- Anna Vöpel
- Aktualisiert: 09.09.2024
Eine neue Batterietechnologie ist gerade dabei den Markt zu revolutionieren, der Salzwasserspeicher. Ja richtig gehört, in Zukunft können Sie Ihre PV-Erträge mithilfe von Salzwasser zwischenlagern. Mit einer solchen Salzwasserbatterie ist es nun endlich möglich, Energie kostengünstiger und umweltschonender zu speichern.
Alles zu Funktion, Vorteilen und den anfallenden Kosten für eine Salzwasserbatterie erfahren Sie in unserem Beitrag. Zudem geben wir wertvolle Tipps aus der Praxis.
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Was ist ein Salzwasserspeicher?
Ein Salzwasserspeicher, im Englischen Aqueous Hybrid Ion (AHI) Battery ist eine neuartige Batterie für Stromspeicher. Sie setzt auf natürliche Rohstoffe wie Salzwasser und Baumwolle, anstatt auf Edelmetalle wie Blei und Lithium.
Dadurch können seltene Rohstoffe eingespart werden und auch die Umwelt wird geschützt. Denn bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien und Blei werden oft ganze Landstriche durch Chemikalien und Rückstände verseucht.
Wie funktioniert ein Salzwasserspeicher für Photovoltaik?
Eine Salzwasserbatterie funktioniert durch das chemische Reaktionsprinzip der Redoxreaktion (RedOx). Der Salzwasserspeicher besteht dabei aus zwei Elektroden, die in eine Salzlösung eingetaucht sind. Eine der Elektroden besteht aus einem Metall, meist Lithium-Mangan-Oxid (LMO), diese dient als Kathode. Das ist der Pluspunkt.
Die andere Elektrode, die Anode, besteht meist aus Aktivkohle oder Graphit und dient als Minuspunkt. Diese beiden Punkte braucht es, damit elektrische Spannung in der Salzwasserbatterie entstehen kann.
Die Salzwasserlösung dient als Elektrolyt und ermöglicht den Transport von Ionen zwischen den Elektroden. Während des Betriebs der Batterie reagieren die Materialien an den Elektroden miteinander, wodurch elektrische Energie erzeugt wird.
Warum sollte man Solarenergie speichern?
Um das Potenzial Ihrer PV-Anlage optimal zu nutzen, muss der Eigenverbrauch des produzierten Stroms so hoch wie nur möglich sein. Denn bei einer Überproduktion ohne Möglichkeit der Einspeisung oder Speicherung fährt sich die Anlage herunter.
Auch die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz ist keine attraktive Möglichkeit, denn die aktuelle Einspeisevergütung beträgt nur ca. 8 Cent pro Kilowattstunde Strom. Nach dem neuesten Stand zahlen sie aber mindestens 27 Cent pro bezogener Kilowattstunde Strom. Es macht also keinen Sinn Strom einzuspeisen, wenn Sie den eigenen Bedarf nicht mit der Produktion decken können.
Ein weiteres Problem ist, dass die meisten Solaranlagen den Höhepunkt der Stromproduktion in den Mittagsstunden erreichen. Das liegt an der meist empfohlenen Südausrichtung. Zu dieser Tageszeit sind allerdings die wenigsten Menschen zu Hause, daher kann kein Verbrauch erfolgen.
Es gibt also viele gute Gründe, ein wenig Geld in eine Speichermöglichkeit des PV-Stroms zu investieren. Das zahlt bereits innerhalb weniger Jahre aus, denn die Preise für Stromspeicher egal welcher Art sind in den letzten Jahren stark gesunken.
Begriffsklärung: Akkumulator, Batterie und Speicher
Oft werden die Begriffe Akku, Batterie und Speicher durcheinander geworfen, dabei haben sie spezielle Eigenschaften, die sich unterscheiden. Damit Sie nicht durcheinander kommen, haben wir die Bezeichnung aufgeschlüsselt.
Akkumulator (Akku)
Ein Akkumulator ist eine wiederaufladbare Batterie, die elektrische Energie speichern und bei Bedarf abgeben kann. Wenn die enthaltene Energie entnommen wurde, kann der Akku ans Stromnetz angeschlossen und wieder aufgeladen werden, so sind viele tausend Zyklen möglich je nach Technologie.
Batterie
Eine klassische Batterie speichert elektrische Energie und gibt sie bei Bedarf an den Verbraucher ab. Jedoch kann sie im Gegensatz zum Akku nicht wieder aufgeladen werden und kann daher auch nur einmal verwendet werden.
Speicher
Der Begriff Speicher ist sehr oberflächlich und kann verschiedene Bedeutungen haben. Normalerweise handelt es sich beim Thema Stromspeicherung aber ebenfalls um einen wiederbefüllbaren Akku.
Verschiedene Akkuarten für PV-Anlagen
Neben der Salzwasserbatterie gibt es noch dutzende andere Arten der Stromspeicherung für PV-Anlagen. Früher waren die gängigsten die altbekannten Bleiakkus, heute sind es die Lithiumspeicher.
Weitere Arten von Stromspeichern:
- Gel-Akku
- Natrium-Schwefel-Akku
- Nickel-Mangan-Cobalt-Akku
- Redox-Flow-Akku
- Zink-Luft-Stromspeicher
- Eisen-Phosphat-Speicher
Unterschiede zwischen Akkus mit Lithium-Eisen-Phosphat und Nickel-Mangan-Cobalt
Zusammensetzung: Bei Eisenphosphat-Akkus enthalten eine Kathode aus Lithium-Eisen-Phosphat, während NMC-Akkus eine Mischung aus Nickel, Mangan und Cobalt in der Kathode verwenden.
Leistung: NMC-Akkus haben eine höhere Energiedichte und Leistungsfähigkeit als Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus.
Lebensdauer: Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind langlebiger und zyklenfester als NMC-Akkus. Sie können mehr Lade- und Entladezyklen überstehen, bevor die Leistung nachlässt.
Sicherheit: Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind sicherer und weniger brandgefährlich als NMC-Akkus. Sie sind weniger anfällig für Überhitzung und thermisches Durchgehen.
Bleiakkus als Stromspeicher
Ein Bleiakku besteht aus einer positiven Elektrode (PbO2), einer negativen Elektrode (Pb) und einem Elektrolyt, das aus einer Schwefelsäurelösung besteht. Diese Elektroden sind in einer Batteriezelle angeordnet und durch einen Separator voneinander getrennt.
Beim Entladen des Akkus wandelt sich die Bleioxid-Elektrode in Bleisulfat um und die Bleielektrode in Bleisulfat um. Beim Laden wird dieser Prozess umgekehrt, und das Bleisulfat wird wieder zu Blei bzw. Bleioxid umgewandelt. Dadurch werden Elektronen von der positiven zur negativen Elektrode übertragen und es entsteht elektrischer Strom.
Vorteile von Bleiakkus
Akkus aus Blei sind relativ günstig in der Anschaffung
Die Bestandteile eines Bleiakkus lassen sich gut recyceln
Bleiakkus können im Gegensatz zu Lithiumakkus nicht explodieren
Nachteile von Bleiakkus
Die enthaltene Schwefelsäure ist bei Austritt gefährlich und sehr aggressiv
Blei hat eine hohe Dichte und ist sehr schwer.
Bleiakkus haben eine geringe Entladetiefe, weshalb sie nicht vollständig entladen werden können. Zudem ist die Energiedichte und die Lebendsdauer (5-10 Jahre) geringer als bei anderen Akkuarten.
Blei ist giftig für die Natur, bei der Gewinnung verseucht es oftmals die Umwelt.
Lithium-Ionen-Akkus als Stromspeicher
Lithiumakkus sind aktuell der Marktführer, wenn es um effiziente Stromspeicher geht und hat viele Gründe. Ein Lithium-Ionen-Akku besteht aus einer positiven Elektrode (häufig aus Lithium-Kobalt-Oxid), einer negativen Elektrode (meist aus Graphit) und einem Elektrolyten, der aus einer Lithiumsalzlösung in organischen Lösungsmitteln besteht.
Diese Elektroden sind in einer Zelle angeordnet, die durch einen Separator voneinander getrennt sind. Beim Laden des Akkus wandern Lithium-Ionen von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode und beim Entladen genau umgekehrt. Dieser Prozess sorgt für den Stromfluss innerhalb des Akkus.
Vorteile von Lithiumakkus
Lithiumakkus haben eine höhere Energiedichte als Akkus aus Blei und können damit mehr Energie speichern. Damit sind sie auch leichter.
Akkus aus Lithium können viel tiefer entladen werden und liefern somit mehr Energie
Die Lebensdauer von Lithiumakkus ist bis zu fünfmal höher als die von Bleiakkus.
Nachteile von Lithiumakkus
Akkus aus Lithium sind bei Beschädigung sehr gefährlich und können explodieren. Zudem kann man sie kaum löschen.
Lithium ist ein seltenes Metall und daher teuer.
Bei der Gewinnung von Lithium werden riesige Gebiete mit Chemikalien verschmutzt.
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Salzwasserspeicher Vorteile
Die Salzwasserbatterie hat einige entscheidende Vorteile im Vergleich zu Lithium- oder Bleiakkus.
Eine Salzwasserbatterie besteht ausschließlich aus natürlichen Rohstoffen und enthält keine giftigen oder ätzenden Bestandteile wie Lithium, Blei oder Schwefelsäure
Der Salzspeicher ist sehr betriebssicher und kann nicht explodieren oder sich entzünden
Die Rohstoffe für eine Salzwasserbatterie sind günstig und nachhaltig, damit ist auch der Anschaffungspreis insgesamt niedriger
Die Salzwasserbatterie kann komplett entladen werden, ohne dass sie Schaden nimmt. Zudem altert er nicht und verliert keine Leistung im Laufe seines Lebens (ca. 15 Jahre). Andere Akkuarten können nur teilweise entladen werden
Ein Salzwasserspeicher kann in Temperaturen zwischen -5 und +40 Grad zuverlässig arbeiten
Durch die selbstregulierende Funktionsweise braucht es kein Batteriemanagementsystem mehr.
Wer hat den Salzwasserspeicher erfunden?
Die Grundlage für die Entwicklung der Salzwasserbatterie wurde bereits vor einigen hundert Jahren von Alessandro Volta gelegt. Er entwickelte mit der Voltaschen Säule die erste brauchbare Batterie, die Elektrizität lieferte.
Die Voltasche Säule bestand aus einer Aufschichtung von Kupfer und Zinkplättchen, die einer Elektrolytlösung eingelegt waren. Auch er verwendete damals schon Salzwasser als Elektrolyt. Getrennt wurden die Schichten durch Einlagen aus Baumwolle und Leder.
Im Jahr 2007 nutzte der Physiker Jay Whitacre an der Carnegie-Mellon-Universität in Pittsburgh dieses Prinzip, um ein neuartiges und umweltfreundliches Batteriesystem zu entwickeln. Nach vielen Versuchen und Verbesserungen gründete er schließlich im Jahr 2008 das Unternehmen Aquion.
Die Firma setzte sich das Ziel, zukünftig Akkus umweltfreundlicher und recyclingfähiger zu gestalten und das mithilfe von Salzwasserlösungen. Denn Salzwasserbatterien kann man am Ende ihrer Lebenszeit theoretisch einfach im Hausmüll entsorgen, da keine gefährlichen Stoffe enthalten sind. Bei sachgemäßem Recycling sind alle Bestandteile wiederverwertbar.
Salzwasserspeicher: Aktuelle Marktlage und Entwicklungsstand
Im Moment spielen Salzwasserspeicher auf dem Akkumarkt noch keine große Rolle, da die Energiedichte geringer ist als bei Lithiumakkus. Diese haben einen Marktanteil von gut 95 % bei den Heimspeichern.
Jedoch werden immer größere Mengen Lithium verbraucht, da die Elektrifizierung der Welt voranschreitet. Somit werden auch die Vorkommen an Lithium bald nicht mehr ausreichend sein.
Die Salzwasserbatterie bietet eine kostengünstige und natürliche Alternative, die bei entsprechender Weiterentwicklung auch sicher bald mehr Energie speichern kann. Aktuell gibt es nur wenige Firmen, die sich auf diese Nische spezialisiert haben. Zudem begann die Entwicklung auch erst vor gut 15 Jahren. Man kann also sicher sein, dass da noch einiges herauszuholen ist.
Doch auch jetzt gibt es schon marktreife Angebote von Salzwasserspeichern für den Heimbedarf.
Salzwasserbatterie kaufen: Kosten und Preise
Die Kosten für einen Salzwasserspeicher belaufen sich je nach Hersteller auf etwa 600 bis 900 € pro kWh Speicherkapazität. Allerdings gibt es aktuell nicht viele Angebote im Netz zu finden.
Wir haben die besten und aktuellsten Angebote zum Thema Salzwasserspeicher zusammengetragen:
Wie groß muss ein Salzwasserspeicher für eine PV-Anlage sein?
Wie groß die Salzwasserbatterie für den eigenen Verbrauch dimensioniert sein muss, zeigen wir Ihnen im Folgenden Schritt für Schritt:
Schritt 1:
Ermittlung des eigenen Strombedarfs. Dazu müssen Sie herausfinden, wie viel Strom im Haushalt benötigt wird. Dafür müssen Sie den Jahresstromverbrauch des Gebäudes ermitteln. Den finden Sie in der letzten Abrechnung Ihres Energieversorgers. Diesen teilen Sie dann durch 365 und erhalten so den Stromverbrauch pro Tag.
Schritt 2:
Aber auch der Stromverbrauch im Tagesverlauf ist wichtig zu wissen. Denn das Tag-Nacht-Verhältnis ist ein wichtiger Faktor, um die Speichergröße zu berechnen. Wenn Sie tagsüber mehr Strom verbrauchen, können Sie den Faktor ⅓ nutzen, wenn der Nachtverbrauch höher liegt, dann gilt ½. Dafür lesen Sie an mehreren Tagen den Stromverbrauch um 6 Uhr und 20 Uhr ab und berechnen die Differenz.
Denn die PV-Anlage produziert tagsüber den Strom und kann so den Verbrauch tagsüber gut decken, nachts allerdings nicht, hier muss der Speicher aushelfen.
Schritt 3:
Berechnung des Stromverbrauchs. Wir gehen von einem Stromverbrauch von 6.000 kWh pro Jahr aus. Zudem wird mehr Strom in den Abendstunden verbraucht.
Also lautet die Formel: 6.000 kWh / 365 x ½ = 8,22 kWh pro Tag
Damit immer ein Puffer gegeben ist, sollte der Salzwasserspeicher also eine Kapazität von 9 bis 10 kWh aufweisen. Das ist ausreichend für eine PV-Anlage mit 8 – 10 kWp Leistung.
Salzwasserspeicher Förderung
Wenn Sie eine Salzwasserbatterie in Kombination zu Ihrer Solaranlage installieren lassen wollen, können Sie den KfW-Kredit 270 nutzen. So erhalten Sie einen zinsgünstigen Kredit mit ca. 5 % Zinsen und wählbarer Laufzeit.
Zusätzlich bieten viele Bundesländer und Kommunen zusätzliche Fördermöglichkeiten in Form von finanziellen Zuschüssen. Informieren Sie sich am besten im Bürgerbüro ihrer Gemeinde.
Fazit: Sind Salzwasserspeicher in Zukunft eine Alternative
Salzwasserbatterien sind eine zukunftsträchtige Technologie, da wertvolle Rohstoffe eingespart werden können und gleichzeitig die Umwelt geschont wird. Auch das Recycling von Salzwasserspeichern ist hundertprozentig, so geht nichts verloren.
Von günstigen Anschaffungspreisen für Salzwasserspeicher kann auch der Privatkunde am Ende profitieren. Außerdem muss er keine Angst haben, denn Salzwasserbatterien sind komplett ungefährlich und können sich nicht entzünden.
Um die Salzwasserbatterien wettbewerbsfähig zu machen und den Markt zu verändern, muss allerdings noch in Forschung investiert werden. Zudem müssen die Produktionskapazitäten hochgefahren werden, damit die steigende Nachfrage auch gedeckt werden kann.