Strom speichern? – Welche Batterie ist besser?

Strom von der Sonne Speicher – Blei oder Lithium-Ionen-Batterien?

Lastprofile – so bezeichnen die Energieversorger den zeitlichen Verlauf der abgenommen Leistung. Bei Gewerbebetrieben kann dieses Profil nahezu deckungsgleich mit der Produktionskurve der Sonne sein. Bei Hausbesitzern ist dies offensichtlich nicht der Fall. Der meiste Strom wird erzeugt, wenn niemand zuhause ist oder wenn nur wenige Verbraucher im Haus eingeschaltet sind.

Hier gibt es nun zwei Möglichkeiten, die Eigenverbrauchsquote (Anteil des erzeugten Solarstroms der direkt im Haus verbraucht wird) zu erhöhen:

  • Einsetzen von intelligenten Managementsystemen oder Hausautomation
  • Solarstromspeichersysteme

Schwerpunkt dieses Eintrags stellen die Speichersysteme da. Nur ein kurzer Hinweis zu den Managementsystemen: Hier gibt es bereits fertige Lösungen die gezielt Verbraucher im Haus ein oder Ausschalten könne und zwar Abhängig von der erzeugten Leistung und dem aktuellen Verbrauch. Gerade in Kombinationen mit Wärmepumpen bieten sich hier interessante Lösungen. Vaillant arbeitet zusammen mit SMA und anderen Partnern an entsprechenden Produkten.

Zurück zum Thema:

Aktuell gibt es vier Speichertechnologien:

  • Bleibatterie
  • Batterien Lithium-Ionen-Basis
  • Redox-Flow-Systeme
  • Natrium-Schwefel-Hochtemperaturbatterien

Die beiden letzten sind momentan nicht für den Einsatz im Einfamilienhaus vorgesehen, was u.a. am hohen Service- und Wartungsaufwand liegt.

Bevor die beiden anderen Systeme gegenübergestellt werden, sollen hier noch einige Grundbegriffe erläutert werden

  • kalendarische Alterung: beschreibt den Verlust der Kapazität aufgrund es chemischen Zerfalls
  • Zyklenlebensdauer: beschreibt den Kapazitätsverlust der Batterie aufgrund ihrer Benutzung. Ein Vollzyklus beschreibt den Vorgang des Be- und Entladens über einen definierten Anteil der Kapazität. H
  • Verhältnis zwischen nutzbarer und installierten Kapazität: beschreibt um wie viel eine Batterie überdimensioniert werden muss um z.B. Alterung zu berücksichtigen. Beispiel: Verhältnis 1:1,5 bedeutet: Um einen Speicher mit 1kWh nutzbarer Energie zu haben müssen 0,5kWh zusätzlich installiert werden

Bleibatterie:

  • bewährte Technologie
  • geringe Anschaffungskosten
  • geringer Wirkungsgrad

o   75 – 85 % je nach Hersteller. Hinzu kommen die Verluste für Leistungselektronik. Daraus ergibt sich, je nach Hersteller, eine Gesamteffizienz von 60-70%

  • hohe Selbstentladung:

o   zwischen 5-30% je Monat d.h. eine vollgeladene Batterie verliert bis zu einem Drittel ihrer gespeicherten Energie pro Monat

  • Verhältnis nutzbarer zu installierten Kapazität:

o   1:1,5 – 1:2,0

  • geringere Entladungstiefe

o   großer Raumbedarf

  • zusätzliche Vorschriften für den Aufstellort z.B. aktive Belüftung
  • Lebensdauer von etwa 5-10 Jahren

o   bei etwa 80% der Restkapazität der Batterie lohnt sich ein weiterbetrieb nicht mehr

  • sollte möglichst immer voll aufgeladen sein

o   dies ist bei einem Einsatz als PV-Speicher nur schwer möglich, da die Batterien über die Nacht komplett entladen wird. Zu rechnen ist hier mit bis zu 300 Vollyzklen pro Jahr zu rechnen.

Lithium-Ionen-Batterien:

Es gibt hier eine ganze Familie von Batterien die unterschiedliche Materialien für die Anoden bzw. Kathoden verwenden. Diese unterscheiden sich weniger in Ihrer Zyklenlebensdauer sondern in der kalendarischen Lebensdauer.

  • hoher Wirkungsgrad

o   97-98% bei den Batterien selbst. Durch das Batteriemanagement kommen noch weitere Verluste hinzu. Gesamtwirkungsgrad: 90-96% (je nach Hersteller)

  • geringe Selbstentladung

o   1-2% im Jahr (reine Selbstentladung der Lithium-Ionen-Batterie)

  • größere Entladungstiefe
  • Verhältnis nutzbarer zu installierten Kapazität:

o   ca. 1:1,2

  • geringer Platzbedarf

o   grob: dieselbe installierte Kapazität hat bei Blei einen dreifach höheres Volumen und Gewicht

  • hohe Anschaffungskosten
  • noch nicht Lange am Markt, daher stammen die meisten Erfahrungen bisher aus Labortests
  • noch keine allgemein anerkannten Sicherheitsstandards (erst zweit etwa 2 Jahren auf den Markt)

o   die meisten Hersteller legen für jede einzelne Komponente ein Zertifikat vor (Wechselrichter, Gehäuse, Batterie). Einige z.B. Bosch haben Ihr Gesamtsystem zertifizieren lassen.

Ein wichtiger Hinweis noch:

Gerade bei Lithium-Batterien wird das Zusammenspiel aus kalendarischer Lebensdauer und Zyklenlebensdauer falsch oder gar nicht berücksichtigt. Dabei ist diese Angabe extrem wichtig. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen, wobei die angegebenen Zahlen frei erfunden sind:

Herstellerangaben:

  • Zyklenlebensdauer: 6000 Zyklen
  • kalendarische Lebensdauer: 20 Jahre

–> effektive Lebensdauer von etwa 10 Jahren

Ursache: Beide Alterungen addieren sich. Nach zehn Jahren hat die Batterie aufgrund der kalendarische Lebensdauer bereits die Hälfte der Alterungsreserven verbraucht. Gleiches gilt bei 3000 Zyklen (wie bereits oben erwähnt sind in einem EFH etwa 300 Zyklen pro Jahr zu erwarten

–> In Summe steht nach 10 Jahren keine Alterungsreserve mehr zur Verfügung

Quellen für diesen Artikel:

SBZ Sanitär.Heizung.Klima 10.2014 (Zeitschrift des Zentralverbandes SHK)

Bundesverband der Solarwirtschaft

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1 Kommentar
  • Übrigens:
    Seit September läuft der erste Stromspeicher der von der Firma Bayer installiert wurde. Hierbei handelt es sich um den SMA Sunny Boy Smart Energy 3600. Das Gerät erfüllt alle Erwartungen und gerade in Verbindng mit dem integrierten SMA Home Manager läßt sich hier viel Energie sparen.

    http://www.albert-bayer.de

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