so ein Speicher ist.
Du findest für Batteriespeicher auch andere Bezeichnungen, darunter zum Beispiel Stromspeicher oder Hausspeicher, im Zusammenhang mit Solaranlagen auch PV-Speicher, Solarbatterie und Ähnliches.
Was bedeutet der Wirkungsgrad beim Batteriespeicher?
Stell dir vor, du füllst Wasser in eine Gießkanne, doch auf dem Weg zum Blumenbeet geht ein Teil des Wassers verloren. Du kannst also nicht mehr die ganze Menge Wasser verwenden. Ähnlich verhält es sich mit Batteriespeichern: Du speicherst Energie darin, aber du wirst nicht alles davon 1:1 später wieder nutzen können.
Gewisse Verluste bei der Speicherung und Umwandlung sind unumgänglich – und nicht schlimm für die Wirtschaftlichkeit eines Speichers. Genauer gesagt: Die Effizienzverluste, die sowohl inhärent sind als auch mit der Zeit auftreten, sind relativ gering im Vergleich zu den wirtschaftlichen Vorteilen, die durch die Nutzung von selbst erzeugtem Strom entstehen.
Solche Energieverluste begegnen dir im Alltag übrigens immer wieder: Dein Handy oder Laptop hat einen Wirkungsgrad von 70 bis 95 Prozent. Bei alten Glühlampen sind es aufgrund des Wärmeverlusts nur um die 5 Prozent. Glühwürmchen erreichen hingegen bis zu 95 Prozent.
Der Wirkungsgrad eines Batteriespeichers beschreibt, ausgedrückt in Prozent, wie viel von der gespeicherten Energie du tatsächlich nutzen kannst. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet, dass weniger Energie verloren geht und mehr für deinen Haushalt zur Verfügung steht. Hat dein Speicher beispielsweise einen Wirkungsgrad von 85 Prozent, kannst du 85 Prozent der ursprünglich aufgenommenen Energie verwenden.
Der Wirkungsgrad deines Batteriespeichers spielt aus mehreren Gründen eine zentrale Rolle. Er beeinflusst die Effizienz deiner Geräte und damit auch deine Stromrechnung – je höher der Wirkungsgrad, desto mehr kannst du zum Beispiel von deinem selbst erzeugten Strom nutzen, anstatt auf teuren Netzstrom zurückzugreifen. Und es gibt auch eine ökologische Perspektive: Stromspeicher reduzieren den Bedarf an zusätzlicher Energieproduktion und somit unsere CO2-Emissionen. Für eine nachhaltige und kosteneffiziente Energiezukunft sind sie also von enormer Bedeutung.
Welche Speichertechnologien gibt es für Privathaushalte?
Die Forschung entwickelt kontinuierlich neue Technologien für das Speichern von Strom. Verschiedene Batterietypen erreichen unterschiedliche Wirkungsgrade. Für den „Hausgebrauch“, also zum Beispiel für deine Solaranlage, kommen hauptsächlich die ersten beiden zum Einsatz:
Die Stromspeicher von 1KOMMA5° sind mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit hohem Wirkungsgrad ausgestattet.
Welche Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad des PV-Speichers?
Die Batterieart ist nicht der einzige Faktor, der den Wirkungsgrad beeinflusst. Er verändert sich auch abhängig vom Wetter, der Anschlussart sowie den Lade- und Entladezyklen. Diese drei Faktoren sehen wir uns jetzt noch genauer an.
Umwelt- und Wettereinflüsse
Im Winter und bei schlechtem Wetter mit wenig Sonneneinstrahlung fällt der Wirkungsgrad eines PV-Speichers oft etwas geringer aus. Das liegt vor allem daran, dass der Speicher zu diesen Zeiten weniger stark mit Energie beladen wird. Außerdem können sehr niedrige Temperaturen dafür sorgen, dass die chemischen Reaktionen innerhalb der Batterien langsamer ablaufen und sich aus diesem Grund der Wirkungsgrad verringert. Im Sommer können wiederum zu hohe Temperaturen Wirkungsgradverluste mit sich bringen. Die ideale Betriebstemperatur für den Batteriespeicher liegt zwischen 10 und 25 Grad.
Einfluss der Anschlussart auf den Wirkungsgrad
Ein Stromspeicher kann entweder als AC- oder als DC-System eingebaut werden. AC steht für Wechselstrom und DC für Gleichstrom. Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt immer Gleichstrom. Genauso kann der PV-Speicher auch nur Gleichstrom speichern. Für den Hausgebrauch benötigst du allerdings Wechselstrom. Deshalb ist in jeder Solaranlage ein Wechselrichter eingebaut, der den Strom umwandelt.
Ergänzt du dein System nun mit einem Stromspeicher, gibt es zwei Möglichkeiten:
AC-Speicher
Ein AC-Speicher wird zwischen den Wechselrichter der PV-Anlage und den Haushalt geschaltet. Er verfügt noch über einen eigenen Wechselrichter. Das heißt: Die PV-Anlage erzeugt Gleichstrom, der vom allgemeinen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Gelangt überschüssiger Strom in den Batteriespeicher, wird er wieder in Gleichstrom umgewandelt. Und wenn der gespeicherte Strom genutzt und ins Netz gespeist werden soll, erfolgt eine erneute Umwandlung in Wechselstrom. Beim AC-Speicher muss der Strom also dreimal umgewandelt werden.
DC-Speicher
Beim DC-Speicher ist es anders: Er wird noch vor den Wechselrichter der PV-Anlage geschaltet. Der Batteriespeicher empfängt also Gleichstrom und kann diesen ohne Umwandlung speichern. Erst, wenn der gespeicherte Strom benötigt wird, wandelt ihn der allgemeine Wechselrichter in Wechselstrom um. Hier ist also nur eine Umwandlung nötig.
Durch das Umwandeln von Strom entstehen Wirkungsgradverluste. Beim AC-Speicher ist der Verlust größer, da der Strom ganze drei Male umgewandelt werden muss. Deshalb empfiehlt sich der Einbau eines DC-Stromspeichers. Er ist außerdem günstiger und leichter zu installieren.
Leider gibt es keine staatliche Förderung für Stromspeicher, wie es zum Beispiel bei Wärmepumpen der Fall ist. Allerdings kannst du das KfW-Förderprogramm 270 nutzen, das ist ein Finanzierungskredit mit attraktivem Zins für erneuerbare Energien. Manchmal findest du auch länderspezifische Förderprogramme.
Lade- und Entladezyklen
Ein weiterer Einflussfaktor auf den Wirkungsgrad von Batteriespeichern sind die Ladezyklen. Ein Ladezyklus umfasst die vollständige Entladung und anschließende Wiederaufladung des Speichers. Damit geht immer etwas Batterieverschleiß einher. Deshalb ist die Anzahl der möglichen Ladezyklen einer Batterie begrenzt. Moderne Lithium-Ionen-Batterien erreichen bis zu 10.000 Ladezyklen, bevor ihre Effizienz und damit auch der Wirkungsgrad nach und nach absinken. Zum Vergleich: Ein durchschnittlicher Haushalt benötigt ungefähr 200–250 Ladezyklen im Jahr.
Für die Batterielebensdauer spielt außerdem die Entladetiefe eine wichtige Rolle. Sie gibt an, wie viel Prozent Energie du aus dem Speicher entnimmst, bevor du ihn wieder auflädst. Je häufiger eine hohe Entladetiefe erreicht wird, desto schneller verringern sich Effizienz und Wirkungsgrad der Batterie. Deshalb empfiehlt es sich, den Speicher immer nur teilzuentladen.
Insgesamt nimmt der Wirkungsgrad mit zunehmender Lebensdauer des Batteriespeichers stetig leicht ab – aufgrund der normalen Alterungserscheinungen. Das hat jedoch kaum Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Speichers, denn der finanzielle Vorteil überwiegt die Auswirkungen des Wirkungsgradverlusts. Dennoch lässt sich der Wirkungsgrad auch positiv beeinflussen.
Speicher einbauen und Eigenverbrauch maximieren
Mit einem Speicher kannst du den Eigenverbrauch des Stroms aus deiner PV-Anlage von 30 Prozent (PV-Anlage ohne Speicher) auf 50 bis 80 Prozent steigern. Je mehr Strom du selbst verbrauchst, desto mehr Stromkosten sparst du. Du wirst unabhängiger von Stromanbietern, trägst zum Umweltschutz bei und unterstützt ein stabiles Stromnetz.
Außerdem steigerst du die Wirtschaftlichkeit deiner PV-Anlage, denn die Einspeisevergütung liegt inzwischen für kleine Anlagen nur noch bei 7,94 Cent/kWh. Deinen Selbstverbrauch durch einen Speicher zu optimieren, ist somit vorteilhafter geworden als das Einspeisen. Entscheidest du dich für eine PV-Anlage und einen Stromspeicher von 1KOMMA5°, übernehmen wir die Planung und den Einbau.
Wie kann ich den Wirkungsgrad meines Batteriespeichers optimieren?
Ein hoher Wirkungsgrad sorgt dafür, dass du möglichst viel überschüssige Energie aus deiner PV-Anlage speichern kannst. Wenn du die Effizienz deines Batteriespeichers optimieren möchtest, helfen folgende Tipps:
Den richtigen Standort wählen
Dein PV-Speicher sollte gut vor Witterungsbedingungen wie Hitze, Kälte oder Feuchtigkeit geschützt sein. Ein trockener, gut belüfteter Innenraum ist ideal.
Temperaturschwankungen vermeiden
Sorge dafür, dass die Umgebungstemperatur am Standort des Speichers stabil zwischen 10 und 25 Grad bleibt.
Ladezyklen optimieren
Achte darauf, die Batterie nicht zu überladen, um den Speicher nicht zu sehr zu belasten. Außerdem solltest du sie nie vollständig entladen, sondern lieber schon bei einer Entladungstiefe von etwa 50 Prozent wieder aufladen.
Wartung
Stromspeicher sind wartungsarm. Dennoch solltest du das Gerät zusammen mit deiner gesamten Photovoltaik-Anlage alle vier bis fünf Jahre durchchecken lassen – mit smarter Software geht das auch remote.
Batteriemanager nutzen
Ein intelligentes Energiemanagementsystem wie Heartbeat AI von 1KOMMA5° hilft dir, den Wirkungsgrad deines Stromspeichers besonders einfach zu optimieren: Es steuert den Energiefluss in deinem System automatisch.
Optimale Speicherauslastung mit Heartbeat AI
Den Strom aus deiner Solaranlage jederzeit nutzen, auch wenn keine Sonne scheint – das und noch mehr ermöglicht dir ein Stromspeicher von 1KOMMA5°: Unser intelligentes Energiemanagementsystem Heartbeat AI sorgt dafür, dass dein PV-Speicher immer optimal eingesetzt und dann aufgeladen wird, wenn der Strompreis am günstigsten ist. In Verbindung mit unserem dynamischen Stromtarif Dynamic Pulse kannst du so deinen Strompreis sogar auf unter 0 Cent/kWh senken, und das vollautomatisiert. Nutze sauberen, günstigen Strom, wann immer du ihn brauchst!
Fazit: Batteriespeicher mit hohem Wirkungsgrad für einen nachhaltigen Strommarkt
Dein PV-Speicher ist erst der Anfang! Denn warum nur den Strom aus deiner eigenen Solaranlage für dein eigenes Haus speichern, wenn alle etwas davon haben könnten? Das virtuelle Kraftwerk ist eine vielversprechende Zukunftsvision, für die sich die zahlreichen dezentralen Stromspeicher, die in Deutschland bereits installiert sind, zusammenschließen könnten.
Die Idee: Überschüssiger Strom lässt sich überall speichern, zum Beispiel in privaten PV-Speichern, aber auch in E-Autos – und wenn Strom gebraucht wird, kann jeder verfügbare Speicher einspringen. Auf diese Weise könnten Spitzenlasten, also besonders große Stromnachfragen, sowie Überlastungen der Batterie durch Stromüberschuss deutlich reduziert werden. Außerdem blieben Stromnetz und Preise stabil und es flösse mehr sauberer Strom, der die CO2-Belastung senkt. Technisch wäre diese flexible Lösung schon möglich, noch stehen bürokratische Hürden im Weg.
Die Grundlage für diese nachhaltige Stromzukunft bieten wir bei 1KOMMA5° aber schon jetzt: mit der Kombination aus Solaranlage und Stromspeicher, wahlweise auch Wärmepumpe und Wallbox, sowie dynamischem Stromtarif und smartem Energiemanagement.