Solarspeicher: Wie groß? Größe richtig berechnen

Die zwei Grenzen der HTW Berlin

Die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin hat die Auslegung von Heimspeichern systematisch untersucht und daraus drei Faustformeln abgeleitet (Orth, Weniger, Meissner, Sonnenenergie 2/2022):

Beide Speichergrenzen gelten gleichzeitig, und die kleinere entscheidet. Bei fast allen Einfamilienhäusern mit heute üblicher Dachbelegung ist das die Verbrauchsgrenze, weil 10 Kilowattpeak auf dem Dach bis zu 15 Kilowattstunden Speicher tragen würden. Die Verbraucherzentrale arbeitet mit demselben Richtwert von 1,5 Kilowattstunden je 1.000 Kilowattstunden.

Alle Werte beziehen sich auf die nutzbare Kapazität. Sie steht im Datenblatt als nutzbare Energie oder „Usable Energy”. Bei modernen Lithium-Eisenphosphat-Speichern liegt sie meist bei 90 bis 100 Prozent der Nennkapazität, bei älteren Geräten auch darunter.

Die Tabelle: Speichergröße nach Verbrauch und Anlage

Höchstens sinnvolle nutzbare Kapazität nach beiden Faustformeln der HTW Berlin:

Die Tabelle zeigt, warum der Verbrauch die wichtigere Zahl ist. Nur bei kleinen Anlagen mit hohem Verbrauch greift die PV-Grenze. Ein 5-kWp-Dach mit 8.000 Kilowattstunden Verbrauch füllt einen 12-kWh-Speicher selbst im Sommer selten komplett.

Für den Verbrauch zählt der Haushaltsstrom, den du in den Stromrechnungen der letzten zwei, drei Jahre findest. Große Winterverbraucher wie eine Wärmepumpe fließen nur mit dem Teil ein, der in der Übergangszeit anfällt, dazu mehr unten.

Warum gerade 1,5 kWh je 1.000 kWh

Die HTW Berlin begründet den Wert mit dem Nachtverbrauch: 1,5 Kilowattstunden je 1.000 Kilowattstunden Jahresverbrauch entsprechen etwa dem, was ein Haushalt durchschnittlich zwischen Sonnenuntergang und Sonnenaufgang verbraucht. Mehr Kapazität kann der Haushalt über Nacht schlicht nicht leeren.

Wir haben das mit einer eigenen Simulation nachgerechnet: stündliche Erzeugung einer 10-kWp-Anlage in Kassel (Süd, 35 Grad, PVGIS-Daten 2019 bis 2023) gegen das Standardlastprofil H0 des BDEW für einen Haushalt mit 4.000 Kilowattstunden, dazu ein Speicher mit 6 Kilowattstunden. Das Ergebnis zeigt, wo die Kapazität im Lauf des Jahres an ihre Grenze stößt:

Drei Phasen lassen sich ablesen:

• Mai bis August: Überschuss ist reichlich da, 33 bis 40 Kilowattstunden am Tag. Der Haushalt braucht nach Sonnenuntergang aber nur rund 3 Kilowattstunden. Der 6-kWh-Speicher wird jeden Tag voll und nur zur Hälfte leer.
• März, April, September, Oktober: Überschuss und Nachtbedarf liegen beide im Bereich der Kapazität. Hier arbeitet der Speicher am stärksten, bis zu 5 Kilowattstunden am Tag.
• November bis Februar: Der Bedarf steigt auf 8 bis 10 Kilowattstunden, der Überschuss fällt auf 5 bis 16 Kilowattstunden, im Dezember an vielen Tagen auf fast null. Der Speicher wird im Dezember nur an rund einem Viertel der Tage voll.

Ein doppelt so großer Speicher würde an diesem Bild wenig ändern: Im Sommer bliebe er nachts halb voll, im Winter käme er tagsüber nicht auf. Diese Logik gilt auch im Kleinen, beim Speicher fürs Balkonkraftwerk, dort nur mit kleineren Zahlen.

Der Grenznutzen jeder weiteren Kilowattstunde

Aus derselben Simulation lässt sich ablesen, wie viel jede zusätzliche Kilowattstunde Kapazität im Jahr aus dem Speicher holt. Der Wert einer gespeicherten Kilowattstunde ist die Differenz aus Strompreis und entgangener Einspeisevergütung, bei 37 Cent und 7,70 Cent also 29,3 Cent.

Simulation für 10 kWp, 4.000 kWh, Speicherwirkungsgrad je 95 Prozent beim Laden und Entladen, 5 kW Lade- und Entladeleistung. Das Standardlastprofil glättet die Lastspitzen einzelner Haushalte; echte Haushalte liegen je nach Verhalten darüber oder darunter, der Verlauf der Kurve bleibt derselbe.

Die Verbraucherzentrale nennt für Speicher ab 5 Kilowattstunden 300 bis 700 Euro je Kilowattstunde inklusive Installation. Bis 4 Kilowattstunden holt jede Kilowattstunde ihre Kosten über 15 Jahre sicher herein, zwischen 4 und 6 Kilowattstunden entscheidet der Preis. Jenseits der Faustformel-Grenze von 6 Kilowattstunden bringt jede weitere Kilowattstunde weniger ein, als sie kostet, selbst am unteren Ende der Preisspanne.

Für einen Haushalt mit 6.000 Kilowattstunden verschiebt sich das Bild nach rechts: Die Schritte von 4 auf 6 Kilowattstunden bringen dort noch rund 213 Kilowattstunden je Kilowattstunde Kapazität, die von 6 auf 8 rund 115 und die von 8 auf 10 nur noch rund 66. Der Knick liegt damit bei 8 bis 9 Kilowattstunden, genau dort, wo die Faustformel ihn erwartet.

Speichergröße in fünf Schritten berechnen

1. Jahresverbrauch ermitteln. Stromrechnungen der letzten Jahre, ohne geplante Großverbraucher. Beispiel: 4.500 kWh.
2. Verbrauchsgrenze rechnen. 4.500 × 1,5 / 1.000 = 6,75 kWh.
3. PV-Grenze rechnen. Anlagenleistung × 1,5. Bei 8 kWp: 12 kWh.
4. Kleineren Wert nehmen. Hier 6,75 kWh nutzbare Kapazität als Obergrenze.
5. Passendes Gerät wählen. Speicher werden in Stufen angeboten, oft 5, 7,5 oder 10 kWh. Im Zweifel die Stufe darunter, weil die letzte Kilowattstunde die schwächste ist. Hier: rund 6 bis 7 kWh nutzbar.

Wer genauer rechnen will, findet beim Unabhängigkeitsrechner der HTW Berlin eine Simulation mit denselben Grundannahmen: Süddach mit 35 Grad, Lastprofil nach VDI 4655, Speicherwirkungsgrad im Mittel 95 Prozent. Die dortigen Annahmen beschreibt die FAQ der HTW zum Rechner.

Wann ein größerer Speicher sinnvoll ist

Die Faustformeln zielen auf den wirtschaftlichen Eigenverbrauch. Es gibt Situationen, in denen mehr Kapazität trotzdem ihren Zweck erfüllt. Die HTW Berlin nennt Ersatzstrom sowie geplante Wärmepumpen oder Elektroautos ausdrücklich als Gründe:

• Ersatzstrom oder Notstrom. Wer bei einem Stromausfall einige Stunden überbrücken will, braucht eine Reserve, die im Alltag nicht angetastet wird. Diese Reserve kommt zur Faustformel dazu.
• Dynamischer Stromtarif. Lädt der Speicher im Winter nachts günstigen Netzstrom, arbeitet er auch in den Monaten, in denen die Sonne nicht reicht. Wie das seit dem Solarspitzengesetz geregelt ist, steht unter Batteriespeicher mit dynamischem Stromtarif.
• E-Auto mit Abendladung. Steht das Auto tagsüber nicht zu Hause und wird regelmäßig abends geladen, wächst der Nachtbedarf und damit die sinnvolle Kapazität. Wer tagsüber direkt aus der Sonne lädt, braucht dafür keinen Speicher.

Bei der Wärmepumpe lohnt ein genauer Blick. Sie braucht den größten Teil ihres Stroms von November bis Februar, also genau dann, wenn die Anlage kaum Überschuss liefert. Ein Speicher, der für die Wärmepumpe groß gerechnet wird, steht im Winter leer. Sinnvoller ist es, den Haushaltsstrom als Basis zu nehmen und für den Frühjahrs- und Herbstanteil der Wärmepumpe einen moderaten Zuschlag zu machen.

Nachrüsten statt überdimensionieren

Wer unsicher ist, kann klein anfangen. Viele Hochvolt-Speicher sind modular aufgebaut und lassen sich später um Batteriemodule erweitern. Die Bedingungen dafür, etwa eine Höchstzahl an Modulen oder eine Frist für die Erweiterung, stehen in den Unterlagen des Herstellers. Weil ein neues Modul neben gealterten Modulen arbeitet, lohnt die Erweiterung eher in den ersten Jahren.

Auch ein kompletter zweiter Speicher lässt sich später AC-gekoppelt ergänzen. Wege, Kosten und Rechnung dafür stehen im Ratgeber Solarspeicher nachrüsten. Und wer den Speicher unterm Dach aufstellen will, sollte vorher den Artikel Solarspeicher auf dem Dachboden lesen, weil Temperatur die Lebensdauer mitbestimmt.

Fazit

Die richtige Größe für einen Solarspeicher ergibt sich aus zwei Zahlen: 1,5 Kilowattstunden nutzbare Kapazität je 1.000 Kilowattstunden Jahresverbrauch und 1,5 Kilowattstunden je Kilowattpeak. Der kleinere Wert ist die Obergrenze, und für die meisten Einfamilienhäuser landet sie zwischen 5 und 9 Kilowattstunden.

Größer wird der Speicher schnell teurer als nützlich. Im Sommer bleibt er nachts halb voll, im Winter wird er tagsüber nicht voll, und jede Kilowattstunde über der Grenze holt weniger Geld herein, als sie kostet. Mehr Kapazität lohnt sich, wenn sie eine zweite Aufgabe bekommt: Notstrom, dynamischer Tarif oder ein E-Auto, das abends lädt.