Die Grundidee eines Solarstromspeichers besteht darin, den Speicher über Tag so zu füllen, dass die Verbraucher in der Nacht aus dem Speicher möglichst komplett versorgt werden. Auf diese Weise werden zum einen die Stromkosten deutlich reduziert, zusätzlich werden Einnahmen durch den Verkauf von Überschussstrom erzielt:
Einfacher bei AC-Systemen
Angesichts der aktuell am Markt beobachteten Preise für Speichersysteme stellt sich jedoch die Frage, wie sich diese Systeme rechnen. Denn die Speicherkosten erreichen 35 bis 50 Eurocent pro gespeicherter Kilowattstunde. Diese Preise ergeben sich aus der einfachen Rechnung, bei der der Preis für den Speicher einfach durch die Kapazität in Kilowattstunden und die Zahl der Zyklen dividiert wird. Die nähere Betrachtung, bei der die Erträge der Anlage über einen längeren Zeitraum bilanziert werden, ergibt jedoch ein differenzierteres Bild.
Üblicherweise werden die Stromgestehungskosten für Solarstrom dadurch bestimmt, dass die innerhalb der Systemlebensdauer produzierte Energie durch den Anschaffungspreis geteilt wird. Je nach Standort und angenommener Lebensdauer werden Stromgestehungskosten von sechs bis neun Cent je Kilowattstunde errechnet.
Um die Kosten der Solarstromspeicherung hinzuzufügen, müssen die Systemkosten für die Photovoltaikanlage (Module, Wechselrichter, Gestelle, Zähler, Montage) von den Kosten für die Speicherung (Batterie und Batterieladeregler) getrennt werden. Während dies bei AC-Systemen noch sehr einfach geht, wird es bei DC-Systemen intransparent. Sie integrieren den Wechselrichter für die Solarproduktion, sodass der Kostenanteil des Solarwechselrichters am Gesamtsystem nicht eindeutig zu ermitteln ist.
Speicherkosten kaum durchschaubar
Selbst wenn die Anschaffungskosten für Speicherung von den Kosten für die Stromerzeugung sauber getrennt werden, ist es relativ schwer, eine genaue Zahl für die Speicherkosten zu ermitteln. Denn je nachdem, wie viele Vollzyklen man während des Lebenszyklus des Speichers annimmt, kommen unterschiedliche Kosten für die gespeicherte Kilowattstunde heraus.
Eine verlässlichere Aussage erhält man, wenn man die tatsächlichen Energiekosten und Erträge bilanziert. Für einen Haushalt mit einem Jahresverbrauch von 4.500 Kilowattstunden und einem Strompreis von 28 Cent je Kilowattstunde ergeben sich jährliche Stromkosten von 1.260 Euro. Nebenstehend sind beispielhaft die Energieströme für den gleichen Haushalt dargestellt, wenn dort eine Solaranlage mit Stromspeichersystem hinzukommt.
3.750 Kilowattstunden kann der Haushalt allein durch Eigenverbrauch decken. Lediglich 750 Kilowattstunden müssen eingekauft werden. Gleichzeitig wird ein Überschuss von 1.250 Kilowattstunden mit einer Einspeisevergütung von 14 Cent je Kilowattstunde verkauft. Die Summe der Energiekosten liegt dann bei 35 Euro. Der Kunde spart also im ersten Jahr 1.225 Euro.
Für eine aussagekräftige Betrachtung der Investition ist es notwendig, die Rechnung nicht nur für das erste Jahr, sondern über die gesamte Systemlebensdauer durchzuführen. Hierzu werden künftige Strompreiserhöhungen eingerechnet und die Erträge abgezinst. Mit Abzinsen ist gemeint, dass man zukünftige Erträge mit einem Wertverlust versieht, der dem heutigen Geldwert entspricht.
Abzinsen der künftigen Erträge
Um diesen Ertrag zu errechnen, wird die Summe aus gesparten Stromkosten und den Verkaufserlösen der Überschussproduktion auf das Jahr der Anschaffung zurückgerechnet. Der so ermittelte Geldwert ist somit inflations- und zinsbereinigt. Er kann mit dem aktuellen Anschaffungspreis verglichen werden. Solange der abgezinste Ertrag größer oder gleich dem Anschaffungspreis ist, ist die Anschaffung der Solarstromanlage mit Speicher sinnvoll.
Für die Bestimmung des Abzinsfaktors wird der Anlagezins (AZ) benötigt. Dies entspricht dem Zinssatz, den man im Mittel für eine konservative Geldanlage erhalten kann. In diesem Beispiel wird von einem Anlagezins von 2,5 Prozent ausgegangen. Der Abszinsfaktor (Ax) für das Jahr x mit einem Anlagezins (AZ) errechnet sich durch die Formel:
Ax = (1 + AZ) –X
Bei einer Einspeisevergütung von 14 Cent je Kilowattstunde und einer Einspeisemenge von 1.250 Kilowattstunden wird für jedes Jahr der abgezinste Ertrag ermittelt. Die Tabelle zeigt die abgezinsten Werte für 20 Jahre. Die über 20 Jahre durch den Verkauf erreichte Summe entspricht also einem heutigen Wert von 2.903,10 Euro. Anders gesagt: Legt man 2.903,10 Euro heute auf die Bank, würde man bei einer Verzinsung von 2,5 Prozent genauso viel Geld auf dem Konto haben, wie man durch den Verkauf von Überschussstrom über 20 Jahre erzielen würde.
Für die gesparten Stromkosten gilt, dass eine jährliche Strompreissteigerung (SPS) mit eingerechnet wird. In diesem Artikel wird von einem Wert von SPS = 4,4 Prozent ausgegangen. Dieser setzt sich aus einer angenommenen Inflation von zwei Prozent und einer Preissteigerung von 2,4 Prozent zusammen. Der Strompreis (Bx) im Jahr x unterscheidet sich vom ursprünglichen Strompreis um den Faktor:
Bx = (1 + SPS) X
Bei einer Einsparung von 3.750 Kilowattstunden und einem Ausgangsstrompreis von 28 Cent je Kilowattstunde lassen sich für jedes Jahr die abgezinsten Einsparungen errechnen. Diese sind tabellarisch für 20 Jahre Laufzeit ausgewertet.
Die erzielten Einsparungen entsprechen bei einer effektiven Strompreissteigerung von 4,4 Prozent einer heutigen Geldmenge von 26.659 Euro. Der Gesamtertrag eines Speichersystems würde sich in diesem Beispiel also auf etwa 29.560 Euro belaufen. Dabei ist sehr deutlich zu erkennen, dass die eingesparten Stromkosten einen deutlich höheren Anteil am Ertrag des Gesamtsystems haben als der Verkauf der Überproduktion.
Diese Rechnungen werden relativ einfach mit einer Tabellenkalkulation umgesetzt. Mittlerweile bieten die meisten Solarstromspeicherhersteller eigene Rechner an, auch Bosch Power Tec. Mit diesem Programm können Anwender ihre eigene Solaranlage konfigurieren. Sie erhalten eine Übersicht über die Rentabilität. Ausgangsbasis sind die hier beschriebenen Berechnungen.
Die Rechnungen und Ergebnisse lassen sich somit leicht nachvollziehen. Da der Ertrag stark vom individuellen Verbrauchsverhalten abhängt, verwendet der Rechner Last- und Ertragsprofile von realen Anlagen. Der Nutzer hat die Möglichkeit, die Wirtschaftlichkeit für verschiedene Haushalte zu vergleichen.
Darüber hinaus bietet Bosch Power Tec in Schulungen Handwerkern ein weiteres Tool an, womit diese Berechnungen schnell und einfach vor Ort durchgeführt werden. Auf diese Weise wird dem Angebot eine Wirtschaftlichkeitsanalyse beigefügt.
Beispielhaft sind für verschiedene Haushalte, die mit einer Fünf-Kilowatt-Solarstromspeicheranlage ausgerüstet sind, die abgezinsten Erträge dargestellt. In dieser Kalkulation wurde von einer Lebensdauer von zehn beziehungsweise 20 Jahren ausgegangen. Die Speicherkapazität des Systems ist auf 8,8 Kilowattstunden festgelegt, wobei mit einer Entladungstiefe von 80 Prozent gerechnet wurde.
Das betrachtete Beispiel weist ein Verhältnis Solarstromproduktion zu Verbrauch von 1,11 auf. Die Stromerzeugung ist etwa elf Prozent höher als der Verbrauch. Die Auswertung zeigt, dass bei einer Solaranlage mit einem Speicher dieser Größe Erträge zwischen 25.000 und 35.000 Euro erwirtschaftet werden. Aus diesen Erträgen lässt sich nun relativ einfach ermitteln, ob die Investition in einen Speicher sinnvoll ist. In unserem Beispiel wurde ein Ertrag von 29.560 Euro berechnet. Das bedeutet: Die Anlage inklusive Speicher erwirtschaftet einen Geldwert, der im Jahr null dieser Summe entspricht.
Wenn der Preis der Anlage, inklusive Installation und sonstigen Kosten, unterhalb dieses Wertes liegt, ist die Investition sinnvoll. Liegt der Anlagenpreis bei 1.500 Euro pro Kilowatt Solarleistung, darf der Speicher also noch 22.060 Euro kosten. Jeder Euro weniger stellt daher den Gewinn dar, den man mit der Investition erzielen kann. Systeme mit einer Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren liegen in der Regel preislich zwischen 10.000 und 15.000 Euro. Man erkennt also, dass hochwertige Speicher sich sehr wohl rechnen.
Systeme mit einer Lebensdauer von zehn Jahren erwirtschaften hingegen lediglich einen abgezinsten Ertrag von etwa 10.000 Euro. Geht man von einem Anlagenpreis von 1.500 Euro pro Kilowatt aus, verbleiben vom Ertrag noch 2.500 Euro. Sie stehen für die Deckung der Solarstromspeicherkosten zur Verfügung. Soll heißen: Die Systeme müssen weniger als 2.500 Euro kosten, damit die Investition vorteilhaft ist.
Die Zahlen zeigen, dass für einen wirtschaftlichen Betrieb ein langlebiges und hochwertiges Solarstromspeichersystem absolut notwendig ist. Dies wird umso deutlicher, wenn man sich den kumulierten Ertragsfluss genauer anschaut. So wurde für einen Beispielhaushalt der kumulierte Ertrag über 20 Jahre dargestellt.
Es wurde angenommen, dass das Gesamtsystem (Solaranlage plus Speicher) 21.000 Euro kostet. Es wurde eine KfW-Finanzierung von 5.000 Euro mit einer Laufzeit von zehn Jahren gewählt, um eine Förderung von 3.000 Euro zu nutzen. Dabei wurde die Strompreissteigerung zwischen einem und zehn Prozent variiert. Zwei Dinge sind für die Investitionsentscheidung relevant: Der Wert des kumulierten Ertrages im letzten Jahr sowie der Zeitpunkt, bei dem die Kurve die Zeitachse schneidet. Dies stellt den Zeitpunkt dar, ab dem die Erträge der Anlage die Ausgaben kompensieren.
Rückfluss in zehn bis 13 Jahren
In der Darstellung ist dieser Zeitpunkt jeweils durch einen Pfeil markiert. Wie man sieht, liegt die jeweilige Rückflussdauer zwischen zehn und 13 Jahren. Die Variation der Stromkostensteigerung hat somit nur einen geringen Einfluss auf die Rückflussdauer. Anders sieht es bei dem kumulierten Ertrag aus. Dieser fällt deutlich geringer aus, wenn die Stromkostensteigerung lediglich bei einem Prozent liegt, als wenn eine Stromkostensteigerung von zehn Prozent realisiert wurde.
Dann ist nämlich eine Vervierfachung des Ertrages zu erkennen. Für die Investitionsentscheidung bedeutet dies, dass die Dauer, bis zu der das investierte Kapital zurückgeflossen ist, kaum von den Stromkostensteigerungen abhängt. Allerdings sind bei steigenden Energiepreisen deutlichere Gewinne zu erzielen. Dies liegt daran, dass in den späten Jahren die Strompreissteigerung einen deutlich höheren Einfluss auf den Ertrag hat. In den ersten zehn Jahren wirkt sie sich noch nicht so stark aus.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Solarstromspeicher sich bereits heute rechnen. Dabei ist zu beachten, dass die Qualität und die Lebensdauer des Systems entscheidend sind.
Aufrechnung mit den Stromkosten
Berechnung der Einsparungen
Abzinsen künftiger Erträge
Berechnung der Erlöse
Bosch Power Tec
Kalkulationshilfe im Internet
Die hier etwas ausführlicher dargestellten Berechnungen lassen sich auch über Tabellenkalkulationen ausführen. Hierzu bietet Bosch Power Tec ein eigenes Programm als Onlineversion auf der Website an.
Dort können Endkunden ihre eigene Photovoltaikanlage konfigurieren und eine Übersicht über die Rentabilität erhalten. Ebenso lässt sich das Programm gut für die Kundenberatung durch den Installateur verwenden. Da der Ertrag stark vom Verbrauchsverhalten abhängt, verwendet der Rechner reale Lastprofile und Ertragsprofile.
Themendossier
Mehr Praxis: Stromspeicher
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Eon
Drei Lithiumspeicher im Angebot
Der Energiekonzern Eon richtet seine Geschäftsstrategie auf erneuerbare Energien und Stromnetze aus. Für Installateure und ihre Kunden bietet das Unternehmen langlebige Lithium-Ionen-Speicher mit einer nutzbaren Kapazität von zwei bis neun Kilowattstunden. Sie eignen sich sowohl für Neuinstallationen als auch für Nachrüstungen.
Bei den kompakten und leistungsstarken Modellen von Samsung SDI und dem SMA Smart Energy handelt es sich um einphasige DC-gekoppelte Stromspeicher, die zum Akku bereits einen Wechselrichter integriert haben. Sie sind vor allem für neue Solarstromgeneratoren geeignet, bei denen der Akku gleich mit installiert wird. Für die Nachrüstung bietet Eon den Stromspeicher Knut Basix von Knubix. Das dreiphasige AC-gekoppelte Batteriesystem ist kompatibel mit allen gängigen Wechselrichtern.
Der Autor
Armin U. Schmiegel
ist Portfoliomanager bei Bosch Power Tec in Hamburg. Dort ist er für Innovationen zuständig.
Hinweis: Im Dezemberheft von photovoltaik erschien der erste Teil dieses Beitrags. Er befasste sich mit den prinzipiellen Unterschieden verschiedener Stromspeicher für Wohngebäude. Abonnenten unserer Zeitschrift können ihn auf unserer Website finden:
Die unten stehenden Formeln erlauben es, die Erlöse und Einsparungen für jedes Betriebsjahr zu ermitteln. Voraussetzung ist natürlich, dass der Stromspeicher tatsächlich 20 Jahre lang zuverlässig arbeitet.
Beispiel der Bilanzierung einer Investition in Photovoltaik mit Stromspeicher.
Berechnung der Einsparungen für eine Beispielanlage mit kurzlebigen und langlebigen Stromspeichern.
Ermittlung der kumulierten Erträge dieser Beispielanlage.
Speichersystem von Bosch Power Tec mit integrierten Lithiumzellen und Batteriewechselrichter.
