Stromspeicher-Inspektion 2024 der HTW erschienen

16 Heimspeichersystemen attestierte die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme eine sehr gute Energieeffizienz. Lediglich drei Geräte konnten aufgrund hoher Umwandlungs- und Stand-by-Verluste nicht überzeugen.

Im Jahr 2023 wurden auf etwa 4 % der deutschen Ein- und Zweifamilienhäuser neue PV-Anlagen installiert. Insgesamt wurden über 675.000 neu errichtete PV-Anlagen mit einer Nennleistung zwischen 2 kW und 20 kW verzeichnet. Dies bedeutete eine Steigerung um mehr als das Doppelte gegenüber dem Vorjahr in diesem Marktsegment. Parallel dazu verzeichnete der Heimspeichermarkt im gleichen Zeitraum ein Wachstum von 150 % auf über 530.000 neu installierte Batteriespeicher. Vier von fünf dieser Speichersysteme wurden mit einem Hybridwechselrichter ausgestattet, welcher sowohl den Solar- als auch den Batteriewechselrichter in einem Gerät vereint.

Markt für PV-Anlagen und Heimspeicher in 2023 mehr als verdoppelt

Im Zuge der Stromspeicher-Inspektion 2024 untersuchten Forscher der HTW Berlin die Labormesswerte von 20 Lithium-Batteriesystemen. Der Heimspeicher pulse neo 6 von Varta zeichnete sich mit einem Batteriewirkungsgrad von 97,8 % als Spitzenreiter aus. Im Vergleich dazu erreichte ein anderer getesteter Batteriespeicher lediglich einen Wirkungsgrad von 87,9 % – fast 10 Prozentpunkte unter dem Bestwert. Ein weiterer Höchstwert wurde vom AC-gekoppelten Heimspeicher pulse neo 6 mit einem Stand-by-Verbrauch von lediglich 2 W erzielt. Im Durchschnitt verbrauchten die 20 getesteten Modelle im Stand-by-Modus 13 W. Im Gegensatz dazu zog der ineffizienteste Wechselrichter im Test bei entladenem Batteriespeicher beträchtliche 64 W aus dem Stromnetz.

Cheyenne Schlüter, Mitautorin der Studie, kommentierte: „Sein gemessener Stand-by-Verbrauch ist damit um den Faktor 10 höher als vom Hersteller auf dem Datenblatt angegeben. Aus Sicht der Verbraucher ist das besonders enttäuschend." Die Forscher identifizierten auch Abweichungen zwischen den Labormesswerten und den Angaben der Hersteller in Bezug auf die Speicherkapazität. Ein vom Hersteller angegebener 15-kWh-Batteriespeicher wies auf dem Prüfstand lediglich eine nutzbare Speicherkapazität von 13,3 kWh auf. Weitere Beispiele für mangelnde Transparenz und Plausibilität der Datenblattangaben wurden ebenfalls in der Studie aufgeführt.

Zum ersten Mal in diesem Jahr vergleicht die Stromspeicher-Inspektion die Umwandlungseffizienz mehrerer Wechselrichter anhand zusätzlicher Labortests des Austrian Institute of Technology (AIT) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bei sehr niedriger Auslastung. Die Bedeutung dieser Tests liegt darin, dass der Stromverbrauch von Haushalten typischerweise in der Nacht und somit über mehrere tausend Stunden im Jahr zwischen 100 W und 300 W liegt. Ein Vergleich verschiedener 10-kW-Wechselrichter bei einer Leistungsabgabe von 200 W zeigt erhebliche Unterschiede auf: Der Hybridwechselrichter Power Storage DC 10.0 von RCT Power ragte mit einem Teillastwirkungsgrad von 92 % heraus, während das Gerät mit der niedrigsten Umwandlungseffizienz im Test lediglich einen Wirkungsgrad von 71 % erreichte.

Wenn dieser weniger effiziente Wechselrichter 200 W an die elektrischen Verbraucher im Haus abgeben soll, muss der Batteriespeicher dementsprechend mit 282 W entladen werden. Dadurch gehen Umwandlungsverluste von 82 W im Wechselrichter verloren. Im Gegensatz dazu sind es bei einem hocheffizienten Wechselrichter nur 17 W. Johannes Weniger, Initiator der Stromspeicher-Inspektion, betont: „Einfach ausgedrückt: Je höher der Wirkungsgrad des Wechselrichters ist, desto größer ist der Nutzen des Batteriespeichers." Die Autoren der Studie empfehlen insbesondere Haushalten mit einem geringen nächtlichen Stromverbrauch, bei der Wahl des Wechselrichters auf hohe Teillastwirkungsgrade zu achten.

Testsieger dreimal so effizient wie das Schlusslicht

Zusätzlich zu Aspekten wie der Umwandlungseffizienz und dem Stand-by-Verbrauch beeinflussen auch die Reaktionszeit und die Präzision der Regelung maßgeblich die Gesamteffizienz von PV-Speichersystemen. Letztere wird im Rahmen der Stromspeicher-Inspektion mithilfe des System Performance Index (SPI) in den Leistungsklassen von 5 kW und 10 kW bewertet. Der SPI eines PV-Speichersystems fasst die Effizienzverluste in einer Kennzahl zusammen und ermöglicht somit einen Vergleich verschiedener Speichersysteme. In diesem Jahr erzielten 16 der 20 getesteten Systeme einen sehr guten SPI.

Die führenden Systemlösungen in beiden Leistungsklassen stammen von RCT Power, Energy Depot, BYD, Fronius und Kostal und bestehen aus Hybridwechselrichtern und Hochvoltbatterien. Die simulationsbasierte Systembewertung mithilfe des SPI ermöglicht es außerdem, die finanziellen Auswirkungen der Effizienzverluste der getesteten Systeme zu ermitteln. Zum Beispiel zeigen die hohen Verluste des ineffizientesten PV-Speichersystems der Studie, dass die theoretisch erzielbaren Kosteneinsparungen um mehr als 270 Euro pro Jahr reduziert werden. Im Vergleich dazu sind die Gesamtverluste des Spitzenreiters von RCT Power dreimal geringer, was zu zusätzlichen jährlichen Einsparungen von rund 180 Euro führt.

Wie autark sind Eigenheime mit PV-Anlage und Batterie wirklich? Dieser Frage ging die Forschungsgruppe der HTW Berlin mit Unterstützung der Unternehmen Eigensonne und Kostal auf Basis der Betriebsdaten von mehr als 100 PV-Speichersystemen nach. Die analysierten Privathaushalte reduzierten ihren jährlichen Strombezug aus dem Netz durch eine PV-Anlage mit Batteriespeicher von durchschnittlich 4900 kWh auf 1500 kWh. „Im Mittel versorgten sich die Eigenheime zu 70 % selbst mit Solarstrom. In neun von zehn Haushalten kann der Batteriespeicher den Autarkiegrad um 18 bis 38 Prozentpunkte steigern.“, bilanziert Lucas Meissner, Mitautor der Stromspeicher-Inspektion 2024.

>> Zur Studie Stromspeicher-Inspektion 2024