Das müssen Sie über den Batteriespeichermarkt wissen!

Etwa 62 300 Photovoltaik(PV)-Anlagen mit einer Nennleistung von bis zu 30 kWp sind im Jahr 2017 in Deutschland installiert worden (+ 30 % gegenüber 2016). Der Bereich von 3 bis 10 kWp stellt laut Monitoringbericht das Kernsegment für private PV-Speicher dar. Denn etwa 95 % der Speicherbetreiber besitzen PV-Anlagen unterhalb einer Nennleistung von 10 kWp. Zurückgegangen sei das Segment von 10 bis 30 kWp (Wohnhäuser, Kleingewerbe und landwirtschaftliche Betriebe), was wohl teilweise auf die Einführung der EEG-Umlage auf den Eigenverbrauch für PV-Anlagen ab 10 kWp (Inbetriebnahme nach dem 1. August 2014) zurückzuführen sei. Die Verschiebung der PV-Neuinstallationen in den Bereich unter 10 kWp bedeutet, dass bei gleicher Anzahl an PV-Anlagen weniger Leistung installiert wird.

Wie hat sich der Speicherzubau entwickelt?

Wie hat sich der Solarstromspeichermarkt entwickelt? „Er wächst rasant“, so der Monitoringbericht. Ende 2017 gab es in Deutschland rund 85 000 PV-Speicher. Durch den hohen PV-Zubau in 2017 wird davon ausgegangen, dass etwa 31 700 PV-Speicher neu hinzukamen. „Nach unseren Analysen ist im Jahr 2017 etwa jede zweite PV-Anlage unter 30 kWp zusammen mit einem Speichersystem installiert worden“, erklärt Jan Figgener, Projektleiter des Speichermonitorings am Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe der RWTH Aachen. „Das hohe Wachstum des PV-Speichermarkts kann insbesondere auf zwei Entwicklungen zurückgeführt werden: Zum einen weist der PV-Zubau kleiner PV-Anlagen ein Marktwachstum auf und zum anderen entscheiden sich Anlagenbetreiber immer häufiger dazu, ihre neue PV-Anlage zusammen mit einem Speichersystem zu installieren.“ Übrigens: In den Bundesländern Bayern, Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen befinden sich etwa 70 % aller in Deutschland installierten PV-Speicher.

Etwa 90 % der Heimspeicher werden zusammen mit einer neuen PV-Anlage installiert und nur 10 % gehen in die Nachrüstung. Für die Zukunft geht der Monitoringbericht jedoch von einem wachsenden Marktsegment an Nachrüstungen aus: „In den kommenden Jahren wird für die ersten PV-Anlagen der Anspruch auf die EEG-Vergütung nach 20 Jahren Betrieb auslaufen. Somit steigt die Differenz zwischen Strompreis und Einnahmen durch die Einspeisung (z. B. Vermarktung an der Börse) deutlich an und verbessert die Wirtschaftlichkeit eines Speichersystems.“

Interessant ist, dass z. B. in den Jahren 2013 bis 2015 noch rund 55 % der neu installierten Speicher von der KfW gefördert wurden, während es im Jahr 2017 nur noch jedes fünfte Speichersystem war. „Die derzeitigen Entwicklungen können als Erfolg des Marktanreizprogramms gesehen werden. Während der Markt in den früheren Jahren der Förderung noch durch das KfW-Förderprogramm getragen wurde, hat sich in den letzten beiden Jahren ein stabiler Markt an PV-Speichern ohne Förderung etabliert“, so Figgener.

Fast nur noch Lithium-Ionen-Batterien

Wurden zu Beginn des KfW-Förderprogramms im Jahr 2013 noch rund 70 von 100 Speichersystemen mit Blei-Säure-Batterien ausgestattet, waren im Jahr 2017 fast alle neu installierten Speichersysteme mit Lithium-Ionen-Batterien bestückt (99 %). Als Gründe für diese Entwicklung nennt der Monitoringbericht die starken Preissenkungen, die kompaktere Bauweise, die längere Lebensdauer sowie die höheren Effizienzwerte der Lithium-Ionen-Systeme. Alternative Speichertechnologien, wie Redox-Flow- oder Hochtemperaturbatterien, würden im kommerziellen Heimspeichermarkt derzeit keine nennenswerte Rolle spielen.

Über den gesamten Zeitraum machen AC-gekoppelte Speichersysteme etwas mehr als 50 % des Gesamtmarkts aus. Dazu erläutert der Monitoringbericht: „Im Vergleich zu den DC-Systemen bieten AC-Systeme generell den Vorteil einer freien Dimensionierung von PV-Anlage und Batteriespeicher sowie einer einfacheren Nachrüstung an bestehende PV-Anlagen. Befürworter DC-gekoppelter Speichersysteme geben dagegen als Vorteile dieser Systemart tendenziell höhere Effizienzen an, da der PV-Strom auf dem Weg zur Batterie nicht in Wechselstrom umgewandelt werden müsse. Umfangreiche Messungen des ISEA haben jedoch gezeigt, dass generelle Aussagen zu den real erreichbaren Wirkungsgraden von Heimspeichern nicht ausschließlich aufgrund der verwendeten Systemtopologie getroffen werden können.“

Deutsche Hersteller verkaufen die meisten Speicher

Mit über 3500 registrierten Einheiten (seit Beginn des Speichermonitorings) ist die Firma Sonnen der Spitzenreiter bei den KfW-geförderten, registrierten Speichersystemen. Auf den weiteren Registrierungsplätzen folgen die Hersteller DEV Senec (etwa 3000), E3/DC (etwa 2700), SMA (etwa 1900) und LG Chem (rund 1500).

Bei den prozentualen Marktanteilen der Neuinstallationen im Jahr 2017 belegt Sonnen mit rund 19 % den ersten Platz. Dicht dahinter folgt E3/DC mit 18 %, und LG Chem erreicht knapp 14 %. Die Firmen Solarwatt und Tesla kommen mit steigenden Marktanteilen nach KfW-Förderung auf jeweils etwa 5 % der registrierten PV-Speicher.

Wie haben sich die Speicherpreise entwickelt?

Die durchschnittlichen Endverbraucherpreise für PV-Speichersysteme mit Lithium-Ionen-Batterien sind im Verlauf des KfW-Förderprogramms rasant gefallen: von über 2600 Euro/kWh seit Mitte 2013 um mehr als 50 % im Jahr 2017 auf etwa 1300 Euro/kWh (inklusive Leistungselektronik und Mehrwertsteuer). Allerdings weist der Monitoringbericht auf eine hohe Preisspannweite im Jahr 2017 von etwa 1000 Euro/kWh hin – abhängig von Hersteller, Topologie, Dimensionierung und Funktionalität (z. B. Notstromversorgung) . Zudem hätten größere Speichersysteme tendenziell geringere normierte Preise:

• PV-Speicher mit Kapazitäten unter 6 kWh weisen hohe normierte Preise von durchschnittlich über 1700 Euro/kWh auf.
• Mittlere Solarstromspeicher zwischen 6 und 12 kWh liegen mit unter 1300 Euro/kWh im günstigeren Preissegment.
• Große Speichersysteme zwischen 12 und 50 kWh sind durchschnittlich für etwa 1000 Euro/kWh erhältlich. Je nach Hersteller, Funktionalität und Kapazitätsgröße könnten Preise unterhalb von 700 Euro/kWh erreicht werden.

Die Abhängigkeit der Preise von der nutzbaren Batteriekapazität sei vor allem auf die (kapazitätsunabhängigen) Fixkosten der Heimspeicher z. B. für die Leistungselektronik, die Strommessung oder das EMS zurückzuführen. Aufgrund der nahezu identischen Fixkosten würden sich bei PV-Speichersystemen mit größeren nutzbaren Kapazitäten geringere normierte Systempreise ergeben.

Unsicherheit gibt es beim Blick auf die künftige Entwicklung der Speichersystempreise. Laut Monitoringbericht werde diese maßgeblich durch die steigende Bedeutung der Elektromobilität beeinflusst: „Einerseits ergeben sich durch die weltweit steigenden Produktionskapazitäten Potenziale für weitere Preissenkungen in Folge von Skaleneffekten. Andererseits können durch die hohe Nachfrage im Automobilmarkt Lieferengpässe und Zellknappheit entstehen, die insbesondere kleinere Speichersystemhersteller vor Herausforderungen stellen könnten.“

Wie viel Geld wird in den Speicherkauf investiert?

Die durchschnittlichen Investitionssummen pro Speichersystem sind von 2013 bis 2017 mit 10 000 Euro nahezu konstant bei geblieben. Was steckt hinter diesem Phänomen? Der Monitoringbericht leitet aus den erhobenen Daten ab, „dass sich der Großteil der Verbraucher bei der Auswahl eines Heimspeichers nicht nur an technischen Parametern wie Autarkiegrad, Ersatzstromfunktionalität oder Multinutzen orientiert, sondern auch ein fixes Budget mitbringt. Die emotionale Grenze zur Investition in ein Heimspeichersystem liegt dabei anscheinend für die meisten Endkunden bei rund 10 000 Euro.“

Wie wichtig ist Renditeerwartung als Kaufmotiv?

Als wesentliche Investitionsmotive werden in einer Umfrage von jeweils über 80 % der Befragten eine „Absicherung gegen zukünftig steigende Strompreise“ sowie das „proaktive Partizipieren an der deutschen Energiewende“ angegeben. Über 55 % der PV-Speicherbetreiber gaben „allgemeines Interesse“ an der Technologie als wesentliches Kaufargument an. Die Motive „Absicherung gegen Stromausfälle“ und „Investieren in eine sichere Geldanlage“ waren nur für 20 bis 25 % der Befragten kaufentscheidend.

Und wie hat sich die wirtschaftliche Erwartung an den Heimspeicherbetrieb entwickelt? Ende 2017 erwarten 55 % der Speicherbetreiber eine positive Rendite; das sind 14 % mehr als Anfang 2013. Weitere 40 % der Käufer gehen von einem „Nullgeschäft“ aus und ein Verlustgeschäft befürchten lediglich 5 % (Anfang 2013 waren es noch 16 %).

Mit Blick auf die Käuferzielgruppe fasst der Monitoringbericht diese Ergebnisse wie folgt zusammen: „Den Betreibern von PV-Speichern ist heute insbesondere die Partizipation an gesellschaftlichen Prozessen wie der Stärkung der erneuerbaren Energien und der Dezentralisierung der deutschen Stromerzeugung wichtig. Der Anteil von 45 % an Käufern ohne positive Renditeerwartung zeigt, dass fast die Hälfte der Käufer von PV-Speichern heutzutage weiterhin der Gruppe der ‚Innovators‘ bzw. ‚Early Adopters‘ zugerechnet werden kann. Diese Bevölkerungsgruppen gelten dabei als überdurchschnittlich gebildet, wohlhabend und technologieinteressiert. Sie achten weniger auf die Wirtschaftlichkeit einer Investition und zeigen hohes Interesse an der Technologie.“

Weshalb werden größere Speicher gekauft?

2017 wurden mit durchschnittlich 7,8 kWh deutlich größere nutzbare Kapazitäten installiert als im Vorjahr (6,1 kWh). Der Großteil der PV-Speicher befindet sich mit rund 55 % (2013 bis 2016) bzw. 47 % (2017) zwischen 4 und 7 kWh. Innerhalb dieses Segments hätten sich die Kapazitäten jedoch hin zu größeren Werten verschoben. Zudem zeichne sich ein deutliches Wachstum der Speicher im nutzbaren Kapazitätssegment von 8 bis 11 kWh ab: von etwa 15 % (von 2013 bis 2016) auf rund 30 % im Jahr 2017. Auch die Anteile der Speichersysteme oberhalb von 11 kWh haben sich auf rund 10 % verdoppelt. Verluste verbuchte das Marktsegment unterhalb von 4 kWh nutzbarer Kapazität: Dieses hat sich um den Faktor 3 auf etwa 6 % verringert.

Dieser Trend hin zu den größeren nutzbaren Batteriekapazitäten könne durch die Entwicklung des durchschnittlichen Investitionsvolumens für ein Speichersystem erklärt werden. „Die Zahlungsbereitschaft von etwa 10 000 Euro ist in den letzten Jahren nahezu konstant geblieben. Die Preise sind seit 2013 jedoch um über 50 % gefallen. Folglich werden tendenziell größere Speichersysteme gekauft“, erklärt Jan Figgener. „Insbesondere bei kleinen und mittleren PV-Nennleistungen hat die Vergrößerung eines Speichersystems jedoch nur noch einen geringen Einfluss auf die Autarkie und den Eigenverbrauch.“

Extreme Überdimensionierung vermeiden

Zudem sei eine Verschiebung des Verhältnisses von Batteriekapazität zu PV-Leistung hin zu größeren Werten zu erkennen. Beispiel: Hatte eine durchschnittliche PV-Anlage von 8 kWp im ersten Zeitraum (2013 bis 2016) noch ein Speichersystem von durchschnittlich 6,6 kWh, so wäre zu einer gleich großen PV-Anlage 2017 ein Speichersystem von rund 8 kWh installiert worden.

Generell liegen 75 % der Werte im Jahr 2017 zwischen 0,6 und 1,2 kWh/kWp. Nur etwa 2 % der geförderten Speichersysteme haben ein Verhältnis oberhalb von 2 kWh/kWp, wobei der Extremwert bei etwa 9 kWh/kWp liegt. „Eine solche Überdimensionierung ist jedoch im Sinne der optimalen Ausnutzung eines Speichersystems nicht sinnvoll, da die PV-Anlage in diesem Fall nicht in der Lage ist, das Speichersystem regelmäßig vollständig zu laden“, erläutert der Monitoringbericht.

Wie zufrieden sind die Speicherkäufer?

Die KfW-geförderten Speicherbetreiber sind über den gesamten Zeitraum zu mehr als 70 % überwiegend zufrieden mit dem Produkt PV-Speicher. Der Anteil an ausschließlich positiven Erfahrungen ist von Ende 2013 (73,3 %) mit leichten Schwankungen auf fast 80 % im Jahr 2017 gestiegen. Als Gründe für diese Entwicklung hin zu positiven Erfahrungen nennt der Monitoringbericht z. B.:

• professioneller umgesetzte Beratung durch Hersteller, Vertreiber und Solarteure aufgrund steigender Erfahrungswerte
• Vertrieb und Lieferung der PV-Speicher funktioniert im Allgemeinen reibungslos
• die verantwortlichen Installateure sind ausreichend geschult, um PV-Speicher zügig zu installieren.

Der Monitoringbericht weist noch darauf hin, dass sich aus dieser Zufriedenheit bzw. Selbsteinschätzung der Betreiber keine direkten Hinweise auf die Qualität der elektrischen Installationen ableiten ließen. Bestätigen könne das Monitoring jedoch, „dass standardisierte Produkte und vermehrte Erfahrungen und Routinen von Herstellern und Installateuren zu einer quantifizierbar höheren Kundenzufriedenheit geführt haben“.

Wie hoch sind die Solarstromerträge in der Praxis?

Die mittleren monatlichen Erzeugungsraten für das Jahr 2017 reichen von rund 10 kWh/kWp im Dezember bis hin zu 125 kWh/kWp im Juni. Etwa 70 % der jährlichen PV-Erzeugung fallen in das Sommerhalbjahr. Demgegenüber ist der durchschnittliche Stromverbrauch im Winterhalbjahr mit durchschnittlich etwa 650 kWh pro Monat um rund 30 % höher als im Sommerhalbjahr (rund 500 kWh pro Monat).

Die jährlichen Erzeugungsraten liegen verteilt um 910 kWh/kWp, wobei eine durchschnittliche PV-Anlage von rund 8 kWp etwa 7300 kWh im Jahr erzeugt. Bei manchen der ausgewerteten Anlagen wurden stark unterdurchschnittliche jährliche Erzeugungswerte registriert. Ursachen dafür könnten z. B. sein: übermäßige Verschattung, mangelhafte Installation sowie vorzeitige Alterung bzw. Beschädigung der PV-Module. Wichtig sei deshalb, dass Betreiber den Stromertrag ihrer PV-Anlage regelmäßig überprüfen, z. B. durch geeignete Monitoringportale der Hersteller.

Eigenverbrauchsquoten und Autarkiegrad mit PV-Speichern

Die Eigenverbrauchsquoten weisen eine starke jahreszeitliche Abhängigkeit auf, was insbesondere auf die unterschiedlichen Erzeugungs- und Verbrauchsbedingungen zurückzuführen sei. Qualitativ fasst dies der Monitoringbericht so zusammen: „Im Winter wird durchschnittlich über 70 % der PV-Erzeugung im Haushalt verbraucht. Lediglich 30 % der PV-Erzeugung wird ins Stromnetz eingespeist. Im Sommer dagegen ist die durchschnittliche PV-Erzeugung höher und der Stromverbrauch reduziert. Dies führt dazu, dass nur rund 40 bis 50 % der PV-Erzeugung im Haushalt verbraucht und etwa 50 bis 60 % in das Stromnetz eingespeist werden. Insgesamt verhält sich die Eigenverbrauchsquote damit gegensätzlich zum Autarkiegrad, der im Sommer wesentlich höher ist als im Winter.“

Und wie sieht der Autarkiegrad aus? Laut den Auswertungen des Monitoringberichts liegen die erreichten Autarkiegrade der betrachteten Haushalte im arithmetischen Mittel übers Jahr betrachtet zwischen 50 und 70 %. Der jährliche Verlauf von PV-Erzeugung und Stromverbrauch zeige, dass eine vollständige Autarkie vom öffentlichen Stromnetz ausschließlich durch den Einsatz von Solarstromspeichern für den Großteil der deutschen Haushalte technisch nicht realisierbar sei: aufgrund der begrenzten Dachflächenpotenziale und wegen saisonaler Phasen geringer Erzeugung.

„Der Anschluss an das öffentliche Stromnetz wird somit auch in Zukunft für die allermeisten Haushalte der Normalfall bleiben“, resümiert Jan Figgener.

Wie wirtschaftlich sind die (kleinen) Solarstromspeicher?

Das Thema Wirtschaftlichkeit bzw. Amortisation ist nicht Bestandteil des Monitoringberichts. Allerdings hat sich Solar Cluster Baden-Württemberg in einer Pressemitteilung kürzlich dazu geäußert. Unter der Zwischenüberschrift „Noch lohnen sie sich aber nicht“ heißt es:„Für die Amortisation eines Speic hers ist entscheidend, wie oft Hauseigentümer über die Lebensdauer seine Speicherkapazität nutzen können und damit zusätzlichen Solarstrom statt Strom aus dem Netz verbrauchen.“

„Für gut ausgelegte Systeme im Haus kann der Speicher 200 bis 250 Mal im Jahr vollständig geladen und entladen werden“, sagt Franz Pöter vom Solar Cluster. „Multipliziert man diesen Wert mit der Lebensdauer in Jahren und dem Energieinhalt in kWh, so ergibt sich der zusätzlich selbst genutzte Solarstrom.“ Ersetzt dieser Solarstrom, der ohne Speicher ins Netz eingespeist und derzeit mit 12 Cent/kWh vergütet worden wäre, den Bezug von Netzstrom zu 25 Cent/kWh (netto), so ergibt sich ein „Verdienst“ durch den Speicher von 13 Cent/kWh (netto).

Bei einer Lebensdauer von zehn Jahren und 250 Zyklen im Jahr würden pro kWh Energieinhalt 2500 Mal 13 Cent/kWh und damit 325 Euro Stromkosten gespart. Zieht man die Verluste im Speicher ab, so reduziert sich der Wert nochmals um 10 bis 25 %. Rechnet man eine moderate Strompreissteigerung von 2 % pro Jahr mit ein, kommt man auf rund 400 Euro. Hält der Speicher 20 Jahre, erhöht sich die Wirtschaftlichkeitsgrenze auf rund 800 Euro pro kWh Energieinhalt. Abhängig von der erwarteten bzw. vom Hersteller garantierten Lebensdauer sind Speicher mit Kosten unterhalb der genannten Grenzen folglich wirtschaftlich.

Wie oben im Monitoringbericht erwähnt, sind bei den Befragten eine „Absicherung gegen zukünftig steigende Strompreise“ sowie das „proaktive Partizipieren an der deutschen Energiewende“ die weitaus wichtigsten Kaufmotive. Denkbar sind auch individuelle (Komfort-)Motive: Dazu können z. B. die Bereitstellung von Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung im Winter (mittels Wärmepumpe, Power-to-Heat, Elektroheizgeräten etc.) zählen oder auch die aktive Wohnraumkühlung mit (gespeichertem) PV-Strom in den hochsommerlichen Abend- und Nachtstunden, in Verbindung mit Wärmepumpe oder Klimagerät(en). Für viele Käufer ist auch die optionale Mitgliedschaft in einer Strom-(Sharing-)Community interessant.

Deshalb ist es nicht zu empfehlen, einem Speicherinteressenten mit einer pauschalen Aussage zur (mangelnden) Wirtschaftlichkeit quasi „vorauseilend“ vom Kauf generell abzuraten. Jeder Fachhandwerker sollte profund und differenziert auf die Frage des Kunden nach der Speicher-Wirtschaftlichkeit antworten können. Und zwar immer individuell, also konkret bezogen auf die jeweilige Kundenmotivation und die Kaufmotive sowie auf die (PV-)Installationssituation vor Ort.

Was ist das Speichermonitoring?

Das KfW-Förderprogramm Erneuerbare Energien „Speicher“ fördert stationäre Batteriespeicher für die Speicherung von Solarstrom aus Photovoltaikanlagen. Die Förderung erfolgt durch zinsgünstige Kredite der KfW-Bank sowie durch Tilgungszuschüsse von derzeit noch 10 % der förderfähigen Investitionskosten durch das BMWi. Das Programm ist bis zum 31. Dezember 2018 befristet.

Das Speichermonitoring stellt die wissenschaftliche Begleitforschung des KfW-Förderprogramms dar. Es wird vom Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA) der RWTH Aachen durchgeführt und durch das BMWi gefördert. Ziel des Monitoringprogramms ist, ein umfassendes Verständnis über die Effekte der wachsenden Marktbedeutung dezentraler Speichersysteme zu gewinnen und den Einfluss des Förderprogramms auf die Markt- und Technologieentwicklung von Solarstromspeichern zu evaluieren.

Der hier ausgewertete und zitierte 122-seitige Jahresbericht zum Speichermonitoring 2018 als auch die Berichte der zurückliegenden Jahre sind als PDF-Dokumente kostenfrei downloadbar unter:

www.speichermonitoring.de (Menüpunkt „Über PV-Speicher/Studien“)

Stromspeicher für Gewerbe und Industrie

Tobias Rothacher u. a. 2018, ca. 208 Seiten, A5, broschiert Buch: ISBN 978-3-410-25755-4 (84 Euro) E-Book: ISBN 978-3-410-25756-1 (84 Euro) E-Kombi (Buch + E-Book): 109,20 Euro www.beuth.de

Das Buch versammelt das Wissen von mehreren Experten, die die Entscheidung und konkrete Anwendung von elektrischen Speichersystemen insbesondere im Gewerbe- und Industriebereich beleuchten. Über die Beschreibung des aktuellen Stands der Technik und Normung werden praktische Hinweise u. a. zur Dimensionierung und Auslegung (von Photovoltaik-Speichersystemen), zur Wirtschaftlichkeit, zur Qualitätsauswahl und zur Sicherheit gegeben. Der Fokus liegt dabei auf Lithium-Ionen-Batterien, wobei aber auch andere Technologien kurz angesprochen werden.

Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Wendnagel ist SBZ-Interimsressortleiter Heizung/Lüftung und freier SHK/TGA-Fachjournalist in Esslingen, jwendnagel@aol.com