Die ideale Größe eines PV Batteriespeichers bestimmen

Ein Batteriespeicher ist bei fast jeder neu errichteten Photovoltaik Anlage üblich, dieser stellt allerdings auch einen großen Kostenfaktor dar. Wie wird die optimale Kapazität ermittelt um die optimale Wirtschaftlichkeit herzustellen?

Was sind die wesentlichen Gründe für die Anschaffung eines Batteriespeichers?

Wer einen Batteriespeicher zur PV-Anlage anschafft, möchte meist den eigenen Strom auch in den Abend- und Nachtstunden verbrauchen und damit die Überschusseinspeisungen ins Netz reduzieren. Das erhöht den persönlichen Autarkiegrad und reduziert die Abhängigkeit von der Strompreisentwicklung, weil deutlich weniger Strom zugekauft werden muss.

Wir sprechen von einer Erhöhung des Eigenstromverbrauches, da mehr selbst produzierter Strom genutzt und weniger Strom an den Netzbetreiber verkauft wird. Dies erhöht die Rentabilität der PV-Anlage bei einer idealen Auslegung erheblich.

Grundsätzlich kann eine PV Anlage mit Batteriespeicher auch eine Notstromfunktion übernehmen und ein paar wenige – aber wichtige – Geräte wie Kühl- und Gefrierschrank weiter mit Strom versorgen. Aber Achtung: Eine Insellösung ist häufig eine kostenpflichtige Zusatzoption mit Einschränkungen, bei dem die Wünsche von Kunden und die technische Möglichkeit in vielen Fällen nicht in Einklang gebracht werden können. Falls Sie dieses Thema interessiert, beraten wir Sie gerne!

Zudem könnten Batterien mit der entsprechenden Logik die Netzspitzen der PV-Anlage abmildern und so das Stromnetz entlasten. Vor allem aber sind Batteriespeicher wirtschaftlich sinnvoll! Kaum eine von uns kalkulierte PV Anlage wird ohne Batteriespeicher bestellt.

Selbst bei einer Betrachtung von “nur” 20 Jahren sorgt ein vernünftig dimensionierter Batteriespeicher für einen deutlichen Gewinn – deutlich über einer Anlage ohne Speicher!

Wie finde ich heraus, wie groß der Speicher sein soll?

Dieses Thema ist komplex und ohne eine konkrete ganzheitliche Planung Ihrer Anlage und Aufnahme Ihrer individuellen Faktoren kann kein seriöser Pauschalwert genannt werden! Lassen Sie sich durch uns beraten – gemeinsam ermitteln wir die auf Ihren Bedarf perfekt dimensionierte Anlage!

Gerne geben wir Ihnen aber schon im Vorfeld einen Einblick in einige der Faktoren, welche in unsere ganzheitlichen Betrachtung einfließen:

Als Faustformel sage man vor wenigen Jahren noch pauschal, dass die Speicherkapazität in Kilowattstunden 1:1 Leistung der Anlage in kWpeak entsprechen sollte. Anlagen wurden auf Azimut 180° = Süden und 35° Neigung ausgerichtet.

Durch die deutlich gesunkenen Preise pro Modul und einer geänderten Einspeisevergütung wird heute von seriösen Beratern genauer auf Bedarf und Wirtschaftlichkeit geplant – dies ist bei den meisten Anlagen mit einer Optimierung auf den Eigenverbrauch sehr gut möglich. Meist liegt bei aktuellen Anlagen die Batteriekapazität zwischen 0,9 und 1,6 mal der Leistung der Anlage in kWp, die Ausrichtung der Anlage deckt idealerweise den kompletten Verlauf der Sonne (Ost-West) ab, aber auch reine Richtung Norden geneigte Anlagen sind – bei geringer Neigung – inzwischen wirtschaftlich möglich!

Bei perfekter Ausrichtung der Dachfläche kann bzw. muss abhängig vom Verbrauchsprofil auch die Stringlänge (Anzahl der Module in einer Reihe) auf den individuellen Bedarf angepasst werden. Bei nicht optimaler Situation wie limitierter Dachflächer, partieller Beschattung etc. muss die Wirtschaftlichkeit einzelner Panels betrachtet und evtl. mit einem Leistungsoptimierer ausgestattet werden.

Wenn die PV-Anlage auf die Produktion des 1,3 – 2 fachen Jahresverbrauches ausgelegt ist, kann die Anlage den Haushalt von Februar bis Oktober nahezu und von März – September fast vollständig autark mit Strom versorgen – der Deckungsgrad beträgt, abhängig von den verfügbaren Dachflächen, idealerweise über 75%. Die Einspeisevergütung für die in den Sommermonaten eingespeiste Überproduktion refinanzieren den zugekauften Strom im Winter.

Ist bereits ein mit Strom betriebenes Fahrzeug im Bestand oder ist in mittlerer Zukunft eine Anschaffung geplant? Handelt es sich um ein Hybrid- oder ein reines E-Fahrzeug? Mit welcher Ladeleistung kann das Fahrzeug geladen werden und wann besteht die Möglichkeit dieses zu laden?

Wird noch mit Gas / Öl geheizt oder wird bereits Strom – eine Wärmepumpe oder Klimaanlage – für die Wärmeerzeugung und Warmwassererzeugung eingesetzt? Besteht evtl. die Möglichkeit den Warmwasserspeicher über einen Heizstab mit überschüssigem Strom zu heizen? Wird bereits eine Klimaanlage zur Kühlung der Räume eingesetzt oder wäre ein Kombigerät, welches im Sommer kühlt und im Winter heizt eine interessante Option?

Allgemein gilt: Je mehr vom Gesamtstromverbrauch tagsüber verbraucht werden kann, umso kleiner kann eigentlich der Speicher sein.

Wir empfehlen für eine möglichst genaue Betrachtung, den Jahresstromverbrauch, die Größe der PV-Anlage und den Anteil des abends, nachts und in den frühen Morgenstunden verbrauchten Stroms heranzuziehen. Daraus kann ein erster Richtwert für die passende  Speichergröße abgeleitet werden.

Als Faustformel kann man sagen, dass in einem durchschnittlichen Haushalt etwa 40% des Strombedarfes in der Zeit zwischen 20 Uhr abends und 8 Uhr morgens anfällt.

Wer für sich individuelle Werte ermitteln und protokollieren möchte, kann diese Excel Liste verwenden, welche von uns privat eingesetzt wird um unsere Werte zu ermitteln und die Faustformel von 40% Verbrauch in der Nacht zu evaluieren. Die Berechnung wird um so genauer, desto pünktlicher um 8 Uhr morgens und 20 Uhr abends die Werte abgelesen und eingetragen werden. Je länger die Ermittlung läuft, desto höher ist die Aussagekraft der ermittelten Werte.

(Version 1, Stand 21. Mai 2022)

Die 2x tägliche Ermittlung dieser Werte erfordert Disziplin.. ohne bsp. im Handy eingestellte Timer wird man dies nicht auf Wochen konsequent protokollieren. Technikaffine Nutzer können teils über eine vorhandene Smart Home Lösung oder über eine Open Source Lösung wie Volkszähler die Verbrauchswerte für Strom, Wasser und Gas dauerhaft lückenlos ermitteln.

Beispielrechnung

Annahme: 4.500kWh Jahresverbrauch bei durchschnittlichem Nutzungsverhalten (60/40)

4.500kWh / 365 Tage ergeben einen durchschnittlichen Tagesverbrauch von 12,3 kWh. Bei der pauschalen Annahme von 40% Verbrauch in den Abend- / Nacht- / Morgenstunden würde dies einen nächtlichen Verbrauch von 4,9 kWh bedeuten. Somit wäre ein 5kWh Akku rechnerisch optimal.

Oder vielleicht doch etwas größer?

Warum vll. doch einen etwas größeren Batteriespeicher wählen? Viele unserer Kunden entscheiden sich bewusst nicht für die Lösung mit dem (auf Basis von Durchschnittswerten) höchsten rechnerischen Ertrag sondern nehmen auch weitere Punkte in die Betrachtung der Batteriespeicherdimensionierung auf:

Ein Akku hat, um diesen zu schonen und dadurch eine möglichst hohe Anzahl an Be- und Entladezyklen zu gewährleisten, eine maximale Belade und Entladeleistung. Die Batterien können nur mit einer bestimmten maximalen Leistung Beladen oder Entladen werden – bei einem 5kWh Akku könnte diese beispielsweise 2,5kW betragen, bei einem 10kWh Akku 5kW.

Meist sind die Batteriespeicher modular aufgebaut und durch eine höhere Kapazität können die Module insgesamt schneller Be- sowie Entladen werden. Wenn der Speicher mit 5kWh eine nominalen Entladeleistung von 2,5kw aufweist, kann dieser für zwei Stunden 2,5kW Leistung bereitstellen, bis der Akku (auf die verfügbare Energiemenge gesehen) entladen ist.

Für den Verbrauchszähler ist es unerheblich, ob 5kWh in einer Stunde oder in zwei Stunden “verbraucht” wurden – für den Batteriespeicher aber nicht! Ein Verbrauch von 5kWh in einer Stunde entspricht einer Leistung von 5kW. Da ein Speicher mit einer nominalen Entladeleistung von 2,5kW nur 50% des Bedarfes decken kann, werden die restlichen 50% aus dem Stromnetz bezogen und berechnet.

Der aus zwei Batterieblöcken bestehende 10 kWh Speicher mit 5kw nomineller Entladeleistung hätte diesen Bedarf zu 100% decken können – Es hätte 0% Strom zugekauft werden müssen.

Ebenso setzt die Beladung Grenzen: Wenn bei einer reinen Südausrichtung der Anlage in den Monaten Mai – August in der Mittagszeit eine große Menge Energie produziert wird, muss der Speicher diese Menge auch aufnehmen und speichern können. Hier wäre auch ein Speicher mit größerer Kapazität und somit einer höheren Ladeleistung im Vorteil. Möglichst viel Energie könnte gespeichert werden und würde nicht in das Stromnetz eingespeist werden.

Auch wirkt sich eine (auf die Batteriezellen gesehen) geringe Lade- und Entladeleistung positiv auf die Lebensdauer der Speicherzellen aus. Je mehr Zellen zur Verfügung stehen, desto geringer ist die Last pro Zelle bei gleichbleibendem Verbrauch, desto geringer die Abnutzung (also bsp. Dentritenbildung) in den Speicherzellen.

Eine vorausschauende Auslegung der Speicherkapazität kann also die Lebensdauer deutlich erhöhen, dies hat einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Neben den auf die Leistung bezogenen Werten ist auch die Ausrichtung der Panels für die Dimensionierung des Speichers notwendig. Wenn beispielsweise bei einer reinen Ost-West Aufstellung schon am Vormittag eine im Durchschnitt nennenswerte Energieproduktion zu verzeichnen ist, ist bei einer Süd-Ost, Süd oder Süd-West Ausrichtung mit einer deutlichen Verschiebung der Produktion zu planen. So sollte bei einer nicht perfekten Ost-West Ausrichtung auch der Eigenverbrauch bis zum Start der Energieproduktion eingerechnet werden.

Sie haben gemerkt: Dieses Thema ist komplex und ohne eine konkrete Planung Ihrer Anlage und Aufnahme Ihrer individuellen Faktoren kann kein seriöser Pauschalwert genannt werden! Lassen Sie sich durch uns beraten – gemeinsam ermitteln wir die auf Ihren Bedarf perfekt dimensionierte Anlage!

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