Bild zeigt einen Solarpark mit Stromspeicher Station.

Stromspeicher Arten

11. Januar 2023 | Lesedauer: 10 Minuten

Mithilfe von Stromspeichern können private Haushalte, aber auch Unternehmen einen noch höheren Anteil ihres eigenen PV-Stroms verbrauchen. Es gibt jedoch verschiedene Stromspeicher Arten, sodass man schnell den Überblick über Technologien, Leistungen und Funktionen verlieren kann. Durch technologischen Fortschritt haben sich Stromspeicher im Lauf der Zeit gewandelt und weiterentwickelt. In diesem Beitrag stellen wir Ihnen die einzelnen Stromspeicher Arten einmal genauer vor.

Stromspeicher Arten für private Haushalte

Eine Photovoltaikanlage können Sie optimal mit einem Stromspeicher kombinieren. Bei einer Anlage auf dem Dach eines Einfamilienhauses, einer Doppelhaushälfte oder eines Reihenhauses sorgt die Integration eines Stromspeichers dafür, dass Sie noch mehr des selber erzeugten Stroms nutzen können. Dies kann von besonderem Vorteil sein, wenn eine Wallbox oder Ladestation für ein Elektrofahrzeug vorhanden oder geplant ist. Denn die zusätzlichen Kapazitäten, die der Stromspeicher für einen privaten Haushalt zur Verfügung stellt, führen dazu, dass der Anteil von teurem Strom aus dem öffentlichen Netz beim Laden weiter gesenkt werden kann. So kann der umweltfreundliche und kostengünstige PV-Strom also effizienter verteilt und genutzt werden.

Stromspeicher Arten für Gewerbe und Industrie

Photovoltaikanlagen im Bereich Gewerbe und Industrie sind häufig ganz besonders effizient. Die Investition in eine solche Anlage kann sich bereits nach kurzer Zeit amortisieren. Das liegt an den extrem hohen Energiekosten, die während des regulären Geschäftsbetriebes in bestimmten Branchen anfallen. Auch hier kann der Einsatz von Stromspeichern sich durch eine deutlich optimierte Ausnutzung des selber erzeugten Stroms schnell auszahlen. Interessenten aus dem Bereich Gewerbe und Industrie stehen verschiedene Stromspeicher Arten zur Auswahl.

Stromspeicher Station

Diese Variante ist für besonders große Photovoltaikanlagen geeignet. Sie besteht zum Beispiel aus einem Lithium-Ionen-Stromspeicher mit 500 bis 1.100 kWh Speicherkapazität, einem Wechselrichter mit einer Leistung von 750 kW und einen Dreiwicklungstransformator. Eine Stromspeicher Station gibt es entweder als Containersystem oder zum Beispiel als Betonstation.

Arten von Blei-Säure-Speichern

Was heute nicht mehr dem neuesten Stand der Technik entspricht, war früher üblich: der Blei-Säure-Speicher. Blei-Säure-Batterien bzw. Bleiakkumulatoren oder Bleiakkus bestehen aus einem säurefesten Gehäuse und zwei Bleiplatten, die als positiv bzw. negativ gepolte Elektrode dienen.

Bei der Betriebsweise wird zwischen Pufferbetrieb und Zyklenbetrieb unterschieden. Diese relativ kostengünstig zu erwerbende Stromspeicher Art gilt für einen gewissen Zeitraum als zuverlässig. Nachteilig sind sein hohes Gewicht sowie seine geringe Energiedichte. Im Folgenden werden fünf verschiedene Blei-Säure-Speicher vorgestellt.

Starterakku

Ein Starterakku muss viel Strom in kurzer Zeit liefern können. Der Zyklenbetrieb einer Photovoltaikanlage ist dafür denkbar unpassend. Sulfatierung und Korrosion würden den Starterakku nach wenigen Monaten unbrauchbar machen.

Solar-Blei-Gitterplatten-Speicher

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Starterakku, sind bei Solar-Blei-Gitterplatten-Akkus dickere Platten eingesetzt, die einen größeren Abstand zu einander aufweisen. Die Bleigitter sind durch Antimonzusatz verhärtet. Bei einer Entladetiefe von 20 Prozent ist mit einer Lebensdauer von 1000 Zyklen zu rechnen. Diese Art von Stromspeichern bietet sich für die sporadische Nutzung an, wie sie zum Beispiel bei Ferien- oder Wochenendhäusern vorkommt.

Blei-Gel-Speicher

Moderne Blei-Gel-Batterien sind auslaufsicher, da sie zusätzlich mit Kieselsäure in Form eines Gels gefüllt sind. Ein Laderegler sorgt für die Einhaltung der Ladeschlussspannung. Andernfalls kommt es durch Gasung zu einem Austrocknen des Speichers.

Ortsfeste Panzerplatten-Speicher

Bei dieser Stromspeicher Art wird zwischen zwei Varianten unterschieden. So gibt es die Arten Ortsfeste Panzerplatte mit Sonderseparation und flüssigem Elektrolyten (OPzS) sowie Ortsfeste Panzerplatte Verschlossen (OPzV). Diese Art von Stromspeichern wird in der Regel für batteriegestützte Notstromanalagen verwendet.

Block-Akkus

Diese Speicher werden auch als OGI-Block bzw. Ortsfeste Gitterplatten bezeichnet. Das aktive Material, hier mehrere Bleistäbe, wird von einer elektrolytdurchlässigen Schutzhülle umgeben. In der Herstellung sind diese Arten von Stromspeichern kostengünstiger als Panzerplatten-Akkus. Trotzdem erreichen sie eine relativ hohe Zyklenlebensdauer.

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Stromspeicher Arten: Lithium-Ionen-Speicher

Besonders wirkungsvoll für Photovoltaik sind Speichersysteme auf der Basis von Lithium. Bei dieser Art von Stromspeicher wird elektrische Energie in Lithium-Atomen und Übergangsmetall-Ionen gespeichert. Der Lithium-Ionen-Fluss durch den Elektrolyten wandert zwischen den beiden Elektroden hin und her. Er stellt einen Ausgleich da, wenn durch Laden oder Entladen ein externer Stromfluss entsteht.

Es gibt allerdings eine Vielzahl von Ionen-Speichersystemen. Sie unterscheiden sich in ihrer Materialkombination für Anode, Kathode und Separator. Nachfolgend werden mehrere Stromspeicher auf Lithium-Basis vorgestellt:

Lithium-Cobalt-Oxid-Stromspeicher

Bei LCO-Akkus ist mit einer Lebensdauer von 500 bis 1000 Zyklen zu rechnen. Sie haben eine hohe Energiedichte. Bei höheren Temperaturen besteht bei dieser Stromspeicher Art im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Kathodentypen eine erhöhte Brandgefahr.

Lithium-Mangan-Oxid-Spinell-Stromspeicher

LMS- bzw. LMO-Akkus haben eine geringere Energiedichte als auf Kobalt basierende Materialien. Dafür bieten sie eine höhere Zellspannung, haben eine durchschnittliche Lebensdauer von 1500 bis 2000 Zyklen und besitzen umweltfreundlicheres Kathodenmaterial im Vergleich zu Kobalt-Verbindungen. Dazu kommen ein niedrigerer Anschaffungspreis sowie eine bessere Leistungsfähigkeit bei hohen Außentemperaturen.

Lithium-Nickel Cobalt-Mangan-Stromspeicher

NMC- bzw. NCM-Speicher können ähnlich wie LMS-Speicher auf hohe Kapazitäten ausgelegt werden. Ebenfalls lassen sich die Speicher jedoch auch auf moderate Ladebedingungen auslegen. Grundsätzlich liefern die Kathoden eine gute Mischung aus Leistungsfähigkeit, Energiedichte und bezahlbaren Anschaffungskosten. Die Energiedichte ist sogar höher als bei LFP-, LMO- und LCO-Speichern. Auch aufgrund des niedrigen Gewichts wird diese Art von Stromspeicher häufig im Bereich der E-Mobilität verwendet.

Lithium-Eisen-Phosphat-Stromspeicher

Die Widerstandsfähigkeit des Materials zeichnet LFP-Zellen im Besonderen aus. Sie sind sowohl thermisch als auch chemisch relativ stabil. Außerdem haben sie mit über 5000 Zyklen eine sehr lange Lebensdauer. Die Energiedichte von LFP-Speichern fällt hingegen im Vergleich zu den Kathodenmaterialien NMC oder NCA niedrig aus. Sie werden in schnelladefähigen Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt. Auf diese Art von Stromspeichern wird gegenwärtig von vielen Herstellern zurückgegriffen.

Arten von Natrium-Schwefel-Speichern

Kostengünstige Materialien, hohe Energiedichte und lange Lebensdauer machen NaS-Zellen zu einer interessanten Stromspeicher-Technologie. Die großen stationären Speicher haben nicht selten 50-kW-Module, die aus 320 Zellen bestehen. Dementsprechend werden Natrium-Schwefel-Speichersysteme häufig im Rahmen von Großprojekten wie Wind- und Solarparks installiert. Denn größere Blöcke aus zusammengeschalteten Modulen können mehrere hundert MWh zwischenspeichern.

Redox-Flow-Speicher

Ähnlich wie der Natrium-Schwefel-Speicher stellt auch der Redox-Flow-Speicher eine Art Sonderfall dar. Diese Art von Stromspeicher, die auch Flüssigbatterie genannt wird, besitzt zwei energiespeichernde Elektrolyte, die in jeweils getrennten Kreisläufen zirkulieren. Der Ionenaustausch in der Membran einer galvanischen Zelle stellt die Verbindung der beiden Kreisläufe her. Vorteilhaft an dieser Stromspeicher Art ist, dass sich Leistung und Energieinhalt unabhängig voneinander skalieren lassen. Außerdem ist ihre Lebensdauer vergleichsweise lang. Aufgrund der geringen Energiedichte ist der Redox-Flow-Speicher für den stationären Betrieb geeignet.

Alternative Stromspeicher Arten

Der durch Photovoltaikanlagen nachhaltig produzierte Strom lässt sich auf unterschiedliche Arten und Weisen zwischenspeichern. Mittlerweise gibt es auch Möglichkeiten den Strom vom Dach ohne lithium- oder bleihaltige Medien zu speichern. Hier ein kurzer Überblick über mögliche alternative Arten von Stromspeichern:

Salzwasser-Speicher

Eine lithiumfreie Alternative bieten Salzwasserbatterie-Systeme. Sie sind umweltfreundlich, wartungsarm, überlastungsresistent und lassen sich tiefentladen. Dabei befindet sich Mangan-Oxid an der Kathode, Aktivkohle an der Anode, während Zellulose als Separator dient. Das Salzwasser fungiert als Elektrolyt. Den Kern der Technologie bilden sogenannte Interkalationsreaktionen. Als Nachteil von Salzwasser-Speichern ist ihre geringe Speicherdichte anzuführen.

Wasserstoffspeicher

Durch Elektrolyse bzw. eine Redoxreaktion wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die Elemente werden separiert. Besteht Strombedarf, werden die beiden Elemente mit Hilfe einer Brennzelle wieder zu Wasser verbunden. Dieser Vorgang setzt Energie frei.

Dieser chemische Stromspeicher ist umweltfreundlicher in Herstellung und Entsorgung, besitzt eine lange Lebensdauer und verfügt über eine hohe Speicherkapazität. Ein geringer Wirkungsgrad von 70 bis 80 Prozent, Gefahren durch den explosiven Wasserstoff sowie ein hoher Investitionspreis machen Wasserstoffspeicher noch nicht interessant für private Betreiber von PV-Anlagen.

Für welchen Stromspeicher entscheiden?

Es gibt eine ganze Reihe unterschiedlicher Arten von Stromspeichern. Bestimmte Arten sind kaum mehr für Kunden erhältlich, andere sind von ihrer Technologie noch nicht bis ins letzte Detail ausgereift. Man steht letztendlich vor einem unübersichtlichen Angebot an Stromspeichern und weiß nicht recht, für welche Variante man sich entscheiden soll.

Auf der Suche nach einem geeigneten Stromspeicher, können Sie eigenständig in einem ersten Schritt verschiedene Stromspeicher-Modelle im Internet bequem vergleichen. Ihr Solarteur steht Ihnen darüber hinaus für Fragen und Beratungen zu Verfügung. Dabei können Vorteile verschiedener Arten von Stromspeichern miteinander abgewägt und die beste Variante für den Anwender herausgefunden werden.

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