Solarstromspeicher werden immer besser

Bereits zum dritten Mal verglich die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin die Effizienz von Solarstromspeichern im Rahmen der Stromspeicher-Inspektion 2020. Viele der 21 untersuchten Systeme schnitten bei dem diesjährigen Speichervergleich sehr gut ab. Erstmals wurden auch größere Batteriesysteme für Anwendungen in Kombination mit einer 10-kWp-PV-Anlage analysiert. Eine neuartige Effizienzklassifizierung macht zudem Systeme unterschiedlicher Größe und Konfiguration vergleichbar.

An der dritten Ausgabe der Stromspeicher- Inspektion haben sich 14 Unternehmen mit Labormessdaten von insgesamt 21 Speichersystemen beteiligt. Neu mit dabei sind auch etablierte Batteriesystemanbieter wie Fronius, GoodWe, IBC Solar und Varta. Die Labortests wurden von unabhängigen Prüfinstituten gemäß den Vorgaben des Effizienzleitfadens für PV-Speichersysteme (Version 2.0) durchgeführt. Erfreulich ist: Immer mehr Hersteller erklären sich bereit, ihre Produkte testen zu lassen und tragen damit zu mehr Transparenz auf dem Speichermarkt bei.

Schwerpunkte der Studie

Schwerpunkte der Studie sind der Vergleich der Systemeigenschaften sowie die simulationsbasierte Bewertung der Batteriesysteme mit dem an der HTW Berlin entwickelten System Performance Index (SPI). In diesem Jahr wurden außerdem neue Effizienzklassen definiert, um die Vergleichbarkeit der Systeme auch bei verschiedenen Anwendungsfällen zu gewährleisten. Erstmals wurden auch Systeme, die für die Verbindung mit einer 10-kWp-PV-Anlage, Wärmepumpe und Elektrofahrzeug geeignet sind, bewertet. Eine Analyse des deutschen Speichermarkts auf Basis der im Marktstammdatenregister registrierten PV-Speichersysteme sowie Antworten auf häufig gestellte Fragen zur Speichereffizienz runden die Studie ab.

Neuer Referenzfall

Die Stromspeicher-Inspektion 2020 wird der zunehmenden Bedeutung der Kombination von größer dimensionierten PV-Speichersystemen mit Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen im Zuge der Sektorenkopplung gerecht. Während in den vorigen Jahren lediglich Produkte bewertet wurden, die für die Kopplung mit einer 5-kWp-PV-Anlage geeignet sind, so wurden in diesem Jahr zusätzlich größere Batteriesysteme für die Kombination mit einem 10-kWp-PV-Generator untersucht. Diese beiden sogenannten Referenzfälle, die die Rahmenbedingungen für die Effizienzanalyse mit dem SPI vorgeben, unterscheiden sich nicht nur in der Nennleistung der PV-Anlage. Auch die der Simulation zugrunde liegenden Lastprofile sind verschieden: als zusätzliche Verbraucher verdoppeln eine Wärmepumpe und ein Elektroauto den jährlichen Haushaltsstromverbrauch beim 2. Referenzfall von ca. 5000 kWh auf knapp 10 000 kWh. Je nach Dimensionierung der analysierten Systeme wurde die Effizienz für den 1. oder 2. Referenzfall oder sogar für beide Referenzfälle untersucht und analog für jedes System der SPI (5 kWp) oder der SPI (10 kWp) berechnet. Wichtig zu wissen ist: Aufgrund der unterschiedlichen Rahmenbedingungen sind SPI (5 kWp) und SPI (10 kWp) nicht vergleichbar.

Effizienzen durch die Bank gut

Um unterschiedlich dimensionierte Systeme dennoch vergleichen zu können, wurde in der Studie eine neuartige Effizienzklassifizierung für PV-Speichersysteme vorgestellt. Die Einteilung der Effizienzklassen basiert auf den Ergebnissen der Stromspeicher-Inspektionen 2018 und 2019 sowie auf weiteren Systemanalysen. Zwei Systeme von Fronius und RCT Power erreichen die höchste Effizienzklasse A und gehen als Spitzenreiter aus der Untersuchung hervor. 15 weitere Systeme schneiden ebenfalls sehr gut ab und können den Effizienzklassen B und C zugeordnet werden. In Effizienzklasse G fällt lediglich ein System, das vor allem aufgrund seiner hohen Umwandlungsverluste mit hohen Effizienzeinbußen verbunden ist. Im Vergleich zu den Analysen in den Vorjahren wird deutlich, dass viele Hersteller die Effizienz ihrer Produkte verbessern konnten.

Blick auf die Ergebnisse

Auch die diesjährigen Bestwerte mehrerer neuer Systeme in wichtigen Effizienz- Kategorien weisen darauf hin, dass die Systemeffizienz in der Produktentwicklung zunehmend an Relevanz gewinnt. Das System Varta pulse 6 überzeugt bspw. mit einem hohen Batteriewirkungsgrad von 98 % und mit einem Standby-Verbrauch von gerade einmal 2 W. Die Systeme von RCT Power punkten nicht nur mit sehr geringen Einschwingzeiten der Systemregelung, sondern auch mit dem höchsten SPI (5 kWp) von 92,6 %. Die höchsten Umwandlungswirkungsgrade erreicht der Wechselrichter Fronius Symo GEN24 10.0 Plus, der in Kombination mit dem Batteriespeicher BYD Battery- Box H11.5 den höchsten SPI (10 kWp) von 94 % erzielt. Hohe Umwandlungswirkungsgrade sind demnach entscheidend für die Gesamtsystemeffizienz. Wie wichtig die Umwandlungseffizienz der Solarstromspeicher ist, macht folgendes Beispiel deutlich: In einem weniger effizienten getesteten System gehen aufgrund hoher Umwandlungsverluste pro Jahr fast 1100 kWh verloren, 600 kWh mehr als beim Testsieger von Fronius. Hinzu kommt, dass weniger solare Überschüsse in das Stromnetz eingespeist werden, je größer die Umwandlungsverluste sind. Zudem muss mehr Energie aus dem Netz zur Versorgung der elektrischen Verbraucher bezogen werden. Beides geht zu Lasten der Wirtschaftlichkeit der Stromspeicher.

Zubauhürde: EEG-Umlage auf den Eigenverbrauch

Bei der Analyse des deutschen Speichermarkts auf Basis der Daten aus dem Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur zeigt sich, dass sich der Trend hin zu größeren Speichersystemen in Wohngebäuden fortsetzt. Die mittlere Speicherkapazität der im Jahr 2019 installierten und im Marktstammdatenregister aufgeführten Batteriesysteme liegt demnach bei 8 kWh. Die Studie verdeutlicht zudem den negativen Einfluss der regulatorischen Rahmenbedingungen auf den PV-Zubau in Deutschland: Gerade einmal 6 % der PV-Anlagen mit einer Nennleistung kleiner 20 kWp, die 2019 in Betrieb genommen wurden, befinden sich im Leistungsbereich oberhalb von 10 kWp. Das kommt daher, dass die EEG-Umlage bei PV-Anlagen größer 10 kWp anteilig auf den direkt verbrauchten Solarstrom aufgeschlagen wird und so den Zubau von PV-Anlagen zwischen 10 kWp und 20 kWp faktisch zum Erliegen bringt. Damit auch größere PV-Anlagen und Speichersysteme den dringend erforderlichen Ausbau der Solarenergie in Deutschland voranbringen können, muss die Bundesregierung daher die Handbremse beim Klimaschutz lösen.

Danksagung

Die Stromspeicher-Inspektion 2020 wurde im Projekt „EffiBat“ von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert. 14 Systemanbieter haben die Untersuchung mit Messdaten von unabhängigen Prüflaboren unterstützt; darunter BYD, Energy Depot, Fenecon, Fronius, GoodWe, IBC Solar, Kaco, Kostal, LG Chem, RCT Power, Siemens, SMA und Varta.

Link zur Studie

Die Stromspeicher-Inspektion 2020 steht kostenfrei unter folgendem Link bereit: www.stromspeicher-inspektion.de

Autoren: Selina Maier, Johannes Weniger, Nico Orth und Prof. Dr. Volker Quaschning forschen an der Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin zur effizienten Speicherung von Solarstrom. Mehr unter: pvspeicher.htw-berlin.de

Bilder: HTW Berlin