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Die Kraft der Sonne auf Knopfdruck nutzen

Überlegungen zur Auswahl des richtigen Batteriespeichersystems für den PV-Strom-Endverbraucher

7. Januar 2013, 9:32 Uhr | Dr. Alexander Hirnet, Varta Storage

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Zelltechnologie

Batteriepacks oder -module bestehen aus vielen Einzelzellen, die elektrisch so miteinander verbunden sind, dass sie als eine große Einheit geladen und entladen werden können. (Ein einzelnes Batteriemodul hat gewöhnlich die Größe einer normalen Autobatterie.) Jede Zelle enthält Komponenten, die chemisch so zusammenwirken, dass sie beim Laden elektrische Energie speichern. Hierfür kommt in modernen Batterien für Gewerbe und Haushalt eine Reihe verschiedener chemischer Kombinationen mit unterschiedlichen Merkmalen zum Einsatz. Bei den Consumer-Batterien sind Nickel-Metallhydrid- (NiMH-) und Lithium-Ionen-Zellen am verbreitetsten. Mit ihnen werden z.B. Mobiltelefone und Notebooks betrieben. Autobatterien sind klassische Blei-Säure-Batterien.

Die heute am Markt verfügbaren Batteriespeichersysteme arbeiten im Allgemeinen mit einem der folgenden drei Chemien:

Blei-Säure - Hauptvorteil dieser etwa als Autobatterien eingesetzten Variante ist der geringe Preis. Ihre Energiedichte ist jedoch vergleichsweise niedrig: Lithium-Ionen-Batterien haben bei gleichem Volumen eine rund viermal höhere Kapazität. Der eigentliche Grund, warum Blei-Säure-Batterien als Batteriespeichersysteme weniger geeignet sind, ist jedoch ihre zu kurze Lebensdauer. Wie bei einer Autobatterie nimmt die Speicherkapazität nach 3 bis 5 Jahren rasch ab, was kurz darauf zum völligen Ausfall führt.
Konventionelle Lithium-Ionen-Zellen - Diese chemische Variante ist die bevorzugte Lösung für kleine Consumer-Gerät wie etwa Mobiltelefone, bei denen Größe und Gewicht so gering wie möglich gehalten werden sollen. Lithium-Ionen-Batterien haben von allen gebräuchlichen Techniken die höchste Energiedichte. Beim Einsatz in modernen Consumer-Geräten werden sie durch komplexe elektronische Systeme geschützt, die den sogenannten »Thermal Run-Away« verhindern - eine gefährliche Überhitzung, bei der Batterie und Gerät in Brand geraten können. Während diese Schutzelektronik das Brandrisiko in Consumer-Geräten sehr niedrig hält, kann das Potenzial für Sach- und Personenschäden beim Brand eines großen Lithium-Ionen-Systems sehr hoch sein. Das spricht gegen ihren Einsatz in Photovoltaik-Anlagen für Wohnhäuser.
Lithium-Eisenphosphat - Die Lithium-Eisenphosphat-Technologie (eine Lithium-Ionen-Technologie mit einem speziellen Kathodenmaterial) bietet eine fast so hohe Energiedichte wie eine Lithium-Ionen-Batterie. Eine große PVA kann in einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie eine enorme Menge an Energie speichern. Im Unterschied zur Lithium-Ionen-Batterie besteht bei Lithium-Eisenphosphat keine Gefahr eines Thermal Run-Away; sie ist daher äußerst sicher. Außerdem hat sie eine erheblich längere Lebensdauer als Blei-Säure-Systeme. Daneben besteht beim Vergleich von Batteriespeichersystemen leicht die Gefahr der Verwirrung über die Nennkapazität der Systeme, die als Preisverhältnis in €/kWh angegeben wird. Dabei ist es wichtig, die tatsächliche effektive Kapazität im Auge zu behalten. Sie unterscheidet sich nämlich von der Nennkapazität und liegt bei Blei-Säure-Systemen nur zwischen 40 und 60 Prozent, bei Lithium-Ionen-Systemen, einschließlich Lithium-Eisenphosphat, jedoch bei 80 bis 90 Prozent.