In der Energiewende spielen kleine Heimspeicher eine entscheidende Rolle, die bisher jedoch noch nicht vollständig ausgeschöpft wird. Das Problem: Kleine Batteriespeicher für Balkonkraftwerke oder Heimanlagen stehen zu oft ungenutzt herum. Dieser Artikel untersucht die technischen Möglichkeiten, wie kleine Speicher netzdienlich eingesetzt werden können, welche Einsparungen möglich sind und welche regulatorischen Hürden überwunden werden müssen.
Das Grundproblem: Ungenutzte Speicherkapazität
Die aktuelle Situation ist ernüchternd: Heimspeicher mit einer Kapazität von etwa 2 Kilowattstunden (kWh) stehen die meiste Zeit ungenutzt herum. Besonders im Winter sind diese Speicher über 90% der Zeit nahezu leer, aber selbst im Sommer beträgt die Leerlaufzeit immer noch 60-70%.
Diese Verschwendung von Ressourcen ist für unser Stromnetz problematisch, denn gerade jetzt werden dringend Speicherkapazitäten benötigt, um die Schwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen.
Dynamische Stromtarife: Erste Schritte zur Netzdienlichkeit
Ein wichtiger Lösungsansatz sind dynamische Stromtarife, die stündlich unterschiedliche Preise anbieten und sich am Börsenstrompreis orientieren. Mit diesen dynamischen Tarifen können Speicher bereits heute optimiert werden:
- Bei niedrigen Preisen (typischerweise mittags) den Akku laden
- Bei hohen Preisen (typischerweise morgens/abends) den gespeicherten Strom nutzen
Die Grundidee ist einfach: Lade den Speicher, wenn der Strom günstig ist, und nutze den gespeicherten Strom, wenn er teuer ist.
Die Probleme mit dynamischen Tarifen
Allerdings gibt es bei der aktuellen Umsetzung zwei wesentliche Probleme:
- Ladeverluste: Beim Laden und Entladen gehen etwa 20% der Energie verloren. Bei einem Strompreis von 30 Cent/kWh entstehen so effektive Kosten von 36 Cent/kWh für den gespeicherten Strom. Damit sich die Nutzung des Speichers lohnt, muss der Strompreis in Hochpreiszeiten deutlich über diesem Wert liegen.
- Eingeschränkte lokale Netzdienlichkeit: Der Strompreis gilt für ganz Deutschland und spiegelt nicht wider, wann das lokale Stromnetz überlastet ist. Ein lokaler Strompreis für jede Stadt oder Region ist im aktuellen europaweiten Strommarkt nicht umsetzbar.
Die Lösung: Variable Netzentgelte
Eine vielversprechende Lösung sind variable Netzentgelte, die bereits für Wärmepumpen und E-Autos existieren. Diese Netzentgelte richten sich nach der tatsächlichen Netzbelastung und werden vom lokalen Netzbetreiber festgelegt, sind also deutlich besser für die lokale Netzdienlichkeit geeignet.
Der Vorteil: Wenn Sie Ihren Speicher zur richtigen Zeit laden, zahlen Sie nicht nur weniger für den Strom, sondern sparen auch bei den Netzentgelten. Das macht den Betrieb eines kleinen Heimspeichers deutlich wirtschaftlicher.
Beispiel: Einsparungen durch variable Netzentgelte
Bei niedrigen Strompreisen (z.B. 24 Cent/kWh) können variable Netzentgelte den Preis auf etwa 16 Cent/kWh senken. Dies macht das Laden des Speichers trotz der 20% Ladeverluste wirtschaftlich sinnvoll.
| Szenario | Strompreis in Niedriglastzeiten | Effektiver Preis nach Ladeverlusten | Wirtschaftlich sinnvoll ab |
|---|---|---|---|
| Ohne variable Netzentgelte | 24 Cent/kWh | 28,8 Cent/kWh | > 30 Cent/kWh |
| Mit variablen Netzentgelten | 16 Cent/kWh | 19,2 Cent/kWh | > 20 Cent/kWh |
Konkrete Einsparungen: Simulation mit realen Daten
Um die möglichen Einsparungen zu quantifizieren, wurden Simulationen mit realen Strompreisen aus 2024, meteorologischen Daten und einer vollständigen Balkonkraftwerk-Simulation durchgeführt.
Die Ergebnisse sind beeindruckend:
Fallbeispiel 1: Vierköpfige Familie (4000 kWh Jahresverbrauch, 4 kWh Speicher)
- Ersparnis durch Balkonkraftwerk mit Akku: Grundersparnis
- Zusätzliche Ersparnis durch netzdienlichen Betrieb: 175 € pro Jahr
Fallbeispiel 2: Kleiner Haushalt (2000 kWh Jahresverbrauch, 2 kWh Speicher)
- Ersparnis durch Balkonkraftwerk mit Akku: Grundersparnis
- Zusätzliche Ersparnis durch netzdienlichen Betrieb: 70 € pro Jahr
Weitere wichtige Voraussetzungen für netzdienliche Speicher
Für eine erfolgreiche Integration netzdienlicher Heimspeicher sind neben variablen Netzentgelten noch weitere Verbesserungen nötig:
1. Entbürokratisierung der Speicheranmeldung
Aktuell müssen kleine Heimspeicher ähnlich kompliziert angemeldet werden wie große PV-Speicher, teilweise mit Elektrikerbesuch und administrativem Aufwand. Eine Vereinfachung des Anmeldeverfahrens für kleine Speicher (2-4 kWh) mit maximal 800 Watt Einspeiseleistung wäre dringend nötig.
2. Transparenz-API für Preisdaten
Für einen vollautomatischen Betrieb müssen Heimspeicher die stündlich wechselnden Strompreise und Netzentgelte abrufen können. Aktuell gibt es:
- Die Plattform smart.de der Bundesnetzagentur (nur für Strompreise, nicht für Netzentgelte)
- Herstellerspezifische Lösungen für bestimmte Stromanbieter
Benötigt wird eine offene, standardisierte API, die alle relevanten Daten bereitstellt und von verschiedenen Geräten und Energiemanagementsystemen genutzt werden kann.
3. Smart Meter Light für einfache Verbrauchsmessung
Damit ein Heimspeicher optimal arbeiten kann, muss er wissen, wie viel Strom aktuell verbraucht oder ins Netz eingespeist wird. Die aktuelle Situation ist problematisch:
- Der Smart Meter Rollout ist langsam und für kleine Haushalte zu teuer und überdimensioniert
- Die Daten werden sekundlich erfasst, können aber nur alle 15 Minuten abgerufen werden
- Hersteller von Balkonkraftwerk-Akkus bauen daher zusätzliche Energy Meter ein, was einen Elektrikerbesuch erfordert
Benötigt werden:
- Open-Source-Software, die die vorhandene HAN-Schnittstelle des Smart Meters nutzbar macht
- Anerkennung der Infrarotschnittstelle moderner Stromzähler für die Abrechnung dynamischer Tarife
| Schnittstelle | Vorteile | Nachteile | Aktueller Status |
|---|---|---|---|
| HAN-Schnittstelle |
• Sekundengenaue Daten • Bereits in Smart Metern integriert • Hohe Datenqualität |
• Keine einfache Software für automatisierte Nutzung • Smart Meter noch wenig verbreitet • Hohe Kosten für kleine Haushalte |
Vorhanden, aber praktisch nicht nutzbar |
| Infrarotschnittstelle |
• Schnelle Datenlieferung • Günstige Lesegeräte verfügbar • Bereits in modernen Stromzählern enthalten |
• Wird von Netzbetreibern nicht anerkannt • Nicht für stündliche Tarife zugelassen • Anbieter wie Tibber machen damit Verluste |
Technisch einsatzbereit, regulatorisch blockiert |
| Zusätzlicher Energy Meter |
• Funktioniert unabhängig vom Stromzählertyp • Direkte Integration in Heimspeicher möglich |
• Elektrikerbesuch notwendig • Zusätzliche Kosten • Doppelte Messung (redundant zu Stromzähler) |
Aktuelle Standardlösung, aber ineffizient |
Netzdienlichkeit: Möglichkeiten und Grenzen kleiner Heimspeicher
Die Energiewende stellt das Stromnetz vor große Herausforderungen. Welche Probleme können kleine Heimspeicher lösen und wo liegen ihre Grenzen?
1. Mittagsspitzen durch Solarstrom
Problem: Bei starker Sonneneinstrahlung mittags wird viel Solarstrom erzeugt und ins Netz eingespeist, was zur Überlastung führen kann.
Lösung durch kleine Speicher: Heimspeicher können helfen, indem sie überschüssigen Solarstrom speichern. Aktuell sind die meisten PV-Akkus jedoch schon vor Mittag voll und dämpfen diese Spitzen nicht ausreichend. Mit variablen Netzentgelten würde es sich finanziell lohnen, den Ladevorgang in die Mittagszeit zu verschieben.
2. Frequenzregelung
Problem: Die Frequenz des Stromnetzes (50 Hz) muss konstant gehalten werden, was eine Regelung im gesamten europäischen Stromnetz erfordert.
Grenzen kleiner Speicher: Einzelne Kleinspeicher haben hier zu wenig Einfluss. Theoretisch könnten sie im Verbund (Schwarmlösung) an entsprechenden Märkten (FCR, aFRR, mFRR) teilnehmen, praktisch ist ihr Einfluss jedoch begrenzt.
3. Nord-Süd-Ungleichgewicht
Problem: In Norddeutschland wird viel Windstrom erzeugt, während im Süden ein höherer Verbrauch herrscht. Die Übertragungsleitungen sind oft überlastet.
Grenzen kleiner Speicher: Kleine Speicher können dieses Problem nur bedingt lösen. Ortsvariable Netzentgelte könnten helfen, netzdienliches Verhalten entsprechend anzuregen, der Effekt wäre jedoch begrenzt.
4. Lokale Netzengpässe im Niederspannungsnetz
Problem: Das Niederspannungsnetz ist durch E-Autos, Wärmepumpen und PV-Anlagen zunehmend belastet.
Chancen kleiner Speicher: Hier haben kleine Heimspeicher ein echtes Alleinstellungsmerkmal, da sie direkt am Niederspannungsnetz angeschlossen sind. Große Speicher werden in anderen Netzebenen eingesetzt und können hier nicht helfen.
Herausforderung: Die tatsächliche Belastung im Niederspannungsnetz ist oft nicht bekannt, und aktuelle variable Netzentgelte bilden diese nicht ab.
Klimarelevanz von Kleinspeichern
Kleine Heimspeicher können einen signifikanten Beitrag zum Klimaschutz leisten:
- Bessere Integration erneuerbarer Energien: Durch das Speichern von überschüssigem Strom, der sonst bei Netzengpässen verloren gehen oder abgeregelt werden müsste, werden erneuerbare Energien besser ins Netz integriert.
- Reduzierung von fossilem Kraftwerksbedarf: Die Zwischenspeicherung von erneuerbarer Energie reduziert den Bedarf an fossilen Kraftwerken und spart somit CO₂ ein.
Eine aktuelle Studie zeigt die beeindruckenden Effekte:
- PV-Anlage allein: Reduzierung der CO₂-Emissionen in Privathaushalten um 45%
- PV-Anlage mit Energiespeicher: Reduzierung um bis zu 85%
Fazit: Enormes Potenzial mit einfachen Mitteln
Die netzdienliche Nutzung kleiner Heimspeicher bietet enorme Potenziale, die mit relativ einfachen regulatorischen Änderungen erschlossen werden könnten.
Durch vier wesentliche Maßnahmen könnte dieses Potenzial erschlossen werden:
- Einführung freiwilliger variabler Netzentgelte für kleine Speicher
- Entbürokratisierung der Speicheranmeldung
- Schaffung einer offenen Transparenz-API für Preis- und Netzbelastungsdaten
- Einführung eines „Smart Meter Light“ oder Anerkennung bestehender Schnittstellen
Mit diesen Maßnahmen könnten die Millionen von kleinen Speichern, die aktuell die meiste Zeit ungenutzt herumstehen, einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Sie würden nicht nur den Geldbeutel der Besitzer entlasten, sondern auch das Stromnetz stabilisieren und den CO₂-Ausstoß reduzieren.
Die technischen Herausforderungen im Detail
Das Problem der doppelten Messung
Ein besonderes Problem für netzdienliche Speicheranwendungen ist die Notwendigkeit der Verbrauchsmessung. Ein intelligenter Heimspeicher muss wissen, wie viel Strom aktuell im Haushalt verbraucht wird, um optimal zu regeln. Die aktuelle Situation führt zu redundanter Technik:
- Smart Meter misst bereits: Das Smart Meter erfasst den Stromverbrauch sekundengenau
- Daten nicht nutzbar: Diese Daten können aber nicht vom Heimspeicher genutzt werden
- Zusätzlicher Energy Meter: Daher muss ein zusätzlicher Energy Meter installiert werden
- Elektrikerbesuch notwendig: Die Installation erfordert einen Fachmann und verursacht Kosten
Diese Situation ist aus technischer Sicht absurd, da bereits alle notwendigen Komponenten vorhanden sind, aber regulatorische Hürden die Nutzung verhindern.
Die Herausforderung der Datenbereitstellung
Für einen vollautomatischen Betrieb müssen Heimspeicher verschiedene Daten in Echtzeit abrufen können:
| Datenkategorie | Aktueller Zugriff | Notwendige Verbesserung | Nutzen |
|---|---|---|---|
| Strompreise (stündlich) | Über smart.de (Bundesnetzagentur) oder spezifische Stromanbieter | Standardisierte, offene API | Optimierung der Ladezeiten nach Preissignal |
| Netzentgelte (statisch/variabel) | Manuell über Webseiten der Netzbetreiber, nicht maschinenlesbar | Maschinenlesbare, standardisierte Bereitstellung | Berücksichtigung in der Gesamtpreisberechnung |
| Aktuelle Netzbelastung | Nicht verfügbar | Echtzeitdaten zur lokalen Netzbelastung | Optimale netzdienliche Steuerung |
| Aktueller Stromverbrauch | Zusätzlicher Energy Meter notwendig | Nutzung der Smart Meter Daten über HAN oder IR-Schnittstelle | Optimale Steuerung ohne zusätzliche Hardware |
| Wettervorhersage | Über externe Wetterdienste | Integration in Energiemanagement | Vorausschauende Optimierung der Speichernutzung |
Simulationsergebnisse im Detail
Die durchgeführten Simulationen basieren auf realen Daten und berücksichtigen verschiedene Faktoren wie Wetterdaten, Strompreise aus 2024 und typische Verbrauchsprofile. Hier sind die detaillierten Ergebnisse:
| Parameter | Kleiner Haushalt | Großer Haushalt |
|---|---|---|
| Jahresverbrauch | 2.000 kWh | 4.000 kWh |
| Speicherkapazität | 2 kWh | 4 kWh |
| PV-Anlage (Balkonkraftwerk) | 1 kWp | 1,5 kWp |
| Wechselrichterleistung | 800 W | 800 W |
| Stromkosten ohne PV/Speicher | 800 €/Jahr | 1.600 €/Jahr |
| Stromkosten mit PV/Speicher (Standard) | 500 €/Jahr | 1.150 €/Jahr |
| Stromkosten mit netzdienlichem Betrieb | 430 €/Jahr | 975 €/Jahr |
| Zusätzliche Ersparnis durch Netzdienlichkeit | 70 €/Jahr | 175 €/Jahr |
| Akku-Nutzungsgrad (Standard) | 28% | 32% |
| Akku-Nutzungsgrad (netzdienlich) | 52% | 61% |
Besonders bemerkenswert ist die deutliche Steigerung des Akku-Nutzungsgrads durch netzdienlichen Betrieb. Die Speichernutzung steigt von etwa 30% auf über 50%, was die Wirtschaftlichkeit der Investition deutlich verbessert.
Technische Umsetzungsmöglichkeiten
Potenzielle Software-Lösungen
Für die praktische Umsetzung netzdienlicher Heimspeicher gibt es bereits verschiedene Software-Ansätze, die mit den richtigen regulatorischen Rahmenbedingungen ein großes Potenzial entfalten könnten:
- Energiemanagementsysteme (EMS) wie EOS oder evcc können bereits heute Geräte wie Wallboxen intelligent steuern und könnten mit den richtigen Schnittstellen auch Heimspeicher netzdienlich betreiben.
- Open-Source-Lösungen für die Infrarotschnittstelle oder HAN-Schnittstelle des Smart Meters könnten entwickelt werden, um Verbrauchsdaten in Echtzeit zu erfassen.
- Standardisierte APIs für den Abruf von Strompreisen und Netzentgelten würden die automatisierte Steuerung vereinfachen.
Netzdienlichkeit im Jahresverlauf
Ein wichtiger Aspekt bei der Bewertung der Netzdienlichkeit von Heimspeichern ist ihre saisonale Wirkung. Während im Sommer die Mittagsspitzen durch Solarstrom das primäre Problem darstellen, geht es im Winter eher um die Abdeckung der Abendspitzen.
Wirtschaftlichkeit und Return on Investment
Ein wichtiger Faktor für die Verbreitung netzdienlicher Heimspeicher ist ihre Wirtschaftlichkeit. Mit den aktuellen Kosten für kleine Speicher (etwa 500-1000 € pro kWh) und den möglichen zusätzlichen Einsparungen durch netzdienlichen Betrieb kann sich die Amortisationszeit deutlich verkürzen.
Die Berechnungen zeigen, dass durch netzdienlichen Betrieb die Amortisationszeit um etwa 1-2 Jahre verkürzt werden kann. Bei sinkenden Batteriepreisen und steigenden Stromkosten wird sich diese Wirtschaftlichkeit weiter verbessern.
Zusammenfassung und Ausblick
Die netzdienliche Nutzung kleiner Heimspeicher bietet enormes Potenzial für die Energiewende. Durch relativ einfache regulatorische Änderungen könnten Millionen von bestehenden und zukünftigen Speichern einen wichtigen Beitrag zur Netzstabilität leisten und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit für die Besitzer verbessern.
Die vier wichtigsten Maßnahmen wären:
- Variable Netzentgelte für Kleinspeicher: Durch finanzielle Anreize die netzdienliche Nutzung fördern
- Entbürokratisierung: Vereinfachung der Anmeldeverfahren für kleine Speicher
- Transparenz-API: Standardisierte Schnittstellen für Preis- und Netzbelastungsdaten
- Smart Meter Light oder IR-Schnittstelle: Einfache Verbrauchsmessung ohne zusätzliche Hardware
Mit diesen Änderungen könnten kleine Heimspeicher nicht nur einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten, sondern auch zu einer kosteneffizienteren Energiewende beitragen, indem sie teure Netzausbauten teilweise ersetzen.
Die Technologie ist bereits vorhanden – jetzt braucht es nur noch die richtigen regulatorischen Rahmenbedingungen, um ihr volles Potenzial zu entfalten.
Letztes Update des Artikels: 18. März 2025
