Heimspeicher

Heimspeicher besitzen ein enormes, noch weitgehend ungehobenes Potenzial für die Energiewende. Sie können nicht nur zur Erhöhung des Eigenverbrauchs von selbst erzeugtem Strom beitragen, sondern auch als Haushaltspuffer dienen. Haushalte werden so zu einem realistischen und mengenmäßig bedeutsamen Ansatzpunkt für netzdienliches Lastmanagement.


Relevanz dieses Anwendungsfeldes

Die Förderung dezentraler Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zielt seit einigen Jahren darauf, den Eigenverbrauch gegenüber der Einspeisung ins Verteilnetz zu stärken. Heimspeicher ermöglichen es, den Eigenverbrauch deutlich zu erhöhen, indem sie als Puffer zwischen Stromerzeugung und -verbrauch vermitteln. So können sie bei Photovoltaik (PV)-Anlagen wie auch z. B. bei wärmegeführten Blockheizkraftwerken (BHKW) nicht nur die Energieeffizienz, sondern auch die Wirtschaftlichkeit steigern.

Referenzen

Das Potenzial von Heimspeichern ist indes erheblich größer, aus gesellschaftlicher Perspektive (Energiewende) ebenso wie aus Sicht privater Haushalte. Denn Heimspeicher könnten sich als Schlüsselelement erweisen, um das immense Lastverschiebungspotenzial privater Haushalte zu heben: 2018 verbrauchten diese in Deutschland 129 TWh Strom, das entspricht mehr als 25 % des gesamten Stromverbrauchs.1

Heimspeicher können hierbei als Puffer eingesetzt werden, die zwischen dem Haushalt als Ganzem und dem Stromverteilnetz vermitteln – unabhängig von einer eventuell vorhandenen eigenen Stromerzeugung. Dadurch bleibt das Lastmanagement-Potenzial von Haushalten nicht auf einzelne „intelligente" Haushaltsgeräte beschränkt. Stattdessen umfasst es eine Speicherkapazität, die sich am Stromverbrauch des gesamten Haushalts orientiert. Haushaltspuffer könnten so zu einem zentralen Ansatzpunkt für netzdienliches Lastmanagement auf der Verbraucherseite (demand side management) avancieren.

1 Umweltbundesamt (UBA) (2020): Entwicklung des Stromverbrauchs nach Sektoren.
Link ↗ (Zugriff am 15.01.2021).


Einsatz von Batteriespeichern

Die Batterie wird in einem Heimspeichersystem zwischen dem Hausanschluss (zum Verteilnetz) und der Unterverteilung (zum Hausnetz) verortet. In ihr kann elektrische Energie aus dem Überschuss der eigenen Erzeugung oder aber zur Entlastung des Verteilnetzes „bevorratet" werden.
Wird ein Heimspeicher zur Erhöhung des Eigenverbrauchs selbst erzeugten Stroms eingesetzt, richtet sich die Dimensionierung der Batterie primär nach der Größe der installierten PV-Anlage (bzw. des BHKW) sowie nach dem Verbrauchsverhalten des Haushalts. Üblich sind Kapazitäten zwischen 5 und 10 kWh. Werden Heimspeicher hingegen als Haushaltspuffer eingesetzt, ist der Haushaltsverbrauch einschließlich etwaiger Verbraucher mit hohen Lasten (z. B. Elektromobilität, Sauna etc.) maßgeblich.


Performance-Anforderungen

Wegen ihres Standorts in Wohngebäuden werden hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit von Heimspeicher-Batterien gestellt. In der Frühzeit der Heimspeichernutzung machten Fälle von Batteriebränden Schlagzeilen. Fortschrittlichere Technologien ermöglichen es, dieses Risiko nahezu auszuschließen.

Für Hausbesitzer ist zudem die Investitionssicherheit von entscheidender Bedeutung: Die Anschaffung einer PV-Anlage oder eines BHKW wie auch die Integration eines Batteriespeichers in die Elektrizitätsversorgung des Haushalts sind auf Jahrzehnte angelegte Vorhaben. Die Performance der verwendeten Batterie muss entsprechend über einen langen Zeitraum gewährleistet sein – vergleichbar etwa mit der Investition in einen neuen Dachstuhl. Dies gilt insbesondere dann, wenn Heimspeicherbatterien nicht als bloße Solarspeicher, sondern als Haushaltspuffer dienen. In dieser Funktion sind sie mit höheren Ansprüchen an ihre Zyklenfestigkeit konfrontiert: Es ist gerade der intensive Gebrauch des Speichers zur Lastverschiebung, die in diesem Nutzungskonzept angestrebt wird.

Gesellschaftlich relevant sind Heimspeicher vor allem zur Erreichung der mit der Energiewende angestrebten Ziele einer umweltverträglichen und geopolitisch sicheren Energieversorgung. Damit kommt auch der Ressourceneffizienz der verwendeten Batterien eine zentrale Rolle zu: Diese können nur dann glaubhaft zur Energiewende beitragen, wenn ihre Produktion selbst hohen Umwelt- und Ressourcenstandards genügt.


Marktausblick

Der Zubau an PV-Anlagen in Deutschland hat, nach einer Phase geringen Wachstums, in den letzten Jahren wieder zugenommen.2 Die installierte Leistung betrug Ende 2019 rund 49 GW aus 1,8 Millionen Anlagen. Insgesamt wurden 46,5 TWh Strom produziert; das entsprach 8,2 % des Bruttostromverbrauchs. Hauseigentümer erwerben in der Regel Anlagen der Leistungsklasse unter 10 kWp und haben damit einen Anteil von knapp 15 % an der gesamten installierten Leistung.3
Der Heimspeichermarkt wächst rasant. Nach einem starken Anstieg um 37.500 auf rund 96.000 im Jahr 2017 verdoppelte sich die Anzahl installierter Heimspeicher bis Ende 2019 auf 206.000 Stück.4 Obwohl die meisten Heimspeicher mit einer PV-Anlage verbunden sind, ist erst ein Bruchteil der PV-Anlagen mit einem Speicher ausgestattet.5

Das Potenzial für die Nutzung von Heimspeichern als Haushaltspuffer ist ungleich größer. In Deutschland existieren über 19 Millionen Wohngebäude6 mit über 41 Millionen Wohnungen7. Bei einer üblichen Speicherdimensionierung von 5-10 KWh pro Anlage ergibt sich allein auf nationaler Ebene ein rechnerisches Potenzial von 94 bis 187 GWh für Heimspeicher.

 

2 Strom-Report (2020): Photovoltaik in Deutschland.
Link ↗ (Zugriff am 15.01.2021).

3 Wirth, Harry (2020): Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland. Fraunhofer ISE.
Link ↗ (Zugriff am 15.01.2021).

4 EUPD Research (2020): Ende 2019 sind gut 200.000 Heimspeicher in Deutschland installiert: sonnen und BYD als führende Anbieter.
Link ↗ (Zugriff am 18.01.2021).

5 Figgener, Jan; Stenzel, Peter et al. (2020): The development of stationary battery storage systems in Germany – A market review. Journal of Energy Storage, Vol. 29.
Link ↗ (Zugriff am 18.01.2021).

6 Destatis (2020a): Gebäude und Wohnungen.
Link ↗ (Zugriff am 15.01.2021).

7 Destatis (2020b): Bevölkerung – Haushalte und Familien.
Link ↗ (Zugriff am 15.01.2021).