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Was ist ein Batteriespeicher und wie funktioniert er?

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Betriebsablauf eines Batteriespeichers am Beispiel Brandscheid.

Man stelle sich eine riesige Powerbank vor, die nicht nur das Handy, sondern ein ganzes Haus mit Strom versorgen kann. Genau das ist ein Batteriespeicher. Wenn die Sonne scheint oder der Wind kräftig weht, sammelt er Energie, die dann genutzt werden kann, wenn sie wirklich gebraucht wird – etwa abends beim Kochen oder Lesen.

Batteriespeicher ermöglichen eine effiziente Nutzung von erneuerbaren Energien und tragen dazu bei, das Stromnetz stabil zu halten. Die mittels Sonne und Wind erzeugte Energie wird im Batteriespeicher eingelagert und bei Bedarf wieder freigegeben. Allerdings sind Batteriespeicher um einiges komplexer als herkömmliche Akkus in Laptops oder Smartphones: Sie bestehen aus mehreren Batteriezellen, die in Containern gelagert sind und in dem ein eingebautes Lösch- und Kühlsystem für die richtige Temperatur sorgt. Ein intelligentes Batteriemanagementsystem überwacht und steuert das Laden und Entladen, damit immer gerade so viel Energie ein- und ausgespeist wird, wie notwendig ist, um die individuellen Bedürfnisse zu erfüllen. Wechselrichter wandeln den Strom schließlich in die Form um, die unsere Haushaltsgeräte benötigen. Große Batteriespeicher sind zudem mit dem Internet verbunden, sodass ihr Status jederzeit überwacht werden kann.

Welche Batteriespeicher-Technologien gibt es?

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Von der kleinen Box im Keller bis zum Giganten fürs Industrienetz gibt es Batteriespeicher in unterschiedlichsten Ausführungen. Lithium-Ionen-Batterien sind die meistgenutzte Batteriespeicher-Technologie. Jedes dieser Materialien hat spezifische Vorteile, die sich für unterschiedliche Anwendungen eignen. Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch ein gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis, eine hohe Leistung und lange Lebensdauer aus. Sie sind wahre Allrounder, die sowohl in den Batteriespeichern großer Industrieanlagen als auch in Kraftwerken zum Einsatz kommen und eine effiziente Balance zwischen Energieangebot und -nachfrage ermöglichen.

Weniger im Rampenlicht, aber durchaus vorhanden, sind Alternativen wie Redox-Flow-Batterien oder Salzwasserbatterien, die allerdings nur in Nischenbereichen eingesetzt werden.

Wie steht es um die Lebensdauer von Batteriespeichern?

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Batteriespeicher sind eine wichtige Komponente in nachhaltigen Energiesystemen. Jedoch liegt es in der Natur der Sache, dass Batterien nicht für die Ewigkeit gemacht sind – das wissen wir schon von unseren Smartphones. Nach 10-15 Jahren ist derzeit „Schluss“ für die meisten Batteriespeicher. Der Grund dafür liegt in den chemischen Prozessen, die die Materialien im Batteriespeicher altern lassen, unabhängig davon, wie oft sie aufgeladen werden. Es ist jedoch nicht möglich, ein genaueres Ablaufdatum für die Batterie vorherzusagen.

Was wir aber wissen: mit zunehmendem Alter nimmt die Speicherkapazität der Batterie kontinuierlich ab. Um die Lebensdauer zu verbessern, wird ein intelligentes Lademanagement eingesetzt. Dabei werden beispielsweise Wetterprognosen und Daten zum bisherigen Energieverbrauch verwendet, um die Batterie schonend zu laden und zu entladen.

Bei der Anschaffung eines Batteriespeichers ist es daher ratsam, eine entsprechende Größe zu wählen, um den zukünftigen Kapazitätsverlust auszugleichen. Auf diese Weise bleibt das System weiterhin wirtschaftlich und effizient.

Welche Größe hat ein Batteriespeicher?

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Batteriespeicher gibt es in verschiedenen Größen, da auch ihre Einsatzzwecke unterschiedlich sind. Egal ob cleverer Stromspeicher im Eigenheim oder als verlässlicher Partner zur Stabilisierung der Stromnetze, es gilt die richtige Größe zu finden ist. Denn die ist nicht nur eine Frage der Effizienz, sondern auch der Ökonomie. Denn wenn ein Batteriespeicher zu groß oder zu klein dimensioniert ist, leiden sowohl Wirtschaftlichkeit als auch die Effizienz des Speichers darunter.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Batteriespeichern?

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Anwendungsbereiche Batteriesystemlösungen

Das Be- und Entladen eines Batteriespeichers ist immer mit Verlusten verbunden. Wie effizient die Energieübertragung ist, wird als Wirkungsgrad gemessen; Je höher der Wert, desto effizienter wird der Strom genutzt. Mit etwa 90-95% ist der Wirkungsgrad von Lithium-Ionen-Stromspeichern bereits sehr hoch. Der genaue Wirkungsgrad ist von verschiedenen Faktoren abhängig. So hat auch der Stromverbrauch des Speichers selbst Einfluss auf den Wirkungsgrad (im Standby und im Betrieb); Auch wenn kein Strom aus der Batterie genutzt wird, entlädt sich der Akku im Laufe der Zeit. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades finden Batteriespeicher mittlerweile vielseitige Einsatzmöglichkeiten.

Wie hoch sind die Kosten für einen Batteriespeicher?

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In den letzten Jahren sind die Kosten für Batteriespeicher gesunken, da auch die Produktionskosten durch die erhöhte Nachfrage gesunken sind. Durch gestiegene Strompreise ist das Speichern von selbst gewonnenem Strom umso wirtschaftlicher geworden. Aktuell sind die Preise relativ stabil, das liegt unter anderem an der Knappheit von nötigen Computerchips. Die genauen Kosten hängen zudem vom Funktionsumfang des Geräts ab; Soll der Batteriespeicher z.B. auch als Notstromanlage fungieren, ist dies meist teurer. Auf längere Sicht werden die Kosten von Batteriespeichern laut Experten wahrscheinlich weiter sinken, da die Produktionsorte für Lithium-Ionen-Batterien ausgebaut werden. Dann könnten Batteriespeicher kostengünstig genug werden um sie im großen Stil als Stromspeichersystem zu nutzen, zur Stabilisierung des Stromnetzes. Es gibt bereits Projekte in Deutschland, die solche Großbatteriespeicher nutzen.

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Quelle: Horvath & Partners, Statistica 2023

Weitere Informationen: Horvath & Partners, BloombergNEF; 2010 bis 2019

Batteriespeicher-Projekte der EnBW

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Die EnBW hat sich zum Ziel gesetzt bis 2035 klimaneutral zu werden. Um dieses Ziel zu erreichen, beteiligt sich das Energieunternehmen an verschiedenen Pilotprojekten, die die effiziente Nutzung erneuerbarer Energien vorantreiben.

Ein Beispiel für ein solches Projekt ist die Zusammenarbeit mit Bosch, um die Stromversorgung flexibler zu gestalten. Auf dem Kraftwerksgelände in Heilbronn wurde im Jahr 2018 ein Batteriespeicher mit 768 Lithium-Ionen-Batteriemodulen installiert. Dieser Batteriespeicher hat eine maximale Leistungsabgabe von 5 Megawatt und dient dazu, Leistungsschwankungen im Stromnetz auszugleichen. Es handelt sich um den ersten Batteriespeicher dieser Art in Deutschland. Für die Zukunft plant die EnBW außerdem, standardmäßig Batteriespeicher in ihre Solarparks zu integrieren, um die Leistung der Anlagen besser zu nutzen. Auch hier ist die EnBW Vorreiter in Deutschland. Im Dezember 2023 wird der erste Batteriespeicher im Solarpark bei Bruchsal mit einer Kapazität von 3,5 Megawattstunden (MWh) in Betrieb genommen.

Die EnBW forscht auch an der Speicherung von Strom aus Windkraft. Dabei werden Batteriespeicher aus ausrangierten E-Auto-Akkus in Betracht gezogen. Zusätzlich bietet die EnBW eine Vielzahl von mobilen Lösungen an, wie zum Beispiel tragbare Batteriekoffer für Baustellen oder Wochenmärkte sowie mobile Ladesäulen für Elektroautos bei Veranstaltungen.

Wofür braucht man mobile Batteriespeicher?

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Es gibt mittlerweile vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Batteriespeicher – auch für unterwegs. Mobile Lithium-Ionen-Batteriespeicher können flexibel in verschiedenen Szenarien eingesetzt werden. Generell sind mobile Batteriespeicher überall dort einsetzbar, wo es keine feste Stromversorgung gibt, zum Beispiel als Container zur Notstromversorgung oder für Strom bei Veranstaltungen. Tragbare Modelle eignen sich z.B. für Werkzeuge bei Baustellenarbeiten, oder zur Beleuchtung von Unfallstellen, sowie auf Märkten. Im Gegensatz zu Stromgeneratoren sind mobile Batteriespeicher emissionsfrei und nahezu geräuschlos.

E-Auto als Batteriespeicher – Geht das?

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Das wäre doch was: Wenn das Auto nicht nur fährt, sondern auch unser Zuhause mit Strom versorgt. Ähnlich dem Konzept von Secondhand-Kleidung, können gebrauchte E-Auto-Akkus ein zweites Leben als Energiespeicher bekommen. Als „Second-Life-Batterien“ verfügen diese noch über genügend Kapazität, um jahrelang als Batteriespeicher weiter verwendet zu werden. Dies spart nicht nur Ressourcen, sondern stellt auch sicher, dass wir den stets wachsenden Bedarf an Stromspeicherkapazität decken können. Für ein Innovationsprojekt von Audi und EnBW wurde auf dem Betriebsgelände des Heizkraftwerks in Heilbronn ein Referenzspeicher aus ausrangierten E-Auto-Akkus errichtet. Zwölf alte Akkus wurden hier zusammengeschaltet und erbringen rund ein Megawatt (MW) Leistung. Ein wunderbares Beispiel dafür, wie Innovation und Nachhaltigkeit Hand in Hand gehen.

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