Ratgeber zu Solarbatterien: Lohnen sie sich? (Juni 2023)

Mit Solarmodulen können Sie im Laufe ihrer Lebensdauer Tausende von Dollar an Stromrechnungen einsparen, aber Ihre Module erzeugen nur bei Tageslicht Strom. Solarbatterien beseitigen diese Einschränkung und bieten ein Energiespeichersystem, auf das Sie sich an bewölkten Tagen und in der Nacht verlassen können.

Eigenständige Solarmodule sind eine ausgezeichnete Investition, aber eine Batteriebank verbessert ihre Funktionalität. In diesem Artikel behandeln wir vom Guides Home Team alles, was Sie über Solarbatterien wissen müssen, einschließlich der verschiedenen Typen und ihrer Funktionsweise, der Kosten und der Auswahl einer Batterie für Ihr Solarsystem.

Eine Solarbatterie ist ein Gerät, das elektrische Ladung in chemischer Form speichert. Sie können diese Energie jederzeit nutzen, auch wenn Ihre Solarmodule keinen Strom erzeugen. Obwohl die mit Solarmodulen gekoppelten Batterie-Backup-Systeme oft als Solarbatterien bezeichnet werden, können sie Ladung aus jeder Stromquelle speichern. Dies bedeutet, dass Sie eine Batterie mit Netzstrom aufladen können, wenn die Produktivität der Solarmodule gering ist, oder Sie können andere erneuerbare Quellen wie Windkraftanlagen nutzen.

Es gibt verschiedene Arten von Batteriechemien, jede mit Vor- und Nachteilen. Einige Batterietypen eignen sich für Anwendungen, bei denen Sie in kurzer Zeit eine große Energiemenge benötigen, während andere am besten funktionieren, wenn Sie über einen längeren Zeitraum eine konstante Leistung benötigen. Einige gängige Chemikalien, die in Solarbatterien verwendet werden, sind Blei-Säure, Lithium-Ionen, Nickel-Cadmium und Redox-Flow.

Beim Vergleich von Solarbatterien sollten Sie sowohl die Nennleistung (Kilowatt oder kW) als auch die Energiespeicherkapazität (Kilowattstunden oder kWh) berücksichtigen. Die Nennleistung gibt Auskunft über die elektrische Gesamtlast, die Sie an eine Batterie anschließen können, während die Speicherkapazität angibt, wie viel Strom eine Batterie aufnehmen kann. Wenn eine Solarbatterie beispielsweise eine Nennleistung von 5 kW und eine Speicherkapazität von 10 kWh hat, können Sie davon ausgehen:

Es ist wichtig zu beachten, dass die Nennleistung von Solarmodulen und Batteriespeichersystemen nicht identisch ist. Sie könnten beispielsweise über eine 10-kW-Heimsolaranlage mit einer Batterie mit einer Nennleistung von 5 kW und einer 12-kWh-Speicherbank verfügen.

Nach Angaben des US-amerikanischen Amtes für Energieeffizienz und erneuerbare Energien können Sie je nach Größe und anderen Faktoren wie Ihrem Standort mit etwa 25.000 bis 35.000 US-Dollar für ein Solarsystem und eine Batterie rechnen. In der Regel ist es günstiger (und einfacher), sowohl Ihre Module als auch die Batterie gleichzeitig zu installieren – eine Batterie allein kann etwa 12.000 bis 22.000 US-Dollar kosten, wenn Sie sich nach der Installation von Solarmodulen für den Kauf von Speicher entscheiden.

In Bezug auf die Leistung gelten Lithium-Ionen-Akkus als die beste Option für Heimanwendungen, bei denen ein tägliches Laden und Entladen erforderlich ist.

Dank des im August 2022 verabschiedeten Inflation Reduction Act haben Solarbatterien Anspruch auf eine Bundessteuergutschrift von 30 %. Dabei handelt es sich um eine Gutschrift, die Sie für das Jahr, in dem Sie Ihre Solaranlage kaufen, auf Ihre Bundeseinkommenssteuern geltend machen können. So können Sie beispielsweise 3.000 US-Dollar als Steuerabzug geltend machen, wenn Sie eine Einheit im Wert von 10.000 US-Dollar kaufen. Während Sie die Gutschrift nur einmal in Anspruch nehmen können, können Sie sie auf das nächste Jahr übertragen, wenn die von Ihnen geschuldeten Steuern geringer sind als Ihr Gutschriftsbetrag.

In der folgenden Tabelle sind die Hauptmerkmale von vier gängigen Arten von Solarbatterien sowie die jeweiligen durchschnittlichen Kosten für den Einsatz in Wohngebieten aufgeführt.

Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) veröffentlicht regelmäßig Berichte mit den neuesten Kostendaten für Solar- und Batteriesysteme in Wohn-, Gewerbe- und Netzprojekten. Das Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) führt eine ähnliche Datenbank, die mehrere Batterietechnologien in Megawatt-Anwendungen (größer als 1.000 kW) abdeckt.

Alle Solarbatterien haben die gleiche Grundfunktion, jeder Typ ist jedoch für unterschiedliche Anwendungen geeignet. Ihre Solarbatterie bietet eine höhere Zuverlässigkeit und Kapitalrendite, wenn ihre Chemie für die jeweilige Anwendung geeignet ist.

Beispielsweise unterliegen manche Stromverbraucher zu bestimmten Tageszeiten höheren kWh-Preisen oder bei plötzlichen Verbrauchsspitzen zusätzliche Gebühren. In diesem Fall benötigen Sie eine Batteriebank, die in kurzer Zeit große Strommengen liefern kann. Für diese Aufgabe eignen sich Lithium-Ionen-Batterien, nicht jedoch Redox-Flow-Batterien.

Unabhängig vom Batterietyp müssen Sie auch die Entladungstiefe (DoD) berücksichtigen, die die nutzbare Kapazität einer Batterie angibt. Die Lebensdauer einer Batterie kann sich bei Überschreitung des DoD drastisch verkürzen oder sogar bleibende Schäden verursachen. Beispielsweise ist die Nutzung von 70 % der gespeicherten Energie bei einer Solarbatterie, die für 80 % DoD ausgelegt ist, akzeptabel, bei einer 50 % DoD-Batterie jedoch nicht.

Blei-Säure-Batterien sind eine etablierte Technologie, die häufig in netzunabhängigen Solarenergiesystemen an abgelegenen Standorten eingesetzt wird. Blei-Säure-Batterien sind erschwinglich und verfügen aufgrund ihrer Beliebtheit über eine gut ausgebaute Lieferkette, sodass Sie problemlos Anbieter und technischen Support finden können.

Trotz ihrer geringen Kosten weisen Blei-Säure-Batterien einige technische Einschränkungen auf, die Sie berücksichtigen sollten:

Eine absorbierte Glasmatten- oder AGM-Batterie ist eine verbesserte Version der herkömmlichen Blei-Säure-Batterie. Sie können schneller aufgeladen werden und sind gleichzeitig auslaufsicher und langlebiger. Sie können auch AGM-Deep-Cycle-Batterien finden, die für 80 % DoD ausgelegt sind.

Die Verwendung von Blei-Säure-Batterien zusammen mit Solarmodulen erfordert, dass Laderegler einen geeigneten Ladestrom aufrechterhalten. Diese Batterien sollten nicht direkt an Ihre Solaranlage angeschlossen werden, da Ihr System sonst durch übermäßigen Strom beschädigt werden könnte.

Lithium-Ionen-Batterien erfreuen sich in den letzten Jahren großer Beliebtheit, da sie Synergien mit Solarmodulen und Windkraftanlagen erzielen können. Beispielsweise sind Tesla Powerwall und Enphase IQ zwei Arten von Lithium-Ionen-Batterien, die häufig in Solaranwendungen für Privathaushalte verwendet werden. Sie finden auch kleinere Lithiumbatterien von Marken wie Renogy und WindyNation, die tragbar sind und sich besser für DIY-Solarprojekte eignen.

Lithiumeisenphosphat- oder LFP-Batterien sind eine Unterart der Lithiumbatterien, die sich durch eine überlegene Lebensdauer auszeichnen. Die besten LFP-Batterien bieten eine Lebensdauer von über 4.000 Zyklen bei 80 % DoD, was bedeutet, dass sie bei einem täglichen Ladezyklus über 10 Jahre halten können. Damit sind LFP-Batterien die ideale Ergänzung zu Solaranlagen. Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien, die separate Laderegler benötigen, verfügen viele der im Handel erhältlichen Lithium-Batteriemodelle über integrierte Ladegeräte und Steuerungen.

Der Hauptnachteil von Lithium-Ionen-Batterien ist der hohe Preis, aber das könnte sich in naher Zukunft ändern – das US-Energieministerium strebt eine Senkung der Energiespeicherkosten um 90 % bis 2030 an. Bei Lithiumbatterien kann es auch zu einem Phänomen kommen, das thermisches Durchgehen genannt wird bei hohen Temperaturen verwendet werden, was dazu führt, dass sie Feuer fangen. Sie können ein thermisches Durchgehen verhindern, indem Sie sicherstellen, dass Ihre Batterien von hoher Qualität sind und von qualifizierten Elektrikern installiert werden.

Nickel-Cadmium-Batterien zeichnen sich durch Langlebigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und einfache Wartung aus. Dank dieser Leistungsmerkmale erfreuen sich Nickel-Cadmium-Batterien großer Beliebtheit in Industrie- und Versorgungsanwendungen. Leider ist Cadmium für den Menschen hochgiftig, weshalb Nickel-Cadmium-Batterien in Privathaushalten nicht zu empfehlen sind.

Flow-Batterien speichern Energie, indem sie positive und negative elektrische Ladungen in chemischen Lösungen trennen, die in separaten Tanks gespeichert werden. Wenn diese beiden Lösungen interagieren, kommt es zu einer Reduktions-Oxidations-Reaktion (Redox) und die Batterie setzt Energie frei. Aus diesem Grund wird diese Batterietechnologie auch als „Redox-Flow“ bezeichnet.

Der Hauptnachteil von Redox-Flow-Batterien ist ihr Platzbedarf und sie sind für Kleinprojekte nicht wirtschaftlich. Selbst ein kleines Redox-Flow-Batteriesystem kann die Größe eines Schiffscontainers haben, daher ist die Verwendung von Flow-Batterien in Solarsystemen für Privathaushalte nicht sinnvoll.

Der erste Schritt bei der Auswahl einer Solarbatterie besteht darin, Ihren Energiebedarf zu verstehen. Nach Angaben der US Energy Information Administration betrug der durchschnittliche jährliche Stromverbrauch eines US-Bürgers im Jahr 2021 10.632 kWh, was einem Durchschnitt von etwa 886 kWh pro Monat entspricht. Wenn Sie Ihren durchschnittlichen Energieverbrauch kennen, können Sie wichtige Faktoren wie die ideale Batteriekapazität oder die Menge an Energie, die eine Batterie speichern kann, besser bestimmen.

Für Heimsolaranlagen werden Lithium-Ionen-Batterien empfohlen, da sie aufgrund ihrer langen Lebensdauer für einen täglichen Ladezyklus geeignet sind. Blei-Säure-Batterien eignen sich jedoch als gelegentlich genutzte Notstromsysteme oder als Teil eines netzunabhängigen Systems.

Heimbatterien können danach klassifiziert werden, wie sie mit Solarmodulen interagieren:

Sie können DC-gekoppelte Batterien nur verwenden, wenn Sie über einen Hybrid-Wechselrichter verfügen, der für die gleichzeitige Verwaltung von Solarmodulen und Energiespeicher ausgelegt ist. Wenn Ihre Solarmodule über einen herkömmlichen Wechselrichter verfügen, der die Energiespeicherung nicht bewältigen kann, benötigen Sie eine AC-gekoppelte Batterie mit einem speziellen Wechselrichter.

Wenn Sie beabsichtigen, Ihre Batterie als Notstromquelle zu verwenden, überprüfen Sie deren Spezifikationen, um sicherzustellen, dass sie netzunabhängig betrieben werden kann. Nicht alle Solarbatterien sind für den Einsatz bei Stromausfällen ausgelegt und viele Modelle können nur betrieben werden, wenn sie mit dem Netz synchronisiert sind.

Generell lohnt sich der Einbau einer Solarbatterie dann, wenn damit höhere Einsparungen als die Betriebskosten erzielt werden können. Eine Heimbatterie kann die Kosten eines Solarpanelsystems um über 10.000 US-Dollar erhöhen, aber es gibt mehrere Szenarien, in denen Sie die Vorteile der Energiespeicherung nutzen können, darunter:

Bei Stromausfällen oder suboptimalen Bedingungen können Sie Solarmodule aufgrund ihrer schwankenden Leistung nicht allein als Notstromquelle verwenden, aber eine geladene Batterie kann Ihre Geräte am Laufen halten. Und wenn das örtliche Elektrizitätswerk zu bestimmten Zeiten höhere Tarife verlangt, können Sie Kosten vermeiden, indem Sie auf eine Solarbatterie umsteigen.

Eine Solarbatterie ist auch dann sinnvoll, wenn Ihr örtlicher Energieversorger kein Net Metering anbietet. Für die Einspeisung überschüssigen Solarstroms ins Netz erhalten Sie zwar keine Gutschrift, aber mit einer Batterie können Sie diese zusätzliche Energie trotzdem nutzen. Finanziell ist dies jedoch nur dann sinnvoll, wenn die Batteriebetriebskosten geringer sind als die Kosten, die Sie für die normale Nutzung des Netzes in der Nacht zahlen würden.

Beachten Sie, dass die Steuergutschrift von 30 % nicht nur für Solarmodule, sondern auch für Heimbatterien gilt. Diese Steuergutschrift kann mit allen Solaranreizen kombiniert werden, die von Kommunalverwaltungen und Versorgungsunternehmen angeboten werden. Die finanzielle Rendite eines Solarbatteriesystems erhöht sich, wenn Sie Anreize aus mehreren Programmen kombinieren.

Lithium-Ionen-Batterien gelten als die beste Option für Heim-Solarstromanlagen, da sie selbst bei einem täglichen Ladezyklus eine lange Lebensdauer erreichen können.

Solarbatterien sind teuer, aber in mehreren Anwendungen nützlich. Im Folgenden sind einige Fälle aufgeführt, in denen die Speicherung von Solarbatterien für private Nutzer finanziell sinnvoll sein kann:

Die Argumente für die Installation einer Solarbatterie werden auch verbessert, wenn Sie Anreizprogramme der lokalen Regierung oder Ihres Versorgungsunternehmens berücksichtigen. Die USA gewähren eine Steuergutschrift von 30 % für Heimbatteriesysteme mit einer Energiespeicherkapazität von mindestens 3 kWh. Abhängig von Ihrem Wohnort können Sie auch lokale Anreize nutzen, um Ihre Gesamtkosten zu senken.

Der Preis variiert je nach Marke und Modell, der Durchschnittspreis liegt jedoch bei etwa 800 bis 1.000 US-Dollar pro kWh Batteriekapazität. Die Tesla Powerwall hat beispielsweise eine Energiespeicherkapazität von 13,5 kWh und wird für rund 11.500 US-Dollar verkauft.

Solarbatterien haben wie jede Technologie für erneuerbare Energien Vor- und Nachteile. Zu den Haupteinschränkungen von Solarbatterien gehören:

Die Haltbarkeit sollte kein Problem sein, wenn Sie eine hochwertige Batterie verwenden, die von Solarprofis installiert wurde. Auf die besten Solarbatterien gibt es mittlerweile eine Produktgarantie von 10 Jahren.

Leonardo David ist Elektromechanik-Ingenieur, MBA, Energieberater und technischer Redakteur. Seine Beratungserfahrung im Bereich Energieeffizienz und Solarenergie umfasst Branchen wie Banken, Textilherstellung, Kunststoffverarbeitung, Pharmazie, Bildung, Lebensmittelverarbeitung, Immobilien und Einzelhandel. Seit 2015 schreibt er außerdem Artikel zu Energie- und Ingenieurthemen.

Tori Addison ist ein Redakteur, der seit über fünf Jahren in der digitalen Marketingbranche tätig ist. Ihre Erfahrung umfasst Kommunikations- und Marketingarbeit im gemeinnützigen, staatlichen und akademischen Bereich. Von Beruf Journalistin, begann sie ihre Karriere als Berichterstattung über Politik und Nachrichten im New Yorker Hudson Valley. Ihre Arbeit umfasste die Berichterstattung über lokale und staatliche Haushalte, Bundesfinanzvorschriften und Gesundheitsgesetze.