Zum neunten Mal hat das bayerische Centrale Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk (C.A.R.M.E.N.) seine „Marktübersicht Batteriespeicher“ aktualisiert. In der neuen Version sind über 400 Systeme von 27 Herstellern enthalten. Die Daten basieren auf einer Abfrage unter den Herstellern, stellen also die Aussage der Unternehmen dar.

Welche Angaben wie zu bewerten sind und auf welche Qualitätskriterien Käufer achten sollten, haben die Batterieexperten Alois Hadeier und Alexander Widmann von C.A.R.M.E.N. in einem Webinar erläutert. „Unsere Marktübersicht hat nicht den Anspruch, den gesamten Markt widerzuspiegeln. Aber man kann daraus wichtige Tendenzen ableiten“, sagt Widmann.

Li-Ionen-Systeme dominieren den Markt

So zeigt die Marktübersicht die Dominanz der Lithium-Ionen-Systeme (kurz: Li-Ionen). 93 % der über 400 Systeme fallen hierunter. Unter den Li-Ionen-Batterien überwiegen mit 71 % Li-Eisen-Phosphat-Modelle, gefolgt von Li-Nickel-Mangan-Kobalt (21 %).

6 % der restlichen Systeme sind Salzwasserspeicher (insgesamt 24 Systeme), 1 % Salzschmelze-Systeme (ein System). Blei-Säure-Batterien sind nicht mehr enthalten, weil die Hersteller hierzu keine Systeme genannt haben. Erstmals sind auch Redox-Flow-Systeme nicht mehr vertreten. „Ein Hersteller teilte uns mit, dass er aus diesem Segment wieder ausgestiegen ist. Inwieweit sich das System am Markt entwickelt, lässt sich derzeit noch nicht absehen“, sagt Widmann.

C.A.R.M.E.N. hat die Systeme in die Klasse bis 10 kWh und über 10 kWh Nutzkapazität eingeteilt. Gemeint ist die tatsächliche Speicherkapazität. Bei Li-Batterien beträgt sie etwa 90 % der Nennkapazität, bei Salzwasser 100 %, bei Salzschmelze 85 %.

Li-Speicher haben zudem die höchste Dichte bezogen auf das Volumen, also bei gleicher Nutz­kapazität den geringsten Platzbedarf.

Lebensdauer: bis zu 20.000 Vollzyklen

91 % der Systeme lassen sich im Mittel bis zu sieben Jahre nach der Installation modular erweitern. Allerdings ist die Spanne bei diesen Angaben sehr hoch.

Die Zahl der Vollzyklen ist das Maß für die Lebensdauer einer Batterie. Bei Li-Batterien geben die Hersteller eine große Spanne von 500 bis 20.000 Vollzyklen bis zum Lebensende an, bei Salzwasser 5.000 und bei Salzschmelze 7.500 Vollzyklen.

Bezogen auf die kalendarische Alterung liegt die Nutzkapazität bei Li-Batterien nach 15 Jahren bei 40 bis 85 %, Salzwasser-Batterien erreichen noch 70 % und Salzschmelze 92 %.

Nach den Herstellerangaben sind Li-Batterien mit einem Wirkungsgrad von 92 % sehr effizient, die Salzmodelle kommen dagegen nur auf 80 %. „Man muss aber bedenken, dass die Realität oft anders aussehen kann. Hier gibt die Speicherinspektion der HTW in Berlin darüber Auskunft, wie es in der Praxis aussieht“, sagt Hadeier (www.stromspeicher-inspektion.de).

Große Spanne bei Lade- und Entladeleistung

Speicher lassen sich unterschiedlich schnell laden und entladen. Die Entladeleistung ist entscheidend für die Stromversorgung. Ein Maß dafür ist die C-Rate. Sie bezeichnet den auf die Nennkapazität des Akkus in Amperestunden (Ah) bezogenen Lade- oder Entladestrom, gibt also an, wie lange eine Batterie konstant Strom abgeben kann. Eine C-Rate von 1 bedeutet, dass die Batterie den Strom 1 Stunde lang abgibt, bei 2 C sind 30 Minuten, bei 0,5 C sind es zwei Stunden.

Bei den Li-Systemen zeigt die Marktübersicht eine große Spanne in der Klasse bis 10 kWh von 0,2 bis 2,5 C, bei den größeren Modellen von 0,1 bis 10 C.

Fähigkeit zur Notstromversorgung für Landwirte entscheidend

Gerade in der Landwirtschaft ist die Möglichkeit der Notstromversorgung mit einer Batterie ein wichtiger Kaufgrund vor allem in der Tierhaltung. Ein erster Anhaltspunkt dafür, welchen Beitrag eine Batterie hierzu leisten kann, ist die Zahl der Phasen: Über 81 % der Li-Systeme in der Marktübersicht haben drei Phasen, 14 % nur eine Phase, während zweiphasige Systeme kaum vorkommen. „Bei einphasigen Systemen kann nicht der gesamte Haushalt mit Notstrom versorgt werden; das geht nur bei dreiphasigen Systemen“, erklärt Widmann.

Bei der Notstromversorgung selbst gibt es drei verschiedene Varianten:

• Steckdose am Speicher: Hieran können einzelne Stromverbraucher angeschlossen werden.
• Backup-Fähigkeit: Sie sorgt für die Versorgung bei Stromausfall; häufig muss ein Schalter umgelegt werden.
• Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV): Hierbei übernimmt die Batterie bei Stromausfall in Millisekunden die kontinuierliche Stromversorgung für den gesamten Haushalt bzw. für die definierten Betriebsbereiche.

In der Marktübersicht gibt es 62 % Batteriesysteme mit Notstromfähigkeit, 84 % können ein Backup übernehmen, 23 % die USV.

Aktiver Ladungsausgleich macht Speicher effizienter

Erstmals abgefragt für die Marktübersicht hat C.A.R.M.E.N., ob das System über einen Ladungsausgleich (englisch: Balancing) verfügt. „Hierbei unterscheiden wir zwischen aktivem und passivem Ausgleich“, erläutert Widmann.

Beim passiven Vorgehen werden Zellen, die bereits vollgeladen sind, durch Zuschalten eines Widerstands aus dem Ladevorgang herausgenommen. Damit können alle Zellen auf den gleichen Ladezustand gebracht werden. „Aufgrund der Widerstände entstehen jedoch relativ hohe Energieverluste in Form von Wärme. Das kann sich negativ auf die Lebensdauer der Zellen auswirken“, sagt Widmann.

Beim aktiven Ausgleich wird ein Ladungsaustausch unter den Zellen gesteuert. Wird das auch beim Entladen angewendet, spricht man von bidirektionalem Balancing. „Dank der geringeren Wärmeverluste sind Systeme mit aktivem Ausgleich effizienter“, erklärt er.

Zu diesem Qualitätskriterium haben einige Hersteller gar keine Angaben gemacht. Die meisten Li-Systeme können nur passiv ausgleichen. Einen aktiven Ladungsausgleich besitzen bei den Li-Batterien unter 10 kWh etwa 10 %, bei den größeren Systemen 27 %. Die Salzwasserbatterien haben alle einen aktiven Ladungsausgleich, bei der Salzschmelze gab es keine Angaben.

Ein Stromspeicher kann dazu dienen, die hohe Solarstromproduktion aufzunehmen, die meist mittags bei höchstem Sonnenstand maximal ist. Das entlastet die Stromnetze. „Mit diesem Kappen der Mittagsspitze könnten Batteriespeicher einen wichtigen Beitrag für die Energiewende leisten. Denn damit ließe sich die Solarstromproduktion ausweiten, ohne das Netz ausbauen zu müssen“, erklärt Hadeier.

Energiemanagement steuert Ladung

Doch dafür ist es nötig, dass das Energiemanagementsystem des Speichers die Ladung steuert. Ansonsten würde der Speicher morgens nach Sonnenaufgang geladen und wäre schon am Vormittag voll. Die meisten Systeme in der Marktübersicht können netzdienlich geladen werden (64 %), vor allem die Li-Batterien.

Genauso lässt das Energiemanagementsystem bei den meisten Geräten den Anschluss einer Ladestation für ein Elektroauto (Wallbox) oder eines Heizstabes zu, der bei Bedarf aus dem Solarstrom Wärme für die Heizung erzeugt. Das bedeutet: Die Steuerung übernimmt den Stromfluss je nach Wunsch des Betreibers, sodass z.B. erst das Auto, dann die Batterie geladen werden und am Schluss der Heizstab angesteuert wird. „Die meisten Hersteller haben dafür ein firmeneigenes Energiemanagementsystem. Nur 9 % arbeiten mit einem offenen System, auf das auch andere Hersteller zugreifen können“, sagt Hadeier.

Ein Drittel kann Regelleistung erbringen

Mit dem Angebot der Regelleistung ergeben sich zusätzliche Erlösmöglichkeiten für die Anlagenbetreiber. Die Regelleistung nutzen Übertragungsnetzbetreiber, um die Soll-Frequenz des Stromnetzes auf 50 Hertz zu halten. Dazu muss die eingespeiste Strommenge zu jedem Zeitpunkt der entnommenen Strommenge entsprechen. „Nicht prognostizierbare Ungleichgewichte führen daher zu Abweichungen von der Frequenz“, erklärt Widmann.

Zum Ausgleich der Abweichungen – und somit zum Erhalt des Gleichgewichts – gibt es unterschiedliche Arten des Ausgleichs je nach Zeitspanne: Die Primärregelleistung (PRL) muss innerhalb von 30 Sekunden verfügbar sein und kann bis zu 15 Minuten lang anhalten, die Sekundärregelleistung (SRL) kommt nach fünf Minuten dazu und dauert bis zu 30 Minuten. 33 % aller Batteriesysteme können Regelleistung in Form von PRL erbringen, 31 % die SRL.

Innerhalb eines Jahres 18 % Preisanstieg

Bei der Angabe der Preise sind die Hersteller zurückhaltender: Nur bei 157 Li-Systemen, also weniger als die Hälfte, liegen Preise vor, bei Salzwasser waren es 24 Angaben, bei der Salzschmelze gab es keine Rückmeldung.

C.A.R.M.E.N. hat die Systempreise netto in €/kWh Speicherkapazität angegeben. Dabei handelt sich um die unverbindliche Preisempfehlung der Hersteller. Bei Li-Ionen gibt es eine große Spanne von 577 bis 2.300 €/kWh, im Mittel sind es bei den kleinen Systemen 985 €/kWh, bei den größeren über 10 kWh 893 €/kWh. Bezogen auf die Nutzkapazität liegt der Preis bei den kleinen Systemen im Mittel bei 1.426 € pro kWh (SIEHE ÜBERSICHT 3), bei den größeren bei 893 €/kWh (ÜBERSICHT 4).

Im Vergleich zur Marktübersicht 2021 sind die Preise um 18 % angestiegen. Insgesamt beträgt der Preisrückgang der letzten sieben Jahre aber 41 % bei den kleinen Speichern und 29 % bei den Batterien über 10 kWh.

Weitere Angaben im Überblick

Die Marktübersicht enthält viele weitere Details:

• Bei Li-Batterien liegt der zulässige Temperaturbereich zwischen 5 und 45 °C. Die Salzschmelze hat mit - 15 bis 60 °C einen hohen Temperaturbereich, in dem die Batterien arbeiten können.
• Produktgarantie: Bei Li-Ionen gibt es eine sehr große Spanne von 5 bis 20 Jahren bei kleineren Systemen, bei größeren von 2 bis 20 Jahren, bei der Salzschmelze von 5 Jahren; Hersteller von Salzwasserspeichern haben keine Angabe gemacht.
• 58 % haben eine Off-Grid-Fähigkeit: Sie können ein eigenes Stromnetz aufbauen, was z.B. bei Berghütten oder Inselanlagen nötig ist.
• Herstellungsland der Batteriezellen: 46 % stammen aus China, 5 % aus Korea, 6 % aus Österreich.
• Land der Endmontage: 32 % der Gesamtsysteme werden in China montiert, 13 % in Deutschland und 12 % in Österreich.
• Montageart: 45 % werden auf dem Boden aufgestellt, 7 % an der Wand und bei 46 % ist beides möglich.
• Die meisten Systeme sind für die Aufstellung in Innenräumen konzipiert, es gibt aber auch Batterien für außen.
• Nur 3 % der Hersteller haben angegeben, eine Lebenszyklusanalyse von der Rohstoffgewinnung bis zum Recycling erstellt zu haben, 25 % arbeiten daran.

„Es gibt Bestrebungen, Lithium umweltfreundlicher zu gewinnen und weniger giftige Metalle einzusetzen. Dieser Trend wird sich unserer Auffassung nach auf dem Markt stärker durchsetzen“, erwartet Widmann. Das bedeutet: In künftigen Marktübersichten werden die Rohstoffgewinnung und das Recycling eine stärkere Rolle spielen.

Die vollständige Marktübersicht finden Sie unter www.carmen-ev.de.