Batterietypen für Solaranlagen
Egal welche Form Batterietypen ermöglichen uns elektrische Geräte kabellos zu verwenden. Ob die überholte “Einmal-Batterie” ohne die Option zum Wiederaufladen oder nachhaltige Akkus mit vielen Ladezyklen, die Energiespeicher sind aus unserem Alltag kaum wegzudenken. Akkus speichern Ladung, um vom Handy über das Notebook bis zum Staubsauger unabhängig von Kabel und Steckdose zu nutzen. Energie zu speichern und verfügbar zu halten, ist für den Einsatz von Photovoltaikanlagen nicht weniger interessant, da es dem Haushalt eine individuelle Verwendung des gewonnenen Solarstroms ermöglicht.
Wozu brauche ich eine Batterie im Solarsystem?
Der durchschnittliche Privathaushalt benötigt tagsüber weniger Strom als morgens und abends. Allerdings erzielt die PV-Anlage tagsüber, vor allem in den Mittagsstunden, die höchsten Stromerträge. Fehlt ein Solarspeicher, wird ungenutzter Strom ins öffentliche Netz gespeist. Das bringt zwar eine geringe Vergütung, aber schöpft auch nie das ganze Potenzial der Photovoltaikanlage aus. Ist eine Solarbatterie im System integriert, wird die Energie gespeichert und steht für die Verbraucher zeitunabhängig zur Verfügung. Die Kombination aus Photovoltaikanlage und Solarspeicher ermöglicht eine Autarkie von 60% bis 80% in der privaten Energieversorgung. Darüber hinaus ist der Nachhaltigkeitsaspekt nicht zu verachten. Zwar verursachen die solaren Zwischenspeicher bei der Produktion Emissionen, dafür in der Praxis kaum nennenswerte Zahlen. Ganz im Gegensatz zum Strom der öffentlichen Netzanbieter, für den immer weiter steigende Gebühren fällig werden.
Einen Batteriespeicher in das PV-System integrieren und von diesen Vorteilen profitieren!
- individuelle Nutzbarkeit des Solarstroms
- nachhaltiger Stromverbrauch
- Erhöhung der Autarkie in der Energieversorgung
- Senkung der Stromkosten
- Steigerung Unabhängigkeit der öffentlichen Stromanbieter
- Rentabilität bei entsprechender Planung
- Eigenverbrauch lukrativer als geringe Einspeisevergütung (vor allem Neuanlagen)
Gängige Batterietypen am Markt
Ist der Entschluss zum Stromspeicher gefasst, stellt sich die Frage nach der passenden Batterievariante. Am Markt gibt es neben diversen Herstellern auch unterschiedliche Speichertypen, die ihre individuellen Vorteile und Nachteile mit sich bringen.
Blei-Säure-Batterien
Lang bekannt und gern verwendet sind Blei-Säure-Batterien. Sie besitzen eine ausgereifte und erprobte Funktionsweise. Allerdings gibt es hier wenig Optionen einer Weiterentwicklung und Optimierung. Eine Blei-Säure-Batterie besitzt mit ca. 10 Jahren eine eher kurze Lebensdauer und verzeichnet im Vergleich höhere Umwandlungsverluste und einen geringeren Wirkungsgrad (70% bis 85%). Dennoch werden sie gern verwendet, da die Akkus günstiger sind und zuverlässig arbeiten. Aufgrund der Größe und des Gewichts kommen sie vorwiegend stationär zum Einsatz.
Natrium-Schwefel
Die Natrium-Schwefel oder auch NAS-Batterien benötigen eine spezielle Verschalung aufgrund der chemischen Prozesse im Inneren des Akkus. Bei einer Beschädigung der Hülle besteht so ein erhöhtes Gesundheitsrisiko, weshalb die stationäre Verwendung empfohlen wird, um mechanische Beschädigungen zu vermeiden. Der Wirkungsgrad lässt sich bei den Blei-Säure-Batterien einordnen. Der Vorteil bei Natrium-Schwefel-Batterien ist die geringe Selbstentladung des Akkus.
Redox-Flow Batterien
Eine Redox-Flow-Batterie besteht aus flüssigen Elektrolyten und wird derzeit überwiegend kommerziell für große Anlagen verwendet. Interessant sind die Akkus aufgrund ihrer Eigenschaften auch für die private Energieversorgung, da sie eine hohe Betriebssicherheit aufweisen (nicht entflammbar), zyklenfest mit einer Haltbarkeit von mind. 30 Jahre sind und Einzelteile ausgetauscht und repariert werden können. Erste Modelle für Privathaushalte sind bereits teuer am Markt, wobei zukünftig mit einem größeren Angebot an Redox-Flow-Batterien für den privaten Bereich zu rechnen sein wird.
Besonders beliebt zur Stromspeicherung für den Eigenbedarf sind Lithium-Ionen-Batterien.
Lithium in seinen Facetten
Lithium in Batterien zu verwenden ist nicht neu. Während die Lithium-Metall-Batterie üblicherweise nicht wiederaufladbar und damit für einen Stromspeicher unbrauchbar ist, eignen sich die Lithium-Ionen-Akkus optimal für PV-Anlagen. Lithium-Ionen Batterien enthalten kein metallisches Lithium, sondern eine Lithiumverbindung (Lithium Oxid). Sie sind wiederaufladbar, besitzen als Lithium-Ionen-Eisenphosphat (LiFePo4) Variante eine höhere Energiedichte als Blei-Säure-Akkus und darüber hinaus ist nahezu die komplette Kapazität nutzbar.
TIPP!
Mehr zu den Kenngrößen der Photovoltaikanlage und Solarspeichern erfährst du im Blogbeitrag “Kennwerte – kompetent kompakt erklärt” bei Dein Solarspeicher Blog.
Dank geringem Eigengewicht sind LiFePo4-Batterien für Zuhause und unter Campern sehr beliebt. Zudem wird im Gegensatz zu Blei-Säure-Akkus stetig weiter an der Verbesserung der Technologie geforscht. Zuletzt gelang es japanischen Wissenschaftlern, eine Lithium-Ionen-Batterie zu entwickeln, die ohne Kobalt auskommt und im Vergleich mit einer 60% höheren Energiedichte überzeugte. Derzeit wird an weiteren Verbesserungen zur Betriebssicherheit und Haltbarkeit geforscht, um die Batterie zukünftig marktfähig zu bekommen.
Lithium-Eisen-Yttrium-Phosphat Akkus eine Alternative?
Interessante Konkurrenz zum LiFePo4 Akku ist die Weiterentwicklung LiFeYPo4. Mit Yttrium angereicherte Lithium-Ionen-Eisenphosphat-Batterien bieten zunächst alle Vorteile des verwandten Typs. Der feine Unterschied liegt dabei im Temperaturbereich. Die LiFePo4 Akkus lassen sich zwischen 10°C bis 35°C lagern und bei Plusgraden optimal laden und entladen. Die Verwendung bei Temperaturen darunter ist entweder gar nicht möglich oder schadet auf Dauer dem Akku und verkürzt die Haltbarkeit deutlich. Bei den Batterien mit Yttrium ist das anders. Sie können bei Minusgraden gelagert und betrieben werden, ohne den Zellen zu schaden. Zudem macht sich ein Spannungsabfall erst kurz vor der Entladung bemerkbar und die Leistungsdichte ist im Vergleich noch einmal höher. Aufgrund dieser zusätzlichen Vorteile erfreuen sich die Lithium-Ionen-Yttrium-Eisenphosphat Batterien großer Beliebtheit bei Wohnmobilen, die unterwegs regelmäßig großen Temperaturschwankungen unterliegen können. Aber auch für den Einsatz im Garten oder auf einem Boot werden die Yttrium Akkus gern verwendet.
Weitere Lithium Batterietypen
Neben den Lithium-Ionen-Batterien mit Yttrium wird an weiteren Kombinationsmöglichkeiten und Verbesserungen des beliebten Akkus geforscht. Wir stellen dir jetzt noch ein paar Speichertypen vor, die in Verbindung mit Lithium funktionieren.
- Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren (LCO) besitzen eine sehr hohe Energiedichte und ein sehr geringes Eigengewicht. Sie sind die platzsparende Form unter den Batterien, weshalb sie beispielsweise in Handys und Notebooks verbaut werden. Denn bei diesen Geräten sind Gewicht und Energiedichte weitaus wichtiger als die Lebensdauer. Besonders in der heimischen Anwendung spielt das Gewicht eines Solarspeichers eine eher untergeordnete Rolle, dafür ist eine hohe Zyklenzahl samt Haltbarkeit ausschlaggebend für die Funktion.
- Lithiumtitanat-Akkumulatoren (LTO) verzeichnen eine sehr hohe Leistungsdichte, dafür eine geringe Energiedichte. Eine Überladung oder Tiefentladung ist nicht möglich und darüber hinaus besitzen LTO-Batterien eine hohe Betriebssicherheit. Wie die LiFeYPo4 Akkus sind sie temperaturunempfindlich und haben erst unter -20°C einen Leistungsabfall. Die lange Lebensdauer und die genannten Vorteile schlagen sich im teuren Preis nieder, weshalb die Batterien momentan kaum für private Solarspeicher verbreitet sind. In China hingegen werden sie dank der Robustheit und hohen Zyklenzahl gern in Bussen eingesetzt.
- Lithium-Ionen-Schwefel-Batterien (Li-S) stecken wohl noch in den Kinderschuhen. Im letzten Jahr erzielten australische Forschende in diesem Feld einen Durchbruch in der Entwicklung dieser Batterien. So sollen Li-S-Akkus mehr Energie liefern, dabei noch haltbarer sein (was noch zu beweisen ist), kombiniert mit einer umweltfreundlichen und günstigen Produktion. Die Lithium-Ionen Batterien mit Schwefel könnten zukünftig vor allem für Elektroautos eine interessante Rolle spielen.
Wer einen effizienten Solarspeicher für Zuhause sucht, wird in naher Zukunft mit den beliebten Lithium-Ionen-Eisenphosphat-Batterien weiterhin gut beraten sein. Trotz des höheren Preises gegenüber Blei-Säure und Co. sind sie im Vergleich zur Haltbarkeit die sinnvollste Investition, um die Energieversorgung autarker werden zu lassen. Für Camping-Liebhaber mit eigenem Wohnmobil und einer Inselanlage auf dem Dach sind die etwas teureren, dafür temperaturbeständigen LiFeYPO4-Batterien stets einen Blick wert. Mit diesem Akkutyp ist der passionierte Camper auf jeder Reise bestens versorgt, dank sicher gespeicherter Solarenergie.
Maria
Autorin bei Dein Solarspeicher Blog.
