HTW Berlin / Forschungsgruppe Solarspeichersysteme
Die Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) hat 20 Solarstromspeicher von 14 Herstellern bewertet und warnt: Ineffiziente Wechselrichter schmälern den Nutzen von Heimspeichersystemen drastisch.
Im Jahr 2023 hat sich der Markt für Photovoltaik-Anlagen und Heimspeicher mehr als verdoppelt: Statistisch wurde auf rund 4 % der deutschen Ein- und Zweifamilienhäuser im Jahr 2023 eine neue PV-Anlage installiert. Über 675 000 der neu errichteten PV-Anlagen hatten eine Nennleistung zwischen 2 und 20 kW und damit in diesem Marktsegment mehr als doppelt so viele Neuinstallationen wie im Jahr 2022. Der Heimspeichermarkt wuchs im gleichen Zeitraum sogar um 150 % auf über 530 000 neu installierte Batteriespeicher. Vier von fünf Speichersystemen wurden mit einem Hybridwechselrichter ausgestattet, der den Solar- und Batteriewechselrichter in einem Gerät vereint.
Studie bemängelt fehlerhafte Produktangaben
Im Rahmen der Stromspeicher-Inspektion 2024 haben die Forscher und Forscherinnen der HTW Berlin die Labormesswerte von 20 Lithium-Batteriesystemen analysiert. Mit einem Batteriewirkungsgrad von 97,8 % nimmt der Heimspeicher pulse neo 6 von Varta einen Spitzenplatz ein. Zum Vergleich: Einer der getesteten Batteriespeicher kam nur auf einen Wirkungsgrad von 87,9 % – fast 10 Prozentpunkte unter dem Spitzenwert.
Einen weiteren Bestwert erzielte der AC-gekoppelte Heimspeicher pulse neo 6 mit einem Stand-by-Verbrauch von lediglich 2 W. Im Durchschnitt benötigen die 20 getesteten Modelle im Stand-by-Modus eine Leistung von 13 W. Dagegen bezieht der ineffizienteste Wechselrichter im Test bei entladenem Batteriespeicher beträchtliche 64 W aus dem Stromnetz. „Sein gemessener Stand-by-Verbrauch ist damit um den Faktor 10 höher als vom Hersteller auf dem Datenblatt angegeben. Aus Sicht der Verbraucher ist das besonders enttäuschend“, resümiert Cheyenne Schlüter, Mitautorin der Studie.
Abweichungen zwischen den Labormesswerten und Herstellerangaben identifizierte das Team der HTW Berlin auch bei der Speicherkapazität: Ein vom Hersteller deklarierter 15-kWh-Batteriespeicher erreichte auf dem Prüfstand gerade einmal eine nutzbare Speicherkapazität von 13,3 kWh. Weitere Beispiele für eine mangelhafte Transparenz und Plausibilität der Datenblattangaben sind in der Studie Stromspeicher-Inspektion 2024 aufgeführt.
Hohe Wechselrichter-Wirkungsgrad bei kleiner Entladeleistung wichtig
Erstmalig vergleicht die Stromspeicher-Inspektion 2024 anhand zusätzlicher Labortests des Austrian Institute of Technology (AIT) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) die Umwandlungseffizienz mehrerer Wechselrichter bei sehr geringer Auslastung. Warum das wichtig ist: In der Nacht und somit über mehrere tausend Stunden im Jahr liegt der Stromverbrauch von Haushalten typischerweise zwischen 100 und 300 W.
Der Vergleich unterschiedlich effizienter 10-kW-Wechselrichter bei einer Leistungsabgabe von 200 W zeigt beachtliche Unterschiede auf: Während der Hybridwechselrichter Power Storage DC 10.0 von RCT Power mit einem Teillastwirkungsgrad von 92 % herausragte, kam das Gerät mit der geringsten Umwandlungseffizienz im Test auf einen Wirkungsgrad von lediglich 71 %.
Soll dieser weniger effiziente Wechselrichter an die elektrischen Verbraucher im Haus 200 W abgeben, muss der Batteriespeicher demnach mit 282 W entladen werden. Somit gehen Umwandlungsverluste in Höhe von 82 W im Wechselrichter verloren. Beim hocheffizienten Wechselrichter sind es lediglich 17 W. „Einfach gesagt: Je höher der Wechselrichterwirkungsgrad ist, desto höher ist der Nutzen des Batteriespeichers“, betont Johannes Weniger, Initiator der Stromspeicher-Inspektion. Vor allem Haushalten mit einem geringen nächtlichen Stromverbrauch raten die Autoren der Studie bei der Wahl des Wechselrichters auf hohe Teillastwirkungsgrade zu achten.
HTW Berlin / Forschungsgruppe Solarspeichersysteme
Testsieger ist dreimal so effizient wie das Schlusslicht
Neben der Umwandlungseffizienz und dem Stand-by-Verbrauch beeinflussen zudem die Reaktionszeit und die Genauigkeit der Regelung die Gesamteffizienz der PV-Speichersysteme maßgeblich. Letztere wird im Rahmen der Stromspeicher-Inspektion mit dem System Performance Index (SPI) in den Leistungsklassen 5 kW und 10 kW bewertet.
Der SPI eines PV-Speichersystems fasst die Effizienzverluste in einer Kennzahl zusammen und macht so verschiedene Speichersysteme vergleichbar. Einen sehr guten SPI erreichten 16 der 20 getesteten Systeme. Auf dem Siegertreppchen in den beiden Leistungsklassen stehen Systemlösungen aus Hybridwechselrichtern und Hochvoltbatterien von RCT Power, Energy Depot, BYD, Fronius und Kostal.
Die simulationsbasierte Systembewertung mit dem SPI erlaubt darüber hinaus, die finanziellen Auswirkungen der Effizienzverluste der getesteten Systeme zu ermitteln. So zeigt sich beispielsweise, dass die hohen Verluste des ineffizientesten PV-Speichersystems der Studie die theoretisch erzielbaren Kosteneinsparungen um mehr als 270 Euro/a reduzieren. Im Vergleich dazu fallen die Gesamtverluste des Spitzenreiters von RCT Power dreimal geringer aus, wodurch er rund 180 Euro/a mehr einsparen kann.
Wie autark sind Eigenheime mit PV-Anlage und Speicher?
Dieser Frage ging die Forschungsgruppe der HTW Berlin mit Unterstützung der Unternehmen Eigensonne und Kostal auf Basis der Betriebsdaten von mehr als 100 Photovoltaik-Stromspeicher-Systemen nach. Die analysierten Privathaushalte reduzierten ihren jährlichen Strombezug aus dem Netz durch diese Anlagenkombination von durchschnittlich 4900 kWh auf 1500 kWh. „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“, bilanziert Lucas Meissner, Mitautor der Stromspeicher-Inspektion 2024. ■
Quelle: Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin / jv
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Über die Stromspeicher-Inspektion
In dem jährlichen Stromspeichertest vergleicht und bewertet die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin die Energieeffizienz von PV-Batteriesystemen. Seit 2018 beteiligten sich daran 30 Hersteller mit insgesamt 82 Speicherlösungen, darunter namhafte Unternehmen wie BYD, Fenecon, Fronius, HagerEnergy, Kostal, SMA, Sonnen und Viessmann. Um Privatpersonen bei der Suche nach einem passenden und effizienten Heimspeicher zu unterstützen, hat die HTW Berlin den Stromspeicher-Inspektor entwickelt. Mit der Web-App können die wichtigsten Effizienzeigenschaften der analysierten Speichersysteme verglichen werden. Die Stromspeicher-Inspektion 2024 entstand im Projekt „Perform“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert wird.
