Batterie-Chemie

Gleich vorab: Batterie ist nicht gleich Batterie. Zwar basiert so ziemlich alles was man sich unter diesem Begriff vorstellt auf dem Prinzip der sog. galvanischen Zelle, aber die Zutaten und die daraus resultierenden Eigenschaften unterscheiden sich - mitunter beträchtlich.

Da gibt es die Blei-Säure, Nickel-Eisen, Lithium-Ionen, Natrium-Ionen und viele mehr. Alle natürlich mit gewissen Eigenschaften bzw. Vor- und Nachteilen. Uns interessiert natürlich die Eignung als Solarspeicher.

PetaJoule wurde 2013 gegründet und ein Hauptgrund war die aufkommende breitere Verfügbarkeit von Lithium-Eisen-Phosphat Akkumulatoren. Diese kurz LiFePo oder LFP genannten Akkus waren zu dem Zeitpunkt nicht mehr brandneu - theoretisch war die Batteriechemie bereits seit Ende der 1990er Jahre bekannt. Aber zu diesem Zeitpunkt gab es bereits bereits Langzeiterfahrungen die auf die Überlegeheit gegenüber den damals noch weit verbreiteten Blei-Säure Akkus hindeuteten.

Nach unserer Einschätzung gibt es heute nur zwei Batteriechemien welche für langlebige stationäre Systeme Sinn machen:

I) Lithium-Eisenphosphat (LFP) kann heute als "Stand der Technik" für stationäre Systeme angesehen werden: hohe Energiedichte, hohe Lade- und Entladeströme, sicher (kein sog. "thermisches Durchgehen"), lange Lebensdauer, relativ preisgünstig. Bis auf ein paar exotische Ausnahmen werden alle Systeme von uns mit dieser Batteriechemie ausgeliefert.

II) Lithium-Titanat (LTO) ist teurer, aber aus Sicht der Langlebigkeit nochmal eine Klasse höher: im Schnitt ist für diese eine Lebensdauer von 50 Jahren zu erwarten. Das wiederum würde aus LTO Batterien die langlebigste Komponente machen und es stellt sich die Frage ob der Preis es rechtfertigt, dass die Batterie im Endeffekt doppelt so lange lebt wie die PV Module.

Es gibt übrigens noch eine andere Batteriechemie welche mit 50 Jahren Lebenserwartung aufwarten kann: Nickel-Eisen Akkumulatoren, 1901 von T.A. Edison entwickelt. Diese haben aber andere Nachteile (hohe Selbstentladung, Knallgas bei Überladung), die ihre Praktikabilität als Solarspeicher schmälern.

Blei-Säure Batterien

Unsere Empfehlung: Lassen Sie sich keine Blei-Säure Batterien als Solarspeicher andrehen! Es gibt immer noch - man kann es nicht anders sagen - Ewiggestrige, die Blei-Säure als "bewährte, robuste und preiswerte" Technologie anpreisen. Nun - gelogen ist diese pauschale Aussage nicht, aber im Vergleich zu LFP zieht diese Technologie in allen Parametern den Kürzeren. Sogar beim Preis, denn um an vergleichbare Parameter wie Lebensdauer und Lade-/Entladeströme zu kommen muss ein Vielfaches der Kapazität einer LFP Batterie aufgewendet (und gekauft) werden. Blei ist giftig. ☠️

Nickel-Cadmium

Finger weg, verboten, giftig. ☠️ Memory-Effekt. Gehört auf den Sondermüll. Leider kommt es immer wieder vor, dass alte Gabelstapler-Batterien dieser Chemie für Selbstbauprojekte verwendet werden. Klar - Zyankali holt man sich ja auch freiwillig ins Haus. 🤦‍♂️

Lithium-Ionen/Lithium-Polymer

Hier gibt es Einiges zu sagen. Thema Energiedichte: Wieviel Energie bekomme ich pro Volumen oder pro Gewicht in so einem Akku? Diese Frage ist wichtig für Akkus die Verwendung in Handys oder Autos finden - schließlich muss man das ja dann mit herumschleppen, da will man möglichst viel Energie in möglichst wenig Raum und Gewicht unterbringen. Hier haben sich Lithium-Ionen (LiIon) Akkus etabliert.

Dann wäre da die Leistungsfähigkeit bei Energieaufnahme (= Ladung) und Energieabgabe bei gleichzeitig hoher Energiedichte. Eigenschaften die für den Modellbau sehr gefragt sind, auch da wo früher kein Weg an Verbrennungsmotoren vorbei ging. Hier sind Lithium-Polymer (LiPo) Akkus ungeschlagen.

Damit ist die Sache klar - LiPo Akkus sind am besten! Oder?

So eine Schlussfolgerung ist mit Sicherheit vorschnell, denn diese Batteriechemie ist leider anfällig für das sog. thermische Durchgehen und als solche definitiv nicht etwas, das man im Haus möchte. Hinsichtlich der Kapazität stimmt es zwar, dass die Energiedichte höher ist als bei LFP, aber das gilt nur bei neuen LiIon Akkus.

Oft hat man es jedoch mit LiIon Akkus zu tun, die als Solarspeicher eine Zweitverwertung einer BEV Batterie erfahren. Hier ist dann weder die Energiedichte besser als bei neuen LFP Akkus, noch ist eine längere Lebensdauer zu erwarten, denn verglichen mit LFP hat LiIon generell eine geringere Zyklenfestigkeit.

Fazit

Lithium-Eisenphosphat ist im Bereich Solarspeicher Industriestandard auf den Sie setzen sollten. Lithium-Titanat ist zwar technisch nochmal besser, aber aufgrund des hohen Preises eigentlich eine Luxuslösung die es so nicht braucht, da LFP die letzten 10-15 Jahre gezeigt hat, dass es die Anforderungen an Solarspeicher mit Bravour bewältigen kann.