Photovoltaik Langzeit-Stromspeicher

Mit Wasserstoff und Redox Flow den Strom länger speichern

Ein Traum wird wahr: Mit einem Langzeitspeicher kann mit der Photovoltaikanlage erzeugter Strom nicht nur einige Stunden, sondern eine ganze Saison lang bereitstehen. Kein Problem also, den im Sommer produzierten Überschuss bis zum Winter einzulagern. Wirklich kein Problem? Wir zeigen, wie Sie mit Wasserstoff und Redox Flow den Strom länger speichern können und listen die jeweiligen Vor- und Nachteile auf. Am Ende des Beitrags wagen wir zudem einen Blick in die Zukunft der Langzeitspeicher-Technologie.

Fotovoltaik Langzeitspeicher und Saisonspeicher

Ein Stromspeicher ist eine feine Sache: Ohne ihn müsste die elektrische Energie sofort verbraucht werden, mit ihm ist immerhin eine Zwischenlagerung vom Tag in den Abend und die Nacht möglich. Dann ist aber Schluss, mehr geht nicht. Es ist also selbst mit einem (teuren) Stromspeicher noch eine Herausforderung, den Eigenverbrauch zu optimieren.

Zu den Schwankungen innerhalb eines Tages kommen noch die innerhalb eines Jahres hinzu. Für die PV-Stromernte ist der Jahreslauf der Sonne leider nicht sehr positiv. Dummerweise lässt sich der Himmelskörper nämlich genau dann seltener blicken, wenn wir am meisten elektrische Energie benötigen – ob für die Beleuchtung, den Wäschetrockner, die häufigere Nutzung elektronischer Geräte oder den Umstieg vom Fahrrad aufs E-Auto. Wie schön also, wenn die im Sommer gewonnene Solarenergie bis zum Winter gespeichert werden kann.

Kurzzeitspeicher – wie die üblichen Lithium-Ionen-Speicher – haben eine Speicherdauer von 4 bis maximal 6 Stunden. Eine einheitliche Definition gibt es nicht; häufig wird LDES erst ab etwa 10 Stunden Entladedauer verwendet, während 4–10 Stunden je nach Quelle eher als Kurz- bis Mitteldauerspeicher gelten. Kann ein Speicher die Energie einige Monate aufbewahren, ist es streng genommen ein „Saisonspeicher“. Da nicht jeder diese Unterschiede kennt, hat sich der Allgemeinbegriff „Langzeitspeicher“ im Unterschied zu „Kurzzeitspeicher“ durchgesetzt.

Zwei ganz unterschiedliche Innovationen sind hier von Interesse:

• Redox-Flow-Batterie als Langzeitspeicher
• Wasserstoffspeicher als Saisonspeicher

Redox Flow Batterie: langlebige Speichertechnik für stationäre Anwendungen

Mit einer Energie-Speicherdauer von bis zu 12 Stunden zählen Redox-Flow-Batterien zu den Langzeitspeichern. Da die Technologie auf einem flüssigen elektrochemischen Speicher basiert, sind die Bezeichnungen Flüssigbatterie, Flussbatterie, Flowcell-Battery oder Nasszelle ebenfalls gängig.

Funktionsweise einer Redox Flow Batterie

Ein Redox-Flow-Speicher setzt sich aus zwei Tanks, dem Stack und zwei Pumpen zusammen. In den Tanks befinden sich Elektrolytlösungen, die mittels der Pumpen zum Stack befördert werden. Der Stack besteht aus mehreren galvanischen Zellen, die durch eine halbdurchlässige Membran in zwei Halbzellen geteilt wird. Durch diese Membran können die Ionen von der einen in die andere Elektrolytflüssigkeit übertreten, ohne dass sich diese selbst vermischen. Als Elektrolyte kommen unterschiedliche chemische Verbindungen zum Einsatz, am häufigsten auf der Basis von Vanadium.

Wird die Flussbatterie geladen, findet in einer der Halbzellen eine Reduktion (Elektronenaufnahme) und in der anderen eine Oxidation (Elektronenabgabe) des Elektrolyts statt. Man spricht daher von der „Redox-Reaktion“ – „Red“ für Reaktion und „ox“ für Oxidation. Elektroden in den Halbzellen sorgen für die Stromproduktion.

Stärken von Flussbatterien

• Flüssigbatterien sind deutlich langlebiger als Lithiumbatterien. Selbst nach 20 Jahren sind bei der Kapazität nur unwesentliche Einbußen zu befürchten.
• Je nach Größe der Redox-Flow-Batterie ist die gewonnene Energie bis zu 12 Stunden speicherbar.
• Flowcell-Batterien können erweitert und wie in einem Baukastensystem bedarfsgerecht zusammengestellt werden. Ein größerer Tank (kWh) bedeutet eine größere Speicherkapazität, ein größerer Stack (mit mehr galvanischen Zellen) eine schnellere Ladung und Entladung.
• Der modulare Aufbau erlaubt im Fall des Falles einen Austausch defekter Teile.
• Im Unterschied zu Lithium ist das gängige Vanadium reichlich vorhanden. Der Rohstoff wird als Erz abgebaut und fällt sogar als Abfallprodukt bei der Erdölförderung an.
• Da keine unkontrollierte Erhitzung stattfinden kann, ist das Brand- und Explosionsrisiko deutlich geringer als bei Lithium-Ionen-Systemen; Aufstell- und Sicherheitsvorgaben bleiben dennoch zu beachten.
• Bei Nasszellen sind Memory-Effekte ausgeschlossen.
• Die Möglichkeit der Reparatur sowie die Recycelbarkeit der Komponenten und der Elektrolytlösung machen Flussbatterien nachhaltiger als Lithiumbatterien.

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Schwächen einer Flüssigbatterie

• Im Unterschied zu den gängigen Kurzzeitspeichern ist die Energiedichte relativ gering. Bei gleicher Kapazität hat die Flussbatterie also mehr Größe und Gewicht.
• Dadurch kann es mancherorts zu Komplikationen bei der Aufstellung kommen.
• Nasszellen sind deutlich teurer als Lithium-Ionen-Speicher.

Anbieter und Preise

Gleich vorweg: Preise für Redox-Flow-Speicher sind schwerlich pro kWh zu kalkulieren und daher nicht leicht erhältlich. Möglicherweise scheuen sich die wenigen Anbieter auch, die hohen Zahlen auf ihren Websites bekannt zu geben. Der Heimspeicher-Markt für Redox-Flow ist in Deutschland sehr klein – und in den letzten Jahren noch kleiner geworden. Bereits 2021 stellte das Münchner Start-up VoltStorage die Vermarktung seines Heimspeichers „Smart“ ein und konzentrierte sich auf Gewerbespeicher; im Sommer 2025 musste das Unternehmen schließlich Insolvenz anmelden.

Auch der bislang prominenteste Anbieter – Prolux Solutions, ursprünglich Teil der Schweizer Arbonia-Gruppe und seit Februar 2025 zur chinesischen Midea Group gehörend – hat im Dezember 2025 alle Vanadium-Redox-Flow-Heimspeicher der Reihe STORAC zurückgerufen und steigt aus dieser Technologie aus. Künftig setzt das Unternehmen auf Lithium-Eisenphosphat-Speicher. Damit ist Redox-Flow als Heimspeicher derzeit für deutsche Privathaushalte nicht mehr regulär erhältlich. Im industriellen und gewerblichen Maßstab arbeitet die Technologie weiter erfolgreich – etwa am Fraunhofer ICT in Pfinztal oder im Schweizer Technologiezentrum Laufenburg, wo die Flexbase Group seit 2025 einen Redox-Flow-Großspeicher errichtet; nach FlexBase-Angaben vom Januar 2026 ist ein Ausbau auf mehr als 1,2 Gigawatt Leistung und mehr als 2,1 Gigawattstunden Speicherkapazität geplant, während 800 Megawatt die erste Netzanschlussphase betreffen.

Wasserstoffspeicher: echter Saisonspeicher für PV-Strom

Wasserstoffspeicher sind derzeit ein großes Thema. Der „Rohstoff“ ist im Überfluss vorhanden, enthält keine Giftstoffe und kann nachhaltig gewonnen werden. Wirklich „grün“ ist der Energieträger allerdings nur bei einer vollständigen CO₂-Neutralität. Um die Umweltverträglichkeit zu kennzeichnen, unterscheidet die Fachwelt drei Stoffe:

• „grauer Wasserstoff“, der mithilfe von fossilen Energieträgern produziert wird,
• „blauer Wasserstoff“, bei dem das entstehende CO₂ zumindest gebunden wird und damit nicht in die Atmosphäre gelangt,
• „grüner Wasserstoff“, bei dessen Erzeugung erneuerbare Energien eingesetzt werden.

Funktionsweise eines Wasserstoffspeichers

Ein Wasserstoffspeicher arbeitet nach der Power-to-Gaz-Methode. Im ersten Schritt wird dabei aus der erzeugten Solarenergie (Power) mittels Elektrolyse molekularer Wasserstoff H₂ (Gaz) abgespalten und dieser in einem Speicher bis zur Nutzung eingelagert. Bei Bedarf wird eine Reaktion mit Sauerstoff hervorgerufen und der Prozess quasi umgekehrt: Aus dem Wasserstoff entsteht wieder nutzbarer Strom.

Die Elektrolyse findet im Elektrolyseur statt; die Rückverstromung erfolgt anschließend in der Brennstoffzelle. Der Name lässt bereits vermuten, dass neben Strom auch ein gewisser Anteil an Wärme entsteht. Im Idealfall kann die Abwärme ebenfalls genutzt werden. Die hochkomplexen Vorgänge von Elektrolyse und kontrollierte Brennstoffzellen-Reaktion erläutert das Video „Brennstoffzelle und Elektrolyse“ der Max-Planck-Gesellschaft:

Vorteile durch Wasserstoffspeicher

• Wasserstoff ist ein gewissermaßen unerschöpflicher Rohstoff. Im Universum hat es den weitaus größten Masseanteil aller chemischen Elemente.
• Wasserstoff ist ungiftig und damit unschädlich für Mensch und Tier.
• Bei der Rückverstromung in der Brennstoffzelle entstehen vor Ort keine schädlichen Emissionen (Reaktionsprodukt ist Wasser); die gesamte Klimabilanz hängt jedoch davon ab, ob grüner, blauer oder grauer Wasserstoff genutzt wird.
• Die Speicherung von Wasserstoff kann den Eigenverbrauchs- und Autarkiegrad erhöhen, senkt aber wegen Umwandlungsverlusten nicht den Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage.
• Wasserstoffspeicher sind etwas kleiner als andere Energiespeicher. Da sie außerhalb des Hauses aufgestellt werden, wird Platz im Keller oder Hauswirtschaftsraum frei. Der E-Mobilität kommt die Platzersparnis ebenfalls zugute.
• Mit der entstehenden Abwärme können Anlagenbetreiber einen Teil des Brauchwassers erwärmen.
• Wasserstoffspeicher ermöglichen ein energieautarkes Leben. Bei der heutigen Wohnungsknappheit könnte dies die Wiederbelebung entlegener Dörfer ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz interessant machen.

Nachteile der Speicherung von Wasserstoff

• Wasserstoff per Elektrolyse zu erzeugen ist energieaufwendig. Die PV-Anlage muss also ausreichend groß ausgelegt sein. Bei E-Autos werden für die Abspaltung des Wasserstoffs daher oft fossile Energieträger eingesetzt.
• Durch die zweifache Umwandlung geht von der üblichen Strommenge weit mehr als die Hälfte verloren. Auch dies steigert die Investitionskosten für die Photovoltaikanlage.
• Wasserstoff ist extrem entzündbar (hochentzündlich) und darf nur in dafür zugelassenen Druckgasbehältern und nach den einschlägigen Sicherheitsvorgaben gespeichert werden. Die DIN EN 1089-3 regelt dabei die Farbkennzeichnung von Gasflaschen; die konkrete Aufstellung richtet sich nach Druckgas-/Gefahrstoffregeln, Herstellerangaben und Fachplanung.
• Außerhalb des Hauses muss ein geeigneter Aufstellplatz vorhanden sein.
• Wasserstoffspeicher sind derzeit noch teuer. Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen. Erst wenn die Technik serienreif ist, kann der Skaleneffekt zur Preissenkung führen.

Kosten und Förderung der H₂-Speicher

Lange Zeit galt die HPS Home Power Solutions AG aus Berlin als Pionier in diesem Segment. Ihr System namens picea kombinierte einen Lithium-Kurzzeitspeicher mit einem Wasserstoff-Saisonspeicher und nutzte die anfallende Abwärme zur Heizungsunterstützung. Ende 2023 stellte HPS die zweite Generation picea 2 vor (Marktstart Anfang 2024), mit verdoppelter Ausgangsleistung (15 kW) und deutlich reduziertem Gewicht auf den Markt. Ältere Medienberichte nannten je nach Auslegung rund 105.000 bis 145.000 Euro Systempreis; nach damaliger Förderung wurden teils effektiv etwa 70.000 bis 105.000 Euro genannt. Förderfähig waren solche Systeme nur unter den jeweils geltenden Bedingungen; ältere KfW-Brennstoffzellenprogramme sind nicht mehr neu beantragbar, und die aktuelle BEG-Heizungsförderung setzt für Brennstoffzellenheizungen u. a. geeignete erneuerbare beziehungsweise emissionsarme Brennstoffe voraus.

Im April 2025 musste HPS Insolvenz anmelden und stellte den Geschäftsbetrieb ein. Die mehreren hundert installierten Anlagen sind weiter in Betrieb, doch Service, Software-Updates und Ersatzteilversorgung durch den Hersteller entfallen. Damit ist derzeit kein vergleichbares Wasserstoff-Saisonspeicher-System für Privathaushalte regulär am Markt erhältlich. Wer sich heute für einen Wasserstoff-Heimspeicher interessiert, sollte die weitere Marktentwicklung beobachten – die Technologie ist physikalisch ausgereift, ein wirtschaftlich tragfähiges Modell für Eigenheime hat sich bislang aber nicht durchsetzen können.

Was bedeutet das für Hausbesitzer heute?

Die Häufung der Marktrückzüge in den Jahren 2024 bis 2026 zeigt: Trotz gut funktionierender Technik haben sich Wasserstoff- und Redox-Flow-Speicher im Eigenheim wirtschaftlich bislang nicht durchgesetzt. Die Anschaffungskosten sind im Vergleich zur Lithium-Ionen-Technologie um ein Vielfaches höher, der Skaleneffekt fehlt – und die Förderlandschaft hat sich mehrfach geändert. Für den Großteil der Hausbesitzer bleibt die Kombination aus PV-Anlage, Lithium-Ionen-Speicher und – wo sinnvoll – einer Wärmepumpe die wirtschaftlich tragfähigste Lösung. Damit lassen sich in typischen Einfamilienhäusern häufig Autarkiegrade bis etwa 70 Prozent erreichen; höhere Werte sind möglich, hängen aber stark von PV-Größe, Speicher, Wärmepumpe, E-Auto und Verbrauchsprofil ab.

Wer den Markt für Langzeitspeicher beobachten möchte, sollte vor allem den industriellen und gewerblichen Bereich im Blick behalten. Dort kommen sowohl Redox-Flow- als auch Wasserstofftechnologien weiter zum Einsatz – mit zunehmend größeren Projekten. Erkenntnisse und Skaleneffekte aus diesen Anwendungen können langfristig den Weg für eine wirtschaftlichere Heimanwendung ebnen.

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Ein kurzer Blick in die Forschung

In Zukunft könnten Anlagenbesitzer von MOST profitieren. Bereits 2017 haben Forscher der Chalmers University of Technology in Göteborg das „Molecular Solar Thermal Energy Storage System“ (MOST) entwickelt. Es nutzt ein Molekül aus Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Wird dieses mit Sonnenlicht bestrahlt, ordnet es sich zu einem energiereichen Isomer an. Durch die neue Anordnung der Atome im Molekül können diese dann bis zu 18 Jahre gespeichert werden. Die Herausforderung ist „nur“ noch die Umwandlung in elektrischen Strom.

In China wurde bereits ein winziger Generator hergestellt. Die Forscher gehen davon aus, den Chip bald in elektronische Geräte wie Kopfhörer, Smartwatches und Telefone integrieren zu können. Er könnte dann herkömmliche Batterien ersetzen.

Fazit: Langzeit-Stromspeicher rechnen sich (noch) nicht

Langzeit- und Saisonspeicher sind etwas für Kommunen und große Unternehmen mit einem hohen Strombedarf. Für private Haushalte lohnen sich Langzeitspeicher eher nicht – zumindest, wenn es um die Anschaffungskosten geht. Stromkosten können mit einer längerfristigen Speicherung natürlich sehr wohl eingespart werden. Doch es würde momentan noch zu lange dauern, bis sich diese Einsparungen rechnen. Hoffnung macht eine Entwicklung aus Schweden. MOST bleibt jedoch Grundlagenforschung im Labormaßstab; die bisher gezeigte Stromerzeugung liegt weit unter einer praktischen Heimspeicher-Anwendung.

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