Mehr ­Unabhängigkeit vom Netz

Die deutsche Photovoltaikindustrie steckt tief in der Krise. Neben dem Preisverfall bei den Photovoltaikmodulen und dem starken Wettbewerb aus China müssen die Unternehmen noch das rückläufige Marktvolumen in Deutschland verkraften. Denn nach Angaben der Bundesnetzagentur lag die im ersten Halbjahr 2013 neu installierte Photovoltaik-Anlagenleistung bei lediglich rund 1800 MW_p – im Vergleichszeitraum 2012 waren es rund 4400 MW_p. Derzeit sieht es danach aus, als könnte der im Erneuerbare Energien Gesetz (EEG 2012) verankerte Zielkorridor der jährlichen Ausbauleistung von 2500 bis 3500 MW_p erreicht oder mit 4000 MW_p nur leicht überschritten wird. Zum Vergleich: In den letzten drei Jahren lagen die Ausbauzahlen bei jährlich rund 7500 MW_p.

Solar-Rendite steigt mit dem Eigenverbrauch

Die EEG-Förderung von Neuanlagen in Deutschland läuft aus, wenn 52 GW_p PV-Ausbauleistung erreicht wurden; derzeit sind ­etwa 34 GW_p installiert. Bis dahin wird die Einspeisevergütung weiterhin regelmäßig zu Monatsbeginn prozentual gekürzt. Der variable Degressionssatz, der vom zurückliegenden PV-Zubau abhängt, wird alle drei Monate von der Bundesnetzagentur neu berechnet und im Internet veröffentlicht. Der aktuelle Abschlag liegt bei 1,8 % und betrifft die Monate August, September und Oktober. So sinken z. B. zum 1. Oktober die Einspeisevergütungen auf 14,27 Cent/kWh für PV-Anlagen bis 10 kW_p Leistung und auf 13,54 Cent/kWh für PV-Anlagen mit 10 und 40 kW_p Leistung. In Relation zum durchschnittlichen Haushaltsstrompreis von derzeit etwa 24,1 Cent/kWh (netto) bzw. 28,7 Cent/kWh (brutto) lautet die Strategie bei der Neuinstallation ganz eindeutig: Möglichst viel des erzeugten PV-Stroms selbst verbrauchen. Modellrechnungen zeigen, dass sich die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage bei sinkender Einspeisevergütung drastisch verbessert. Nach dem Solarstromrechner der Stiftung Warentest (Einspeisevergütung ab 1. Oktober) ergibt sich für eine 5 kW_p-Anlage, die 8500 Euro (netto) kostet und einen Jahresstromertrag von 900 kWh/kW_p erbringt, eine Objektrendite von 3,28 % vor Steuern bei 20 % Eigenverbrauchsanteil. Erhöht sich der Anteil auf 30 % bzw. 40 %, klettert die Rendite auf 4,71 bzw. 6,0 %. Ein Eigenverbrauch von 60 % bedeutet eine Rendite von 8,31 %.

Sinnvolle Strategien beim Lastmanagement

Es eignen sich im Wesentlichen drei Strategien, um einen hohen Eigenverbrauch bei privaten Haushalten in der Praxis zu erzielen. An erster Stelle steht das Lastmanagement als effizienteste Option. Soll der tatsächliche Lastverlauf während des Jahres möglichst genau ermittelt werden, kann zum Beispiel ein elektronischer Stromzähler (Smart Meter) oder ein spezieller Datenlogger zum Einsatz kommen. Ziel der Lastmanagement-Strategie ist es, den meist auseinanderdriftenden Tagesverlauf von Haushaltsstrombedarf und PV-Leistungsangebot in Einklang zu bringen. Dies bedeutet zum Beispiel auch, dass leistungshungrige Verbraucher, wie Elektroherd, Waschmaschine und Wäschetrockner, nicht gleichzeitig in Betrieb gehen sollten, um Lastspitzen zu vermeiden oder zu minimieren. Prinzipiell lässt sich diese Aufgabe mit Zeitschaltuhren lösen. Teurer, aber effizienter und komfortabler ist der Einsatz eines intelligenten Energiemanagementsystems, welches meist auch die Überwachung und Auswertung des Solarstromertrags übernimmt. Manche Produkte können zum Beispiel Handlungsempfehlungen errechnen: aus einem erlernten Verbrauchsprofil und aus einer PV-Erzeugungsprognose mittels Wettervorhersage-Tool für den Anlagenstandort. Praktisch ist die Option, mittels Funksteckdosen einzelne Haushaltsgroßverbraucher zu aktivieren.

Untersuchungen zeigen, dass der Eigenverbrauch im hohen Maße von Geräteausstattung und Verbrauchsverhalten abhängt. Im Rahmen eines Simulationsmodells konnten im Durchschnitt Werte um etwa 20 % realisiert werden. Nur durch eine bedarfsgerechte PV-Anlagenplanung, durch aktive Verbrauchsanpassung und mit einem guten Lastmanagement lassen sich im Durchschnittshaushalt PV-Eigenverbrauchsanteile bis etwa 40 % erreichen.

Eine weitere Möglichkeit, um den Eigenverbrauch zu erhöhen, besteht darin, andere Bewohner (Mieter, Eigentümer) im gleichen Haus mit Solarstrom kostenpflichtig zu beliefern. Dabei bieten sich vor allem Gemeinschaftsräume wie Keller, Treppenhaus, Außenanlagen, die Heizungsanlage und der Aufzug an. Denkbar, aber aufwendig wäre zudem die kostenpflichtige Versorgung direkt angrenzender Nachbargebäude bei entsprechender Bebauung.

Die Potenziale von Batteriespeichern

Sind die Möglichkeit zur Eigenverbrauchserhöhung ausgeschöpft, bietet sich im nächsten Schritt der Einsatz von Batteriespeichern an. Laut der Speicherstudie 2013 vom Freiburger ISE und dem BSW Solar lässt sich damit der Anteil des selbst genutzten Stroms, abhängig von der PV-Anlagengröße, auf über 60 % erhöhen. Wie die Solarfachmesse Intersolar im Juni 2013 gezeigt hat, sehen viele deutsche PV-Unternehmen die Speicher- und Energiemanagement-Produktbereiche als interessantes Zukunftsgeschäft. Nach Prognosen von IHS Market Research soll das PV-Energiespeichergeschäft der Branche in den nächsten Jahren ein stetig wachsendes Umsatzvolumen bescheren: bis auf 10 Milliarden US-Dollar weltweit im Jahr 2017.

Obwohl das Geschäftsfeld noch jung ist, dürften laut Branchenschätzungen bis zum Jahresende in Deutschland rund 80 unterschiedliche Solarstromspeichersysteme verfügbar sein. Zwei Technologien konkurrieren dabei miteinander: Blei- und Lithium-Systeme. Die praxiserprobte Blei-Akku-Technologie gibt es als Blei-Säure- sowie als wartungsfreundliche Blei-Gel-Ausführung. Derzeit kommen Blei-Akkus auf etwa 2000 bis 3000 Ladezyklen, wobei die Entladetiefe meist auf 50 bis 60 % begrenzt ist. Der Wirkungsgrad liegt zwischen etwa 80 und 90 %. Wenn die kalendarische Lebensdauer von etwa 10 bis 15 Jahren erreicht ist, ist die Kapazität der Batterie auf 80 % des Nennwertes gesunken. Durchschnittlich 15 bis 20 Jahre sollen Lithium-Ionen-Batterien kalendarisch durchhalten und dabei etwa 5000 bis 7000 Vollzyklen schaffen. Sie lassen sich fast zu 100 % entladen und erreichen Wirkungsgrade von etwa 90 bis 95 %.

Zur Wirtschaftlichkeit von Akkus

Die Preisspannen der bereits verfügbaren Speichersysteme driften zum Teil noch weit auseinander. Als Bezugsgröße für einen aussagekräftigen Kostenvergleich sowie als Basis für eine Wirtschaftlichkeitsabschätzung eignet sich der Preis für eine gespeicherte kWh Solarstrom – unter Berücksichtigung von Anschaffungskosten, Speicherkapazität, Entladetiefe, Anzahl der Be- und Entlade-Zyklen und Wirkungsgrad. Bei der Wirtschaftlichkeitsabschätzung sind außerdem die Nebenkosten (Wartung, Kreditzinsen etc.), die Strompreissteigerungsrate sowie zum Schluss die entgangene Einspeisevergütung zu berücksichtigen.

Laut Marktanalysen sollen die Kosten für Blei-Speicher ab etwa 20 Cent pro gespeicherter kWh starten, während sich die Preise für Lithium-Ionen-Systeme zwischen 30 bis 70 Cent/kWh bewegen. Hinzu kommen noch die Installations- und Integrationskosten durch einen qualifizierten Fachhandwerker. Aktuell ist davon auszugehen, dass kleine Batteriespeicher in den meisten Einsatzfällen rechnerisch noch keine oder – bezogen auf die Gesamtlebensdauer – nur eine vage und sehr geringe Rendite abwerfen. Daran ändert auch das KfW-Speicher-Förderprogramm derzeit nichts. Allerdings läuft die Zeit zu Gunsten der Akkus, da die PV-Einspeisevergütung weiter sinken und die Haushaltsstrompreise tenden­ziell steigen werden. Zudem erwarten die meisten Experten, dass die Kosten für die Batteriespeicher schon in den nächsten ein bis zwei Jahren deutlich sinken. Hersteller und Entwickler arbeiten außerdem daran, die Leistungsdaten wie Zyklenzahl und Lebensdauer bei beiden Batteriesystemarten zu verbessern.

Be- und Entladestrategien sind entscheidend

Die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers hängt ganz wesentlich davon ab, dass seine Größe passend zum jeweiligen Einsatzfall ausgewählt wird. Denn ein wesentlich zu großer Akku erhöht den Eigenverbrauchsanteil im Jahresverlauf nicht mehr signifikant. Die maßgeblichen Auslegungskriterien sind die Größe der PV-Anlage, der Jahresstromverbrauch und das Lastprofil im Haushalt. Simulationen und Praxisauswertungen zeigen, dass zum Beispiel für einen Vierpersonen-Haushalt mit einem Jahresstromverbrauch von 4800 kWh und mit einer 5 kW-PV-Anlage die optimale Batteriespeicherkapazität zwischen 3 und 5 kWh liegt.

Hilfreich für die Planung des Eigenverbrauchs sind Auslegungsprogramme der Hersteller. Eine erste Abschätzung lässt sich mit den beiden Diagrammen von SMA, die im Infokasten dargestellt und erklärt sind, vornehmen. Für das Diagramm wurden über 100 Systeme über ein Jahr simuliert. Ergebnisse sollen repräsentativ für Haushalte mit einem Stromverbrauch zwischen 2500 und 7000 kWh/a sein.

Damit der Batteriespeicher in der Praxis seine gewünschte Wirkung entfaltet, muss die Be- und Entladestrategie möglichst genau auf das aktuelle Solareinstrahlungsangebot in Verbindung mit dem Lastprofil abgestimmt werden. Das bedeutet im Durchschnittshaushalt meist, dass der Speicher immer erst dann geladen wird, wenn ein Solarstromüberschuss besteht – also ab dem späten Vormittag bis in den frühen Nachmittag. Die Entladung erfolgt während der einstrahlungsschwachen Phasen. Diese Strategie führt nicht nur zu einem höheren Eigenstromverbrauch, sondern steigert zudem den Autarkiegrad. Dieser Zusammenhang ist das Hauptmotiv für die aktuellen Batteriespeicher-Käufer: Für die sogenannten „Early Adopters“ sind die vagen Renditeaussichten nachrangig. Sie streben vor allem an, sich mit dem Akku unabhängiger vom öffentlichen Netz und künftigen Strompreissteigerungen zu machen. Zusätzlich interessant ist für die Early Adopters der psychologische Vorteil, den ein höherer Autarkiegrad bietet: Es bleibt im Gebäude länger hell und warm, falls es zu einem Blackout im Netz kommen sollte.

BMU sponsert Solar-Akkus

Gefördert wird die Anschaffung eines Batteriespeichers für netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen basierend auf den vom BMU herausgegebenen Richtlinien zur Förderung von stationären und dezentralen Batteriespeichersystemen vom 21.12.2012. Die Umsetzung erfolgt seit dem 1. Mai 2013 im Rahmen des KfW-Programms 275 „Erneuerbare Energien – Speicher“. Schätzungen zufolge sind bislang an die 1000 Anträge eingegangen. Hilfestellungen geben das KfW-Formular „Handreichung zur Ermittlung des Tilgungszuschusses“ und der Online-Förderrechner für Solarstromspeicher von Firma IBC Solar:

https://www.ibc-solar.de/eigenheim/pv-fuer-ihr-zuhause/#Speicherf%C3%B6rderung

Zweiteilige Förderung

Die Förderung besteht aus zwei Teilen: Aus einem zinsgünstigen Kredit der KfW über 5 bis 20 Jahre sowie aus einem Tilgungszuschuss in Höhe von 30 % der förderfähigen Kosten. Der Zuschuss wird zwingend mit der Kreditschuld verrechnet. Seine Höhe wird individuell berechnet und hängt von der Größe der Anlage (maximal 30 kW_p) und den Kosten des Speichers ab. Dabei wird unterschieden, ob die Batterien gleichzeitig mit der PV-Anlage installiert werden oder ob sie eine bestehende ergänzen. Der maximale Zuschuss liegt im ersten Fall bei 600 Euro pro kW_p und bei 660 Euro im Nachrüstfall. Bei einer kombinierten Installation kann ein Kredit für die Gesamtinvestition beantragt werden.

Fördervoraussetzungen

Die wichtigsten Punkte im Überblick:

• Die nachträgliche Förderung des Speichers ist möglich, wenn die vorhandene PV-Anlage nach dem 31.12.2012 in Betrieb ging. Zwischen Inbetriebnahme der PV und des Batteriespeichers müssen sechs Monate liegen.
• Der Betreiber verpflichtet sich, die ­Einspeiseleistung auf 60 % der ­Anlagenleistung zu reduzieren.
• Gefördert werden nur Systeme mit ­siebenjähriger Zeitwertgarantie des Herstellers.
• Der Antrag auf Förderung ist bei der Hausbank nach der Angebotserstellung durch den Fachmann zu stellen. Erst nach dem Erhalt des Bewilligungsbescheids dürfen Auftragsvergabe und Installation erfolgen.

Konkretes Rechenbeispiel

• Es handelt sich um die kombinierte Installation einer 5 kW_p-PV-Anlage und eines Lithium-Batteriesystems mit 3,3 kWh nutzbarer Kapazität. Die Gesamt­installations-Kosten liegen bei 19500 Euro und die spezifische Kosten der PV-Anlage bei 1600 Euro/kW_p.
• Die ansetzbaren Speicherkosten betragen 19500 Euro – 5 x 1600 Euro = 11500 Euro
• Damit ergibt sich ein theoretischer Fördersatz für den Speicher mit: 11500 Euro / 5 kW_p x 0,3 = 690 Euro/kW_p
• Aber: Förderobergrenze 600 Euro/kW_p.
• Der Tilgungszuschuss beträgt damit 5kW_p x 600 Euro/kW_p = 3000 Euro

https://www.solarwirtschaft.de/

Laut Marktanalysen ­sollen die Kosten für Blei-­Speicher ab etwa 20 Cent pro gespeicherter kWh starten, während sich die Preise für Lithium-Ionen-Systeme zwischen 30 bis 70 Cent/kWh bewegen. Hinzu kommen die ­Installations- und ­Integrationskosten durch einen qualifizierten Fachhandwerker.

Eigenverbrauchsquote und Autarkiegrad

Ein Schätzwert für diese Größen lässt sich mit den beiden Diagrammen von SMA hier im Infokasten ermitteln. Für die Diagramme wurden über 100 Systeme über ein Jahr simuliert. Die Ergebnisse sollen repräsentativ für Haushalte mit einem Stromverbrauch zwischen 2500 und 7000 kWh/a sein. Der Eigenverbrauch (lBild links) wird als prozentuales Verhältnis des selbst genutzten Solarstroms mit dem erzeugten Solarstrom dargestellt. ­Entsprechend werden für den Autarkiegrad (Bild rechts) die Verhältnisse zwischen Strombedarf und erzeugtem Solarstrom ausgewertet. Die Nutzung der Diagramme wird aus den folgenden Beispielen ersichtlich. Der Stromverbrauch des Haushalts betrage in allen Fällen 5000 kWh/a.

Fall 1, kein Batteriespeicher: Die Leistung der Solaranlage betrage 5000 W_p und die Batteriekapazität voraussetzungsgemäß 0 Wh. Das Verhältnis Anlagengröße zu Jahresstromverbrauch beträgt 1, was an den waagerechten Achsen der Diagramme abzutragen ist. Das Verhältnis Batteriekapazität zu Jahresstromverbrauch beträgt 0. Die Eigenverbrauchsquote beträgt damit rund 30 % und der Autarkiegrad rund 28 %.

Fall 2, Batteriespeicher mit 5000 Wh: Hier ergeben die Zahlenverhältnisse für die Diagrammachsen jeweils 1. Trägt man die 1 in beide Richtungen ab, so lässt sich eine Eigenverbrauchsquote von 61 % und ein Autarkiegrad von 52 % ablesen.

Fall 3, Verdoppelung der Batteriegröße: Das Verhältnis PV-­Anlagengröße zum Jahresstromverbrauch bleibt 1. Das Verhältnis Batteriekapaziät zum Jahresstromverbrauch verdoppelt sich auf 2. Die Zahlenwerte für die Eigenverbrauchsquote sind mit 69 % und für den Autarkiegrad mit 57 % an der Oberseite der Diagramme abzulesen. Die Verdoppelung der Batterie bringt also nur noch ­eine verhältnismäßig geringe Steigerung beider Größen.

Fall 4, Verdoppelung der PV-Leistung im Vergleich zu Fall 2: Hier sind die Zahlenwerte in der Mitte der rechten Diagrammseite abzulesen. Die Eigenverbrauchsquote sinkt auf 37 %, dafür steigt der Autarkiegrad auf 64 %.

Dipl.-Ing. Jürgen Wendnagel, Presse- und Redaktionsbüro, 73732 Esslingen, ­Telefon (07 11) 2 55 13 18, E-Mail: jwendnagel@aol.com