Spart ein Heimspeicher CO₂?
Was stündliche Emissionsdaten wirklich zeigen

Stromspeicher werden oft mit dem Argument beworben, sie würden nicht nur Geld sparen, sondern auch dem Klima helfen. Die Logik klingt plausibel: Der Speicher lädt mit sauberem Solarstrom zur Mittagszeit und liefert ihn abends, wenn das Netz schmutziger ist. Doch stimmt das Argument, wenn man es mit echten Daten durchrechnet?

Für diese Analyse nutzen wir stündliche CO₂-Emissionsfaktoren des deutschen Stromnetzes aus dem InDEED-Datensatz der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) und unsere eigene stündliche PV-Simulation mit realistischem Lastprofil, Batterie-Modell und Rundtrip-Verlusten.

Das Szenario: Ein typisches Einfamilienhaus

Unser Referenzhaushalt hat folgende Eckdaten, bewusst Standardwerte, wie sie millionenfach in Deutschland vorkommen:

Der Rechner simuliert stündlich für 8.760 Stunden: Solarproduktion nach Tagesgangprofil, Haushaltsverbrauch (H0-Lastprofil), Wärmepumpe (saisonal), E-Auto-Ladung (ab 16 Uhr) und, sofern vorhanden, Batterie-Lade/Entladezyklen mit 95 % Lade- und 95 % Entladewirkungsgrad (= 90,25 % Rundtrip).

Das Ergebnis: +30 kg CO₂ pro Jahr durch den Speicher

Wenn wir den Transformationspfad schrittweise aufbauen (Wärmepumpe → PV → Speicher → E-Auto), zeigt der Speicher-Schritt als einziger ein positives Vorzeichen beim CO₂:

Woher kommen die +30 kg? Drei Mechanismen

1. Herstellungs-Rucksack: +37 kg/Jahr

Jede Batterie hat einen CO₂-Rucksack aus der Herstellung. Für einen 10-kWh-LFP-Speicher (Lithium-Eisenphosphat, Produktion in China) setzen wir 56 kg CO₂e pro kWh Kapazität an, basierend auf dem oberen Bereich (51-56 kg) für LFP-Graphite-Zellen aus dem ICCT-White-Paper (2021, Table 2.3, S. 10). Verteilt auf 15 Jahre Lebensdauer ergibt das:

2. Rundtrip-Verluste: +106 kg/Jahr

Ein LFP-Speicher hat typisch 95 % Ladewirkungsgrad × 95 % Entladewirkungsgrad = 90,25 % Rundtrip-Effizienz. Bei rund 2.600 kWh jährlich umgesetzter Energie gehen knapp 253 kWh als Wärme verloren. Diese Energie ist unwiederbringlich weg, und ihr CO₂-Preis ist ein Opportunitätsverlust: Ohne Speicher wäre dieser PV-Strom ins Netz exportiert worden und hätte dort fossile Erzeugung verdrängt. Stattdessen wurde er als Abwärme vernichtet:

3. Temporal Shifting: etwa -110 bis -120 kg/Jahr

Hier liegt die Überraschung. Die Idee: Der Speicher lädt mittags (PV-Überschuss, Netz ist sauber wegen viel Solar) und entlädt abends (kein Solar, Gaskraftwerke laufen). Der CO₂-Faktor mittags ist tatsächlich niedriger, aber der Unterschied ist saisonabhängig und im Jahresmittel erstaunlich gering.

Wir haben die stündlichen CO₂-Faktoren des deutschen Stromnetzes (InDEED/FfE, 2022) für vier typische Tage ausgewertet, und zwar genau für die Stunden, die für einen PV-Speicher relevant sind: Laden 10-14 Uhr (PV-Überschuss) vs. Entladen 18-22 Uhr (Abendverbrauch):

Im Sommer ist der Unterschied mit 192 g/kWh am größten: PV-Mittagsstrom (384 g/kWh) vs. Kohlestrom am Abend (576 g/kWh). Doch im Winter und Herbst, wenn das Netz ganztägig mit fossiler Grundlast läuft, liegt das Δ bei nur 18-37 g/kWh. Und genau in diesen Monaten gibt es kaum PV-Überschuss zum Speichern.

Gewichtet nach tatsächlicher PV-Speichernutzung (Schwerpunkt April bis September) ergibt sich ein effektives Δ von rund 100-130 g/kWh. Bei ~2.350 kWh nutzbarer Entladung ergibt sich eine Einsparung von rund 110-120 kg CO₂ pro Jahr durch temporales Verschieben. Das reicht nicht, um die 143 kg aus Herstellungsrucksack und Rundtripverlusten auszugleichen.

Warum ist der zeitliche CO₂-Vorteil so klein?

Drei Faktoren erklären das geringe Einsparpotenzial:

Das Solar-Paradox

Mittags, wenn dein Speicher lädt, ist das Netz am saubersten, genau weil alle anderen PV-Anlagen ebenfalls einspeisen. Dein Speicher „rettet" also Strom aus einer Stunde, in der das Netz sowieso schon grün ist. Der Klimaeffekt der Zeitverschiebung ist damit gedämpft.

Geringe effektive Intraday-Varianz

Der rohe Intraday-Spread (Tagesmax - Tagesmin) beträgt im Jahresmittel durchaus 224 g/kWh, im Sommer sogar über 250 g/kWh. Doch das Tagesminimum liegt oft um 13 Uhr (PV-Peak), das Maximum dagegen in den Nachtstunden (z. B. Herbst: 06:00) oder spätabends (Sommer: 22:00). Ein PV-Speicher, der von 10–14 Uhr lädt und 18–22 Uhr entlädt, nutzt davon nur einen Teil: Im Winter gerade +37 g/kWh, im Herbst +18 g/kWh.

In Ländern mit extremerer Netzstruktur, z. B. Australien mit kohlelastigem Grundlaststrom am Abend, wäre der Speicher-Effekt deutlich ausgeprägter.

Konsumfaktor vs. Marginalfaktor

Unser Modell verwendet den durchschnittlichen CO₂-Faktor des Strommix (Konsumfaktor). Das sind die Daten, die uns als validierte Stundenwerte vorliegen (InDEED/FfE), und genau diese Werte nutzt auch unser Rechner. Jedes Ergebnis in diesem Artikel lässt sich direkt in unserem Tool nachvollziehen.

Alternativ ließe sich fragen, welches Kraftwerk durch meine Einspeisung tatsächlich verdrängt wird (marginaler Ansatz). Ob der Speicher damit besser oder schlechter abschneidet, hängt davon ab, welches Kraftwerk zu welcher Stunde auf der Kippe steht: Verdrängt PV-Einspeisung mittags Kohle (~800 g/kWh) und der Speicher abends Gas (~450 g/kWh), könnte der Speicher sogar schlechter dastehen. Marginalfaktoren für den deutschen Markt waren für uns bis jetzt nicht frei verfügbar.

Der Speicher im Gesamtbild: Trotzdem sinnvoll?

Bevor dieser Befund falsch eingeordnet wird: Im Gesamtbild des Transformationspfads bleibt das Ergebnis extrem positiv. Die Kombination aus Wärmepumpe, PV, Speicher und E-Auto senkt den CO₂-Ausstoß von 6,30 t auf 1,64 t, eine Reduktion um 74 %. Der Speicher trägt +0,03 t bei. Das sind 0,6 % des Gesamteffekts und damit vernachlässigbar im Vergleich zum Hebel von PV (-3,11 t) und Wärmepumpe (-1,19 t). Der zugrunde liegende Batterie-Rucksack basiert auf 2021er Literaturdaten, bei inzwischen grünerer Produktion kann dieser Wert heute niedriger ausfallen. Wichtig ist: Der Speicher-Effekt bleibt insgesamt klein, weil sich zwei gegenläufige Effekte fast aufheben: CO₂-Einsparung durch zeitliches Verschieben auf der einen Seite, verlustbedingte Zusatzemissionen plus Herstellungs-Rucksack auf der anderen.

Wann wird der Speicher CO₂-neutral?

Der Speicher wird klimaneutral (oder sogar -positiv), wenn:

• Die Batterieherstellung dekarbonisiert: LFP-Zellen aus Europa statt China hätten rund 30–40 % weniger CO₂-Rucksack (Fraunhofer ISE).
• Die Intraday-CO₂-Varianz steigt: Mit sinkendem Grundlaststrom (Kernkraft-Ausstieg, weniger Braunkohle) und mehr Solar wird der Unterschied zwischen sonniger Mittagsstunde und dunklem Winterabend größer.
• Bidirektionales Laden kommt: Vehicle-to-Grid (V2G) mit der großen E-Auto-Batterie kann den gleichen Effekt mit 6× mehr Kapazität liefern, bei marginalem Zusatz-Rucksack, weil die Batterie ohnehin im Auto vorhanden ist. Da das E-Auto gegenüber einem Verbrenner bereits deutlich CO₂ spart, wäre V2G in diesem Fall ein zusätzlicher Klima-Gewinn.

Methodik und Datenquellen

Stündliche CO₂-Intensität

InDEED Open Data der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE München). Basisdaten: Referenzjahr 2022 mit 8.760 stündlichen Werten (Ø 523, Min 150, Max 823 g/kWh). Da InDEED für 2024 noch keine Daten liefert, verwenden wir ein synthetisches 2024-Profil: Die stündliche Kurve von 2022 wird kalenderbasiert auf 8.784 h (Schaltjahr) resampelt (inkl. sauberer Feb-29-Abbildung) und anschließend gleichmäßig skaliert, sodass der Jahresdurchschnitt dem UBA-Wert von 427 g CO₂e/kWh für 2024 entspricht (Skalierungsfaktor ≈ 0,82). Das erhält die relative Tagesform (Peaks und Täler), verschiebt aber das Absolutniveau nach unten.

PV-/Batterie-Simulation

Eigenentwicklung mit stündlichem Zeitschritt (365 × 24 h). Realistische Tagesprofile für Haushalt (H0-Standardlastprofil), Wärmepumpe (saisonal + tageszeitlich), E-Auto (Ladebeginn 16 Uhr, max. 11 kW), PV-Erzeugung (Gaußförmig, Mittagspeak), Schlechtwetter-Modell (reduzierte PV an ersten N Tagen des Monats).

Batterie: Depth of Discharge 90 %, Ladewirkungsgrad 95 %, Entladewirkungsgrad 95 % (Rundtrip 90,25 %). Startzustand: 50 % SOC.

CO₂-Rucksack Batterie

Basierend auf ICCT (2021): „A global comparison of the life-cycle greenhouse gas emissions of combustion engine and electric passenger cars", Table 2.3, S. 10. LFP-Graphite, China: 56 kg CO₂e/kWh (oberer Wert des Bereichs 51-56). Lebensdauer: 15 Jahre. Hinweis: Das ist ein 2021er Referenzwert; neuere Analysen deuten darauf hin, dass die Herstellungsintensität mit saubereren Strommixen und Skaleneffekten tendenziell sinkt.

Transparenzhinweis

Alle Berechnungen laufen client-seitig im Browser. Die stündlichen CO₂-Daten werden über unsere API geladen (kein API-Key nötig). Die Berechnungslogik ist im Browser nachvollziehbar, die Datenquelle selbst ist jedoch nicht vollständig offen. Die hier gezeigten Zahlen lassen sich jederzeit mit dem Transformationsrechner nachvollziehen.