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Rechner: Batterien & Speicher

Stromspeicher-Rechner: Eigenverbrauch, Ersparnis und Amortisation Stunde für Stunde

Simuliert deine PV-Anlage, den stündlichen Strombedarf deines Haushalts und einen Heimspeicher für alle 8.760 Stunden eines echten Jahres an deinem Standort und findet die Speichergröße, die sich wirklich rechnet.

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Ergebnisse

So funktioniert der Stromspeicher-Rechner

Ein Heimspeicher verdient sein Geld nur auf eine Art: Er verschiebt Solarstrom aus den Stunden, in denen du zu viel hast, in die Stunden, in denen dir welcher fehlt. Um ihn zu bewerten, musst du Stunde für Stunde wissen, wie viel Überschuss anfällt und wie viel Verbrauch darauf folgt. Monatsmittelwerte verdecken genau das. Deshalb überschätzen Faustregeln und einfache Online-Rechner die Ersparnis durch einen Speicher regelmäßig.

Dieser Rechner lädt ein ganzes Jahr stündlicher Satellitenwetterdaten von NASA POWER für deinen Standort und simuliert für alle 8.760 Stunden drei Dinge:

  1. Die Solarerzeugung mit derselben Physik wie unser Solarrechner: Sonnenstand, Himmelsmodell nach Hay–Davies, Zelltemperatur und Wechselrichterverluste.
  2. Den Haushaltsverbrauch nach einem typischen Tagesablauf (berufstätige Familie, Homeoffice, Rentnerpaar, E-Auto mit nächtlichem Laden oder Wärmepumpe), unterschieden nach Werktag, Wochenende und Jahreszeit und dann auf deinen Jahresverbrauch skaliert. Das Wärmepumpenprofil folgt der tatsächlichen stündlichen Außentemperatur des jeweiligen Jahres; Kälteperioden treiben den Verbrauch also genau dann hoch, wenn die Sonne am schwächsten ist.
  3. Den Speicher, Stunde für Stunde: Der Solarstrom versorgt zuerst das Haus. Überschuss lädt den Speicher bis zu seiner Leistungsgrenze und nutzbaren Kapazität, der Rest wird eingespeist. Übersteigt der Verbrauch die Solarleistung, entlädt sich der Speicher bis zur Reserve, und erst dann bezieht das Haus Strom aus dem Netz.

Anschließend wiederholt der Rechner die Simulation für zehn Speichergrößen von 0 bis 30 kWh und sucht die Kapazität mit dem höchsten Kapitalwert.

Die Formeln

Jede Stunde: direkt = min(PV, Last) Laden = min(PV − direkt, P_max, (E_nutzbar − SoC) / √η) Entladen = min(Last − direkt, P_max, (SoC − E_Reserve) × √η) E_nutzbar = Nenn-kWh × DoD η = Speicherwirkungsgrad

Eigenverbrauchsanteil = (PV − Einspeisung) ÷ PV Autarkiegrad = (Last − Netzbezug) ÷ Last Ersparnis Speicher = ΔNetzbezug × Strompreis − ΔEinspeisung × Einspeisevergütung Lebensdauer Speicher = min(kalendarische Lebensdauer, Nennzyklen ÷ Zyklen pro Jahr)

Rechenbeispiel: 6 kWp + 10 kWh in Bukarest

Voreingestellt ist eine berufstätige Familie mit 4.500 kWh Jahresverbrauch und 6 kWp Modulen nach Süden mit 32° Neigung. Mit dem Wetter von 2024 erzeugen die Module etwa 7.330 kWh (1.221 kWh/kWp). Ohne Speicher nutzt die Familie davon nur 24 % direkt, weil der meiste Strom anfällt, während niemand zu Hause ist, und deckt 40 % ihres Bedarfs.

Mit einem 10-kWh-Speicher (90 % nutzbar, 5 kW, 90 % Wirkungsgrad) liefert der Speicher rund 2.110 kWh im Jahr. Der Netzbezug sinkt von 2.714 auf 688 kWh, der Autarkiegrad steigt auf 85 %. Das sind etwa 250 Vollzyklen im Jahr; ein LFP-Speicher mit 6.000 Zyklen wird also durch seine kalendarische Lebensdauer von 15 Jahren begrenzt, nicht durch Verschleiß.

Ernüchternd wird es beim Geld. Jede verschobene kWh spart den Strompreis von 0,25 €, kostet aber die Einspeisevergütung von 0,06 €. Der Speicher spart damit etwa 363 € im Jahr. Bei 4.500 € Anschaffungskosten amortisiert er sich in rund 12 Jahren, bei 5 % Diskontsatz ist sein Kapitalwert leicht negativ. Die Größenreihe zeigt, warum: 5 kWh bringen schon 233 € im Jahr und 7,5 kWh 326 €, der Schritt von 10 auf 15 kWh aber nur noch 24 €. Im Winter gibt es keinen Überschuss, der die zusätzliche Kapazität füllen könnte.

So liest du die Ergebnisse

  • Der Autarkiegrad ist die zentrale Zahl für die Unabhängigkeit; über den Kauf entscheiden aber Ersparnis und Amortisation.
  • Vollzyklen pro Jahr unter etwa 150 bedeuten, dass der Speicher für deinen Solarüberschuss oder deinen Abendverbrauch zu groß ist.
  • Die beste Speichergröße ist die Kapazität mit dem höchsten Kapitalwert in der Größenreihe. Die Kosten setzen sich dabei aus einem festen Anteil (Hybridwechselrichter, Installation) und einem Anteil pro kWh zusammen. Hat keine Größe einen positiven Kapitalwert, ist der Speicher eine Komfort- oder Notstromanschaffung, keine Geldanlage.
  • Das Diagramm für einen durchschnittlichen Sommertag zeigt, wie sich der Speicher bis zum späten Vormittag füllt und das Haus durch Abend und Nacht trägt. Ist er schon vor Mittag voll, würden ein größerer Speicher oder mehr Verbrauch am Tag helfen.

Typische Werte

Haushalt (Mitteleuropa) PV Speicher (nutzbar) Autarkiegrad Zyklen/Jahr
3.000 kWh, tagsüber außer Haus 4 kWp keiner 25–35 % –
3.000 kWh, tagsüber außer Haus 4 kWp 4–5 kWh 55–65 % 250–300
Familie, 4.500 kWh 6 kWp 8–10 kWh 65–80 % 200–260
8.000 kWh mit E-Auto 9 kWp 10–13 kWh 50–65 % 250–330
10.000 kWh mit Wärmepumpe 10 kWp 10–15 kWh 45–55 % 180–230

Südeuropa, der Sonnengürtel der USA und Australien erreichen das obere Ende dieser Spannen oder mehr, Nordeuropa das untere, weil die Erzeugung im Winter dort so gering ist.

Tipps, damit sich der Speicher rechnet

  • Richte die Größe nach deinem Abendverbrauch, nicht nach deinem Dach. Mehr als den Verbrauch von Abend und Nacht (typischerweise 40–60 % des Tagesverbrauchs) kann ein Speicher pro Tag nie ersetzen.
  • Verschiebe zuerst flexible Verbraucher. Spülmaschine, Waschmaschine, Warmwasserbereiter oder Wallbox mittags laufen zu lassen, ist kostenloser Speicher und schlägt oft ein zweites Batteriemodul.
  • Schau auf den Tarif. Zeitvariable Preise, dynamische Tarife oder eine fehlende Einspeisevergütung vergrößern den Preisabstand und verkürzen die Amortisation. Teste das mit der Option für zeitvariable Tarife.
  • Nimm LFP-Zellen. Lithium-Eisenphosphat verträgt 4.000–8.000 Zyklen und 90–100 % Entladetiefe. Blei-Säure-Batterien verlieren durch die Grenze von 50 % DoD etwa die Hälfte ihrer nutzbaren Kapazität und sind nach 500–1.500 Zyklen verschlissen (probier die Voreinstellung für Blei-Säure aus).
  • Prüfe, was du heute für eingespeisten Strom bekommst. Bei klassischem Net Metering spart ein Speicher fast nichts; vergleiche die Modelle im Net-Metering-Rechner.

Grenzen

Die Steuerung folgt einer einfachen Eigenverbrauchsstrategie: Sie lädt nicht aus dem Netz, folgt keinen dynamischen Preisen und hält keine Kapazität für angekündigtes schlechtes Wetter frei. Die stündliche Auflösung überschätzt den Eigenverbrauch leicht, weil kurze Spitzen von Wasserkocher oder Backofen innerhalb einer Stunde die Leistungsgrenze des Speichers überschreiten; reale Anlagen erreichen typischerweise einige Prozentpunkte weniger. Die Haushaltsprofile sind typische Verläufe, nicht deine eigenen Smart-Meter-Daten. Einzelne Tage können deshalb deutlich abweichen, auch wenn die Jahressummen stimmen. Die Alterung des Speichers ist als gleichmäßiger Rückgang der jährlichen Ersparnis abgebildet, und die Kosten enthalten weder Finanzierung noch einen möglichen Austausch des Hybridwechselrichters.

Methode & Annahmen

Für jede Stunde eines vollständigen NASA-Wetterjahres simuliert der Rechner den PV-Ertrag (gleiches Modell wie in unserem Solarrechner) und den Haushaltsverbrauch nach einem typischen Tagesablauf, angepasst an Werktage, Wochenenden, Jahreszeit und (bei Wärmepumpen) die tatsächliche stündliche Außentemperatur (Wärmebedarf ∝ (15 °C − T) ÷ COP(T)).

Batterieregel pro Stunde: Solarstrom versorgt zuerst das Haus; der Überschuss lädt die Batterie bis zu ihrer Leistungsgrenze und nutzbaren Kapazität (Kapazität × DoD); der Rest wird eingespeist. Ist der Bedarf höher als die Solarerzeugung, entlädt sich die Batterie bis zur Reserve; den Rest liefert das Netz. Verluste: √RTE beim Laden und beim Entladen, dazu der Standby-Verbrauch.

Eigenverbrauch = vor Ort genutzter Solarstrom ÷ erzeugter Solarstrom. Autarkie = ohne Netz gedeckter Bedarf ÷ Bedarf. Ersparnis durch die Batterie = vermiedene Netzbezugskosten − entgangene Einspeisevergütung. Amortisation und Kapitalwert rechnen mit deiner Preissteigerung und dem Kapazitätsverlust über die Lebensdauer der Batterie = min(kalendarische Lebensdauer, Nennzyklen ÷ Zyklen pro Jahr).

Häufige Fragen

Wie groß sollte mein Stromspeicher sein?
Eine brauchbare Faustregel: etwa 1 kWh nutzbare Kapazität je 1.000 kWh Jahresverbrauch oder rund 1–1,5 kWh je kWp Photovoltaik. Für eine Familie mit 4.500 kWh Verbrauch und 6 kWp sind meist 5–10 kWh richtig. Sobald der Speicher den typischen Abendverbrauch aufnehmen kann, bringt jede weitere kWh nur noch sehr wenig. Wo dieser Punkt für dein Haus liegt, zeigt das Diagramm mit den Speichergrößen oben.
Lohnt sich ein Batteriespeicher für die PV-Anlage?
Das hängt vom Abstand zwischen deinem Strompreis und deiner Einspeisevergütung ab. Jede kWh, die der Speicher verschiebt, ist ungefähr (Strompreis − Einspeisevergütung) wert, abzüglich der Speicherverluste. Bei 0,25 € zu 0,06 € sind das etwa 0,17 € pro kWh; ein 10-kWh-Speicher mit rund 250 Zyklen im Jahr spart etwa 350–400 €. Bei 450–600 € pro kWh installiert amortisiert er sich in 10–15 Jahren, mit zeitvariablem Tarif oder ohne Einspeisevergütung kann es unter 8 Jahre gehen.
Wie viele Zyklen macht ein Heimspeicher im Jahr?
Ein passend dimensionierter Speicher in einem Haus mit PV-Anlage kommt typischerweise auf 200–300 Vollzyklen im Jahr: von Frühjahr bis Herbst fast einen pro Tag, im Winter weit weniger, weil kaum Überschuss zum Speichern da ist. Überdimensionierte Speicher machen weniger Zyklen (oft unter 150 im Jahr), ein Zeichen dafür, dass die zusätzliche Kapazität selten genutzt wird.
Was ist der Unterschied zwischen Eigenverbrauch und Autarkie?
Der Eigenverbrauchsanteil ist der Teil deines Solarstroms, den du selbst nutzt statt ihn einzuspeisen. Der Autarkiegrad ist der Teil deines gesamten Strombedarfs, den du ohne Netz deckst. Eine große Anlage kann einen niedrigen Eigenverbrauchsanteil und trotzdem einen hohen Autarkiegrad haben; ein Speicher erhöht beides.
Kann mich ein Stromspeicher komplett unabhängig vom Netz machen?
In den meisten Klimazonen lohnt sich das nicht. Selbst mit großem Speicher erreicht ein typisches netzgekoppeltes Haus 70–90 % Autarkie, weil die Module im Winter zu wenig erzeugen, um den Speicher zu füllen. Für 100 % Inselbetrieb brauchst du eine viel größere Anlage, Speicher für mehrere Tage oder einen Generator; siehe den Inselanlagen-Rechner.
Hilft ein Speicher, wenn ich mein Elektroauto nachts lade?
Nur teilweise. Ein Heimspeicher, der klein genug ist, um sich zu rechnen, fasst selten mehr als den Haushaltsverbrauch eines Abends. Nachts lädt das Auto also weiter überwiegend aus dem Netz. Kannst du das Auto mittags mit Solarüberschuss laden, ist das meist ein viel billigerer „Speicher“ als eine stationäre Batterie.

Quellen & Literatur

  1. Weniger, J., Tjaden, T., Quaschning, V. (2014). Sizing of residential PV battery systems. Energy Procedia 46
  2. HTW Berlin: Unabhängigkeitsrechner und Stromspeicher-Inspektion
  3. NREL: Kostenbenchmarks für Batteriespeicher (ATB, Heimspeicher)
  4. NASA POWER: stündliche Solar- und Wetterdaten

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