Warum die Effizienz von Stromspeichern in der Praxis nicht stimmt

Die Speicherbranche treibt derzeit eine Diskussion um, die wir vor zehn Jahren bereits bei den Wärmepumpen geführt haben. Damals winkten die Hersteller mit ihren Datenblättern: Seht her, wie effizient unsere Wärmepumpen sind! Ihr COP ist rekordverdächtig!

COP steht für Coefficient of Performance: Es ist ein Maschinenwert, der auf dem Prüfstand beim Hersteller ermittelt wird. Weil die Effizienz der Wärmepumpen (Wirkungsgrad) aber sehr stark von ihrem Einbau in das Wärmeversorgungssystem beim Kunden und von der Verarbeitungsqualität der Hydraulik abhängt, ist der COP eines nicht: ein Maß für die tatsächliche Effizienz. 

Wirkungsgrad ermitteln: JAZ statt COP

Dafür hat sich, nach langen Disputen, die Jahresarbeitszahl (JAZ) zum messen des Wirkungsgrades durchgesetzt. Sie wird im Laufe eines Betriebsjahres ermittelt, als Quotient aus genutzter Wärme und zugeführtem elektrischen Strom.

Der COP ist ein Hinweis, dass die Wärmepumpe möglicherweise effizient ist. Dass die Anlagen Ingenieure gute Arbeit geleistet haben. Wirklich die Hose runterlassen müssen die Anbieter aber bei der JAZ. Da zählt nur, was die unerbittlichen Wirkungsgrad Zähler sagen. Was der Installateur letztlich bei seinem Kunden eingebaut hat – und vor allem: wie ordentlich er seinen Job gemacht hat.

Produkttests auf dem Prüfstand

In der Speicherbranche sind wir nun am selben Punkt angekommen. Die Anbieter winken mit ihren Datenblättern, ein Rekord jagt den anderen, so kommt der Markt in Schwung. Daran ist zunächst nichts Verwerfliches, im Gegenteil. Die Speicherbranche ist eine innovative Branche, die das konventionelle Stromversorgungssystem ordentlich durcheinanderwirbelt.

Doch weil der Markt jung ist und viele Kunden zögern, haben Produkttests Hochkonjunktur. Denn die Hersteller wollen sich von der Konkurrenz abheben und versuchen, ihre Systeme über technische Finesse zu verkaufen. Damit können diverse Anbieter Geld anlocken: das Geld der Hersteller, denen sie diese Labortests verkaufen.

Solche Labortests, bei denen die Anbieter für die Prüfung ihrer Geräte zahlen müssen, sind wenig wert. Nur unabhängige Tests, bei denen Prüfer die Geräte verdeckt am Markt einkaufen, haben Bestand.

Denn sie sind frei von seichten Vertragsklauseln, falls die Tests auf dem Prüfstand nicht die Hoffnungen der Hersteller erfüllen. Wir brauchen mehr Prüfungen à la Stiftung Warentest als von Prüffirmen oder Fachportalen, die den Effizienzleitfaden nachrechnen wollen.

Denn darum geht es nur in zweiter Linie. Zunächst gilt es, bei den Kunden Vertrauen aufzubauen. Und die Kunden – private ebenso wie Gewerbekunden – wollen wissen, wie die Speichersysteme in der Praxis laufen, in ihrer praktischen Anwendung. Alle Stromspeicher, die seit einigen Jahren installiert wurden, laufen im Monitoring der Hersteller und der Installateure.

Das ist ein wichtiger Unterschied zur Photovoltaikbranche, wo das Monitoring vor allem am Beginn des Booms noch sehr stiefmütterlich behandelt wurde. Betriebsdaten liegen also vor.

Die Forscher der Berliner Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) haben im vergangenen Jahr vorgeschlagen, den Speicherbetrieb mit einem System-Performance-Index (SPI) zu bewerten. Dieser Vorschlag ist noch nicht 100-prozentig ausgereift, geht aber genau in die richtige Richtung.

Bisher stehen in den Datenblättern der Anbieter viele Werte, die noch gar nicht wirklich definiert sind. „Allein die nutzbare Speicherkapazität ist nicht immer ersichtlich“, nennt Johannes Weniger von der HTW ein Beispiel. „Die Zyklenfestigkeit ist auch nicht in jedem Fall nachvollziehbar.“

Sinkende Effizienz bei Teillast

Auf dem Qualitätstag der Solar- und Speicherbranche Ende Februar bei der DKB Bank in Berlin stellte er die neuesten Ergebnisse von Speichertests vor. Dabei ging es vor allem um Heimspeicher. „Aus den Datenblättern erfahren wir wenig über Stand-by-Verluste oder die Umwandlungseffizienz, die ja von der Leistung abhängt.“

Bei den Stromspeichern hängt die Effizienz ähnlich wie bei den Solar-Wechselrichtern von der tatsächlichen Lade- oder Entladeleistung ab. Maximale Wirkungsgrade bei Volllast – wie im Datenblatt angegeben – nützen nichts, wenn der Speicher die meiste Zeit mit 500 Watt lädt. Je geringer die Leistungen, desto größer in der Regel die Verluste.

Den Netzbezug minimieren

Oder Stand-by: „Wir gehen davon aus, dass die Heimspeicher zwischen 4.000 und 5.000 Stunden im Jahr leer oder fast leer sind“, sagt Weniger. „Dann zieht der Speicher seinen Betriebsstrom aus dem Netz. Schnell kommen 200 Kilowatt Netzbezug zusammen, die der Speicherkunde zahlen muss.“

Nach Auffassung des Wissenschaftlers haben Stromspeicher vor allem diese Aufgabe: den Netzbezug minimieren und die Netzeinspeisung möglichst nicht behindern. Denn noch gibt es eine Einspeisevergütung. Bei einigen Stromspeichern wird aber lieber die Photovoltaikanlage gekappt, als ins Stromnetz einzuspeisen. Auf den Verlusten bleibt der Speicherkunde sitzen. Johannes Weniger bezeichnete in seinem Vortrag sehr anschaulich fünf verschiedene Speichertypen.

Der Wochenendspeicher

Beim Wochenendspeicher ist die Photovoltaikanlage zu klein für die Speicherkapazität. Zudem sind die Lasten unter der Woche zu hoch, der Speicher kann nicht atmen. Erst am Wochenende, wenn der Strombedarf sinkt (etwa im Kleingewerbe), kann der Speicher tatsächlichen einen wirtschaftlichen Dienst erfüllen.

Deshalb ist es wichtig, den Solargenerator und den Speicher genau mit den Lasten abzustimmen. Das ist ähnlich wie bei Wärmepumpen, wo die Wärmequelle und der Wärmebedarf definieren, welches Aggregat geeignet ist.

Die Rampensau

Die Rampensau ist ein Speicher, der Netzeinspeisung verhindert, indem er die Solaranlage für einen gewissen Zeitraum vom Speicher trennt. Damit soll die vorgegebene Einspeisegrenze von 60 Prozent eingehalten werden. Sie ist als zehnminütiger Mittelwert definiert.

Also schalten findige Speicheringenieure ihre Batterie für einige Minuten ab, um die administrative Vorgabe zu erfüllen. Die Einbußen beim Solarertrag bezahlt der Speicherkunde.

Der Nachzügler

Dieser Speichertyp zeichnet sich dadurch aus, dass seine Regelung zu langsam und zu ungenau ist. Die Folge ist der ungewollte Stromaustausch mit dem Netz, weil der Speicher weder Veränderungen in der Stromerzeugung (beim Sonnenstrom) noch bei den Lasten schnell genug nachführen kann.

Der Nachzügler hinkt den Ereignissen in der Hausversorgung und im Solargenerator hinterher, greift bei Defiziten also auf Netzstrom zurück.

Der Pflegefall

Manche Speicher haben sich in den Tests der Hochschule als regelrechte Pflegefälle erwiesen. Sie bestimmen ihren Ladezustand nur ungenau, zudem wird viel Strom verwendet, um die Lithiumzellen zu pflegen. Das mag die Lebensdauer erhöhen, schickt aber unter Umständen die Effizienz in den Keller.

So gibt es Lithiumspeicher, die lebenslang ein Pflegefall sind. Dazu gehört aber auch der Redox-Flow-Speicher, den Weniger geprüft hat. Aufgrund der hohen Temperaturen der (beheizten) Elektrolyte und des Stromaufwandes für die Pumpen sind solche Systeme für die schnell wechselnden Anforderungen von privaten Haushalten oder Gewerbebetrieben in der Regel nicht geeignet.

Was aber zu erwarten war, denn Redox-Flow-Systeme sind sehr träge und benötigen eine sehr genaue Betriebsführung, um effizient zu sein. Das lohnt sich eigentlich nur bei größeren Gewerbebetrieben, die hohe Leistungen und Speicherkapazitäten brauchen – oder in der Industrie.

Dieser Artikel von Heiko Schwarzburger ist zuerst erschienen in: PV 03-2018.

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