Lithium-, Salzwasser- und Hochtemperaturspeicher im Vergleich

Neben den etablierten Lithium-Ionen-Batterien stehen weitere Batterietechnologien in den Startlöchern. Im vierten Schwerpunkt der Stromspeicher-Inspektion 2023 wurden daher gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erstmals auch alternative Batterien, die nicht auf Lithium basieren, untersucht. Am KIT wurden Natrium-Ionen- und Natrium-Nickelchlorid-Systeme, die umgangssprachlich auch als Salzwasserbatterien und Hochtemperaturbatterien bezeichnet werden, vermessen. Die Laborergebnisse zeigen: Die Stromspeicherung der alternativen Systeme ist im Vergleich zur Speicherung in Lithium-Ionen-Batterien von deutlich höheren Verlusten geprägt.

Der Batteriewirkungsgrad beschreibt das Verhältnis der DC-seitig abgegebenen zur DC-seitig zugeführten Energiemenge des Speichersystems. Im Vergleich zu einer Lithium-Ionen-Batterie sind die Umwandlungsverluste in den alternativen Batteriespeichern deutlich größer. Während der Speicherung gehen in der Natrium-Ionen-Batterie im Mittel 21 % verloren. Beim Natrium-Nickelchlorid-Batteriespeicher wird zusätzlich Energie für die integrierte Heizung und zur Einhaltung des zulässigen Batterietemperaturbereichs benötigt. Dadurch betragen die Verluste sogar 29 %, sodass ein mittlerer Batteriewirkungsgrad von nur 71 % resultiert. Dagegen liegt der Wirkungsgrad des untersuchten Lithium-Ionen-Batteriespeichers mit 96 % um 25 Prozentpunkte höher.

Die Analysen zeigen darüber hinaus, dass insbesondere die Natrium-Ionen-Batterien eine geringe Leistungsfähigkeit aufweisen, die zudem mit sinkendem Ladezustand annähernd linear abnimmt. Ist die Natrium-Ionen-Batterie zur Hälfte entladen, kann sie nur noch 40 % der Maximalleistung abgegeben. Lithium-Ionen-Batterien können hingegen fast während des gesamten Entladevorgangs die volle Leistung zur Verfügung stellen. Gleichzeitig zeigen die Analysen, dass die Energiedichte der genannten Batterietechnologien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien häufig deutlich geringer ist.

Auch bei der Systemeffizienz wurden in diesem Jahr neue Bestwerte erzielt. Das System von VARTA überzeugt mit einem hohen Batteriewirkungsgrad von 97,8 % und mit einem Stand-by-Verbrauch von lediglich 2 W. Der mittlere Wirkungsgrad der 18 untersuchten Lithium-Ionen-Batteriespeicher liegt bei 96 %. RCT Power punktet hingegen mit einem exzellenten Wechselrichterwirkungsgrad im Entladebetrieb von 97,8 %. Mit einer Einschwingzeit von unter 200 Millisekunden stellte der Hybridwechselrichter von KACO ebenfalls einen neuen Bestwert auf.

Um Privatpersonen bei der Suche nach einem effizienten Heimspeicher zu unterstützen, entwickelte die Forschungsgruppe der HTW Berlin den Stromspeicher-Inspektor, der auf den Ergebnissen der Studie aufbaut. Mit der neuen Web-Anwendung können Endkund:innen die wichtigsten Effizienzeigenschaften von PV-Speichersystemen unterschiedlicher Hersteller miteinander vergleichen. Was den Stromspeicher-Inspektor besonders macht: Alle aufgelisteten Kennwerte wurden von unabhängigen Prüfinstituten ermittelt und auf Plausibilität geprüft. Der Stromspeicher-Inspektor wird ab sofort kontinuierlich um Produktneuheiten erweitert und macht diese somit schneller vergleichbar.