Stromspeicher-Inspektion: Wie effizient sind Batteriespeicher?

Nach neueren Untersuchungen und der Einschätzung von Anbietern wird auch in den kommenden Jahren der Zubau von Stromspeichern in Deutschland stetig weiterwachsen. Für den Interessierten stellt sich bei dem aktuell umfangreichen und dynamischen Angebot auf dem Markt die Frage, wie er denn einen qualitativ hochwertigen Speicher auswählen und sich „richtig“ entscheiden kann. Hierzu bringt ein Speichervergleich der HTW (Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin) nun ein wenig Licht ins Dunkel.

Die HTW hat aktuell die „Stromspeicher-Inspektion 2018“ veröffentlicht, welche für Anwender und die ganze Branche interessant ist. Nachdem in den vergangenen Jahren gemeinsam mit anderen Institutionen intensiv an der Definition von standardisierten Labortests für Batteriesysteme gearbeitet wurde, ist nun ein erster Systemvergleich mit aktuellen Geräten des Marktes online. Basis für die Messungen sind auch die Anforderungen des Effizienzleitfadens, der von Verbänden – auch mit Unterstützung der DGS – im Jahr 2017 veröffentlicht wurde.

Die gute Nachricht zuerst: Die Mehrheit der getesteten Speichersysteme hat eine gute Effizienz und einen hohen Wirkungsgrad bei der Ein- und Ausspeicherung von Strom, sie sind sozusagen mehrheitlich „im grünen Bereich“. Der SPI als Maßzahl der Effizienz der Speicher (dazu noch später) liegt bei der Mehrzahl der getesteten Systeme über 85 Prozent.

Doch jeder Prozentpunkt Verbesserung in der Systemeffizienz bedeutet für den Nutzer mehr verfügbaren Strom und damit bares Geld. „Die meisten Systeme erreichen eine Kosteneinsparung von rund 1.000 Euro pro Jahr“, so Prof. Quaschning von der HTW Berlin, unter dessen Leitung die Studie entstanden ist. Die Kosteneinsparungen mit PV/Speichersystemen liegen bei Speichern der Größe zwischen 3 und 10 kWh dann real zwischen knapp 1.000 und 1.200 Euro pro Jahr.

Grundlage: Daten der Hersteller
Ziel der Studie Stromspeicher-Inspektion 2018 ist eine bessere Vergleichbarkeit der Systeme. Mehr Transparenz am Markt sollte damit erreicht werden, unter anderem, weil die Datenblattangaben der Hersteller die geforderte Transparenz für die Kunden derzeit noch nicht bieten. 20 Systeme standen in der Begutachtung. Dabei wurden der Batteriewirkungsgrad und andere wichtigen Eigenschaften, sprich die die relevanten technischen Daten von allen Herstellern, abgefragt. Im Rahmen der Untersuchung wurden diese auch gefragt, ob die Ergebnisse veröffentlicht werden dürfen. Einige wollten nicht genannt werden, daher fehlen in Grafik 1 manche Nennungen von Produkt und Hersteller.

Der SPI als Systembewertung
Die PV/Speichersysteme werden anhand der Netzeinspeisung (mit 12 ct/kWh angesetzt) und des Netzbezuges (mit 30 ct/kWh angesetzt) bewertet. Höhere Verluste im Speicher führen entweder zu einer geringeren PV-Einspeisung oder zu mehr Strombezug aus dem Netz. Das System wurde anschließend mit einem Referenzgebäude simuliert: Eine PV-Anlage mit 5 kWp Leistung und ein Hausverbrauch von 5.010 kWh/a wird sekundengenau als Last/Erzeugungsprofil angesetzt. Ein ideales Speichersystem wird simuliert und mit einem realen, mit den technischen Daten der Hersteller und den technischen Randbedingungen (wie z.B. maximaler Speicherleistung) und den Verlusten durch Leistungselektronik, verzögerter Reaktion und Stand-By-Verlusten, verglichen.

Der SPI (System Performance Index) ist schließlich der Quotient aus simuliertem und idealem System und beschreibt (analog zu einem Wirkungsgrad) die Effizienz des Systems. Je näher der SPI bei 100 % liegt, desto verlustärmer ist das Gesamtsystem. Dabei spielt es für den SPI keine Rolle, an welcher Stelle die Verluste entstehen.

Die Simulation von idealen Systemen alleine ergibt zunächst einmal das Ergebnis, dass eine Speichergröße von mehr als 10 kWh nur noch eine geringe weitere Reduktion des Netzbezugs zur Folge hat. Besondere im Winter kann aufgrund der dürftigen Strahlung ein großer Speicher oftmals nicht gefüllt werden. Der Vergleich der realen Systeme ergibt bei gleicher Speichergröße einen Unterschied im Autarkiegrad von bis zu 4 Prozent - das nur aufgrund der unterschiedlichen Verluste in den Systemen. Johannes Weniger von der HTW betont, dass daher im Markt eigentlich eher weniger die Batteriegröße, sondern vielmehr die Effizienz diskutiert werden sollte.

Ein weiteres spannendes Ergebnis: Der Mittelwert des SPI der DC-gekoppelten Systeme ist gleich groß wie bei den getesteten AC-gekoppelten Systemen. Das alte „Vorurteil“, dass hier DC-Systeme grundsätzlich besser abschneiden, konnte in den Tests nicht bestätigt werden.

Schaut man sich nun an, in welchen Leistungsbereichen ein Speicher hauptsächlich arbeitet, so wird deutlich, dass die größte Energieabgabe im Leistungsbereich um 400 bis 500 Watt stattfindet, da der Speicher hauptsächlich den geringen Verbrauch abends und den Standby-Verbrauch nachts bestreitet. Wichtig ist daher, dass gerade bei diesen geringen Leistungen der Speicherwechselrichter einen hohen Wirkungsgrad hat.

Im Test hat die Kombination eines Speichers von BYD gemeinsam mit einem Wechselrichter von Kostal die beste System-Effizienz gezeigt. Kostal ist ein Familienunternehmen und kommt aus dem Fahrzeug-Elektronikbereich mit einem Umsatz im Mrd.-Euro-Bereich, der Verkauf der Wechselrichter erfolgt über ein Büro in Freiburg. BYD ist einer der größten chinesischen Speicher- und größter Elektroautoanbieter, der auch selbst seine Batteriezellen fertigt. Das Testsieger-System hat im hohen Leistungsbereich einen Wirkungsgrad von rund 95 %, aber auch im Bereich von 500 Watt werden über 90 Prozent erreicht, was zu der sehr hohen Effizienz führt.

In einem Webinar in dieser Woche erläuterte Thomas Garber von Kostal die Systemtopologie. Der Plenticore-plus-Wechselrichter hat drei MPP-Eingänge, zwei für PV-Strings und einen dritten, an dem ein weiterer String oder ein Speicher angeschlossen werden kann. Für den Einsatz ist ein echter Hochvoltspeicher Voraussetzung für hohe Effizienz, das ist in der Kombination mit der BYD-Batterie gegeben. Kostal hat im Vergleich zu früheren Geräten die Zwischenkreisspannung reduziert und weitere Optimierungen der Leistungselektronik vorgenommen. Eine weitere Verbesserung wird mit der zukünftigen Produkt-Weiterentwicklung angestrebt. Kostal hat auf seinen Datenblättern schon alle Angaben, die nach Effizienzleitfaden gewünscht sind, verzeichnet, eine höchstmöglichste Transparenz ist hier also bereits gegeben. Die entsprechenden Messungen der Geräte wurden vom KIT in Karlsruhe durchgeführt.
 
Bei der BYD-B-Box ist der Speicher modular aus Batteriepacks gestapelt und die Systemspannung kann dann bei 9 Modulen auf über 400 Volt steigen. Die Installation ist einfach, auch können Batteriemodule nachträglich zeitlich unbegrenzt erweitert werden. Hinsichtlich der Sicherheit ist auch bei Hochvolt-Systemen kein zusätzliches Risiko zu befürchten.

Beim Betrachten des Rankings muss auch berücksichtigt werden, dass die Komponenten der besten Plätze ganz neue Entwicklungen sind, wohingegen andere Anbieter mit ihren Produkten schon einige Jahre auf dem Markt sind, die technische Weiterentwicklung also auch eine Rolle spielt. So weist auch Kostal darauf hin, dass das „alte“ Pico-Gerät auf einem der hinteren Plätze gelandet ist.

Was kann der SPI und was nicht?
Der SPI schafft eine Transparenz in einfacher Form, um die Systemeffizienz von Speichersystemen zu vergleichen. Bevor nun alle Interessenten zum Testsieger laufen: Nicht berücksichtigt sind die wirtschaftlichen Aspekte wie Anschaffungskosten der Speichersysteme und weitere finanzielle Vorteile. Nicht in den Systemvergleich einbezogen sind Zusatzfunktionen wie die Anbindung eines Elektroautos an die PV/Speicher-Kombination oder Cloud-Lösungen, wie sie inzwischen einige Speicherfirmen anbieten. Der Anbieter Sonnen aus Bayern hatte in der vergangenen Woche die Präqualifikation erhalten, um mit den Speichern der Kunden am Strommarkt zusätzliche Dienstleistungen anzubieten. Diese sollen dann auch den Kunden finanziell zu Gute kommen. Auch die Nutzung des gespeicherten Stromes zur Trinkwarmwassererwärmung kann eine weitere Eigenverbrauchserhöhung zur Folge haben und damit den Autarkiegrad weiter erhöhen, ist aber derzeit aufgrund der Gaspreise wirtschaftlich nicht lohnend.

Ein Interessent wird für eine Investition in einen Speicher neben der technischen Effizienz natürlich auch die technische Ausstattung (Zusatzfunktionen wie Notstrom etc.) und die Preise in die Abwägung einbeziehen. Empfehlungen von Handwerkern, anderen Speicherbesitzern werden auch gerne berücksichtigt. Somit ist der SPI eine sehr gute Richtschur, aber für die Investitionsentscheidung eben nur eine von mehreren Parametern, die in die Abwägung und Auswahl einbezogen werden müssen.  

Link zur Studie: www.stromspeicher-inspektion.de
Die Studie kann kostenlos downgeloaded werden, sie wurde von der DBU gefördert.

Jörg Sutter