Studie
Stromspeicher-Inspektion 2023
Die Stromspeicher-Inspektion 2023 vergleicht neben Lithium-Ionen-Speichersystemen auch Salzwasser- und Hochtemperaturbatterien.
In der neuesten Ausgabe ihres Stromspeichertests nahm die Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin nicht nur Lithium-Ionen-Batteriesysteme unter die Lupe. Erstmals analysierte sie zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie KIT auch sogenannte Salzwasser- und Hochtemperaturbatterien. Das Fazit: In puncto Energieeffizienz sind die seit vielen Jahren etablierten Lithium-Ionen-Batterien den alternativen Batterietechnologien derzeit noch deutlich überlegen.
RCT Power, Kaco, Fronius und Kostal ganz oben auf dem Siegertreppchen der Stromspeicher-Inspektion 2023
Zum sechsten Mal in Folge bewertet die Stromspeicher-Inspektion 2023 die Energieeffizienz von Solarstromspeichern. An der diesjährigen Ausgabe beteiligten sich erneut namhafte Hersteller wie BYD, Fronius, Kostal, Varta und Viessmann. Die mit dem System Performance Index (SPI) bewerteten Stromspeichersysteme sind innerhalb der Leistungsklassen 5 Kilowatt (kW) und 10 kW gegeneinander angetreten.
In der höheren Leistungsklasse setzte sich ein DC-gekoppeltes Speichersystem von RCT Power mit einem SPI (10 kW) von 96,4 % durch. Die Hybridwechselrichter von Kaco und Fronius erzielten in Kombination mit den Batteriespeichern von Energy Depot und BYD einen SPI (10 kW) von 95,4 %. Hier entschied die zweite Nachkommastelle über die Platzierung auf den Plätzen 2 bis 4.
In der 5-kW-Leistungsklasse setzten sich Geräte von RCT Power, Fronius und Kostal durch. Die Speichersysteme von Viessmann und Varta komplettieren mit ihrer ebenfalls sehr guten Effizienz die Top 5. Abgesehen von dem AC-gekoppelten System von Varta handelt es sich bei allen anderen Effizienztestsiegern um Hybridwechselrichter in Kombination mit Hochvolt-Batterien.
Neue Bestwerte beim Wechselrichterwirkungsgrad und bei der Einschwingzeit
Grundlage für die sehr gute Bewertung der Effizienztestsieger sind hervorragende Werte in unterschiedlichen Effizienzkategorien. Das System von Varta überzeugt mit einem hohen Batteriewirkungsgrad von 97,8 % und einem Stand-by-Verbrauch von lediglich 2 W. Bei einem deutlich weniger effizienten Mitbewerber weichen die Werte mit 92,9 % und 51 W stark ab. RCT Power punktet mit einem exzellenten Wechselrichterwirkungsgrad im Entladebetrieb von 97,8 %. Der neue Bestwert ist unter anderem auf die Optimierung der Zwischenkreisregelung und die Verwendung von effizienten Siliziumkarbid-Leistungshalbleitern zurückzuführen. Mit einer Einschwingzeit von unter 200 Millisekunden stellte der Hybridwechselrichter von Kaco ebenfalls einen neuen Rekord auf. Bei diesem Gerät ist die Reaktion und Anpassung auf einen neuen Leistungswert bereits beendet, bevor 14 der anderen untersuchten Systeme überhaupt auf eine Änderung der Leistung reagieren.
Zahlen und Fakten zum deutschen PV-Speichermarkt
Mit über 197 000 Heimspeichersystemen und 269 000 PV-Anlagen mit einer Nennleistung zwischen 2 kW und 20 kW stellt auch der Markt für Photovoltaik-Batteriesysteme in Deutschland neue Rekorde auf. Dabei ist ein Trend hin zu größer dimensionierten PV-Anlagen und Batteriesystemen erkennbar. Mehr als ein Viertel der neuen PV-Anlagen im betrachteten Marktsegment hatte eine Nennleistung zwischen 10 kW und 20 kW. Die mittlere nutzbare Speicherkapazität der Batteriesysteme stieg auf 8,4 kWh. In Summe sind in Deutschland nun mehr als 526 000 Heimspeicher installiert, die eine kumulierte Speicherkapazität von 4,3 GWh aufweisen.
Bei den neu installierten PV-Speichersystemen haben sich Hybridwechselrichter, die den PV-Wechselrichter und den Batterieanschluss in einem Gerät vereinen, gegenüber AC-gekoppelten Systemen klar durchgesetzt. Im Jahr 2022 waren drei von vier der neu installierten Systeme DC-gekoppelt. Vor vier Jahren führten noch AC-gekoppelte Batteriesysteme den deutschen Heimspeichermarkt an. Besonders im Trend sind zudem Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Innerhalb von fünf Jahren verdoppelten sie ihren Anteil auf heute knapp 70 %.
Lithium-Batterien sind im Vergleich zu ihren Alternativen noch klar im Vorteil
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. Die Speicherverluste der untersuchten Natrium-Ionen-Batterien sind um das Fünffache höher als die von Lithium-Ionen-Batterien. Bei den untersuchten Natrium-Nickelchlorid-Batterien sind die Verluste sogar um den Faktor 7 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. Weitere technische Unterschiede und Optimierungspotenziale der verschiedenen Batterietechnologien sind in der Studie Stromspeicher-Inspektion 2023 zu finden.
