Studie „Stromspeicher-Inspektion 2023“: Lithium-Ionen-Batteriesysteme noch klar im Vorteil

(24.2.2023) 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 Salzwasser- und Hochtemperaturbatterien. Das Fazit: In puncto Energieeffizienz sind Lithium-Ionen-Batterien den alternativen Batterietechnologien derzeit noch deutlich überlegen.

Batterietechnologien

Der für den Klimaschutz erforderliche Photovoltaik-Ausbau wird nur erfolgreich sein, wenn auch deutlich mehr effiziente Stromspeichersysteme installiert werden. Neben den etablierten Lithium-Ionen-Batterien stehen weitere Batterietechnologien in den Startlöchern. Wie effizient die Alternativen sind, untersuchten HTW- und KIT-Forscher in der Studie Stromspeicher-Inspektion 2023. Das Ergebnis: In Natrium-Ionen- und Natrium-Nickelchlorid-Batterien treten im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien noch deutlich höhere Verluste auf:

• Die Labortests belegen, dass die Speicherverluste der Natrium-Nickelchlorid-Batterien um das Siebenfache höher sind als die der Lithium-Ionen-Batterien.
• Ebenfalls verbesserungswürdig ist die geringe Leistungsfähigkeit der Natrium-Ionen-Batterien, die zudem mit sinkendem Ladezustand linear abnimmt.

Weitere technische Unterschiede und Optimierungspotenziale der verschiedenen Batterietechnologien zeigen die Forschenden in der neuen Studie auf.

Die aktuelle Dominanz der Lithium-Ionen-Batterietechnologie spiegelt sich auch in ihrem beachtlichen Marktanteil in Deutschland wider: 98% der rund 200.000 Heimspeichersysteme, die 2022 installiert wurden, waren Lithium-Systeme. Die Anzahl der Neuinstallationen stieg 2022 im Vergleich zum Vorjahr insgesamt um 44%.

Besonders im Trend sind dabei Lithium-Eisenphosphat-Batterien, wie die HTW Berlin in ihrer Analyse des Speichermarkts zeigt. Innerhalb von fünf Jahren verdoppelten Lithium-Eisenphosphat-Batterien ihren Anteil auf knapp 70% im Jahr 2022. Des Weiteren beobachten die Forscher der HTW Berlin eine rasante Marktentwicklung der Hybridwechselrichter. Drei von vier Photovoltaik-Speichersystemen wurden 2022 mit einer DC-Anbindung des Batteriespeichers realisiert. Vor vier Jahren führten noch AC-gekoppelte Batteriesysteme den deutschen Heimspeichermarkt an.

Energieeffizienz von Solarstromspeichern

In einem weiteren Schwerpunkt der Stromspeicher-Inspektion 2023 bewertete die HTW Berlin die Energieeffizienz von Solarstromspeichern – seit 2018 zum sechsten Mal in Folge. Die Forschungsgruppe „Solarspeichersysteme“ prüfte 18 Speichersysteme von 11 Unternehmen, darunter namhafte Hersteller wie BYD, Fronius, Kostal, Varta und Viessmann.

Mit einem exzellenten Wechselrichterwirkungsgrad im Entladebetrieb von 97,8% punktete RCT Power im Effizienztest. Der Hybridwechselrichter von Kaco beeindruckte hingegen mit einer Einschwingzeit von unter 200 Millisekunden. Mit diesen Werten stellten die beiden Hersteller nicht nur neue Rekorde auf, sondern verbesserten obendrein den System Performance Index (SPI) ihrer Produkte. Die an der HTW Berlin entwickelte Bewertungsgröße dient als Grundlage für den Effizienzvergleich der Geräte.

„Wie bereits in den vergangenen Jahren stehen erneut nur Hybridwechselrichter in Kombination mit Hochvolt-Batterien auf dem Siegertreppchen“, resümiert Johannes Weniger, Initiator der Stromspeicher-Inspektion. Insgesamt konnten die Forscher in diesem Jahr sieben Systemen die höchste Effizienzklasse A attestieren. Der Vergleich zweier Speichersysteme sehr unterschiedlicher Effizienz in der Studie unterstreicht: Wer auf ein hocheffizientes Photovoltaik-Speichersystem setzt, kann innerhalb der ersten zehn Betriebsjahre bis zu 1.700 Euro zusätzlich einsparen.

Um Privatpersonen bei der Suche nach einem effizienten Heimspeicher zu unterstützen, entwickelte die Forschungsgruppe den Stromspeicher-Inspektor, der auf den Ergebnissen der Studie aufbaut. „Mit unserem neuen Online-Tool können Interessierte die wichtigsten Effizienzeigenschaften der Speichersysteme noch einfacher vergleichen“, sagt Michaela Zoll, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme. Der Clou: 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. Interessierte Hersteller können sich hierzu direkt an die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin wenden.

Die Stromspeicher-Inspektion 2023 entstand im Projekt „Perform“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert wird.