Batterietechnik für Stromspeicher

„Welche Batterietechnik ist die richtige für meinen Photovoltaikspeicher?“ – eine Frage, die sich jeder früher oder später stellen sollte, der den Kauf eines Stromspeichers in Erwägung zieht, um noch unabhängiger von steigenden Stromkosten zu werden. Im Wesentlichen werden zwei Technologien unterschieden: blei- und lithium-ionen-basierte Batteriespeicher. Diese wiederum unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Zyklenanzahl, Lebensdauer, Entladetiefe sowie Verluste, ihres Wirkungsgrads und zu guter Letzt natürlich auch hinsichtlich ihrer Wartung sowie Sicherheit voneinander.

Die Zyklenanzahl gibt die Anzahl der vollständigen Be- und Entladungen an, bevor die Kapazität des Speichers unter eine nicht mehr relevante Grenze fällt.
Während die Ladezyklen bei lithium-ionen-basierenden Batterietechnik-Systemen in der Regel zwischen 4.000 und 7.000 liegen, liefern Blei-Speicher oft nur zwischen 1.200 und 1.500 Zyklen. Weshalb bleibasierende Speicher im Vergleich eine so geringe Anzahl an Zyklen vorweisen, liegt daran, dass beim Laden und Entladen der Batterie schrittweise ein Elektrolyt abgebaut wird. Ist die Umgebungstemperatur zu hoch, sinkt die mögliche Anzahl an Zyklen bei einem Bleispeicher ebenfalls, da dieser sehr empfindlich gegenüber höheren Temperaturen ist.

Nicht nur die Anzahl der Zyklen ist für die Wirtschaftlichkeit eines Stromspeichers relevant. Denn auch wenn ein Speicher nicht betrieben wird, „altert“ dieser und verliert nach und nach an Leistung. Während ein Bleispeicher in der Regel eine Lebensdauer von ca. 10 Jahren aufweist, liegt die geschätzte Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Speichers hingegen bei ca. 20 Jahren. Auch wenn die Lebensdauer dieser Batterietechnik aufgrund von fehlenden Langzeituntersuchungen noch nicht bestätigt ist, gilt ein intelligentes Energiemanagement als Grundvoraussetzung für eine lange Lebenszeit des Speichers, da diese Art der Speicher sehr sensibel auf Überbeanspruchung reagiert.

Wird zu viel Speicherkapazität entnommen, kann dies die Lebensdauer eines Speichers wesentlich negativ beeinflussen. Die Entladetiefe beschreibt, wie viel Prozent der Kapazität dem Speicher entnommen werden kann. Je höher die Entladetiefe ist, umso besser wird die gespeicherte Kapazität genutzt. Die Größe der Entladetiefe ist vom verwendeten Material der Batterietechnik abhängig: So können bei Bleibatterien lediglich 50 bis 60 Prozent, bei Lithium-Ionen-Speichern hingegen zwischen 70 bis 100 Prozent Speicherkapazität entnommen werden. Auch die Verluste sind bei bleibasierten Systemen mit bis zu 20 Prozent deutlich höher als die ca. 5 Prozent bei Lithium-Ionen-Speichern. Entscheidend sind hier die Last und die Dauer der Entladung sowie die Zellgröße.

Die Ladungsverluste eines Speichers werden anhand des Wirkungsgrades festgestellt. Die Effizienz der Energieübertragung bzw. der Energieumwandlung von Lithium-Ionen-Speichern liegt zwischen 93 und 98 Prozent, während der Wirkungsgrad von Bleibatterien lediglich zwischen 70 und 85 Prozent liegt.

Für einen sicheren Betrieb eines Bleisystems muss eine gute Raumbelüftung gegeben sein, da Gase wie Wasserstoff entstehen können. Bei Lithium-Ionen-Speichern ist das Maß aller Dinge ein gut funktionierendes Energiemanagementsystem, um Schäden an der Batterietechnik durch Überladung zu verhindern. Dieses Energiemanagement ist zudem die einzige Wartung für Lithium-Ionen-Speicher, während Bleispeicher einmal im Jahr überprüft werden müssen. In dieser jährlichen Wartung füllt der Installateur den Wasserstand auf und überprüft die Anforderungen des Batterieraums, die nach VDE0510 zu erfüllen sind.