Was bringt ein Batteriespeicher? - Aktualisierung Sommer 2024

Batteriespeicher sind heute eine Schlüsseltechnologie, sowohl für den Hausgebrauch als auch für Elektrofahrzeuge (BEVs). Sie ermöglichen die Speicherung von elektrischer Energie, der entweder aus dem Stromnetz oder aus erneuerbaren Energiequellen wie Solaranlagen gewonnen wird. In den letzten Jahren gab es signifikante Fortschritte, die sowohl technische als auch wirtschaftliche Vorteile bringen.

Fortschritte bei Batteriespeichern für den Hausgebrauch

1. Lithium-Ionen-Technologie

Die gängigste Technologie für Hausbatterien ist die Lithium-Ionen-Batterie. Diese Batterien haben sich aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer und Effizienz durchgesetzt. Sie können eine große Menge Energie auf kleinem Raum speichern und halten viele Ladezyklen aus (>10.000) und verlieren wenig an Kapazität (>80%). Oft werden solche auf Basis Eisenphosphat  (LiFePO4) installiert, da sie thermisch stabiler sind und weniger zu Überhitzung oder Entflammung neigen.

Technische Fortschritte:

• Lebensdauer: Früher hatten Hausbatterien eine begrenzte Lebensdauer. Heute kann eine gut gepflegte Lithium-Ionen-Batterie mehr als 10 Jahre halten und je nach Typ >10.000  Ladezyklen durchlaufen.
• Effizienz: Der Wirkungsgrad, also die Fähigkeit, gespeicherten Strom ohne große Verluste wieder abzugeben, liegt inzwischen oft bei über 90 %.
• Speicherkapazität: Moderne Hausbatteriesysteme können mehrere Kilowattstunden (kWh) Energie speichern. Für Haushalte mit Solaranlagen bedeutet das, dass überschüssiger Strom, der tagsüber produziert wird, abends oder nachts genutzt werden kann. Grobe "1:1"-Daumenregel: Wenn die PV Anlage x kWpeak leistet, sollte die Speicherbatterie ca. x kWh Kapazität besitzen.

2. Integration in intelligente Stromnetze

Dank moderner Steuerungstechnologien können Batteriespeicher inzwischen effizient in sogenannte „intelligente Netze“ (Smart Grids) integriert werden. Das bedeutet, dass sie nicht nur Energie speichern, sondern auch flexibel auf den Strombedarf reagieren können. So kann ein Haushalt zum Beispiel günstigen Stromkosten aus dem Netz kaufen, und den gespeicherte Enerige dann nutzen, wenn die Netzbezguspreis steigt.

3. Alternative Batterietechnologien

Neben Lithium-Ionen-Batterien gibt es Entwicklungen in neuen Technologien, wie z.B. Feststoffbatterien oder Natrium-Ionen-Batterien. Diese sollen in der Zukunft sicherer, langlebiger und kostengünstiger sein; mit diesen ließe sich die Abhängigkeit von Lithium-Rohstoffquellen langfristig reduzieren. Auf der letztjährigen Solarmesse in München wurden erste Prototypen von chinesischen Anbietern vorgestellt, heuer sind einige in Serienproduktion und werden bereits in chinesischen E-Fahrzeugen eingebaut. Die Energiedichte liegt allerdings noch deutlich unter denen von Lithium-Ionen-Batterien, weswegen den Natrium-Ionen Batterien zunächst ein wachsender Markanteil im stationärem Betrieb vorausgesagt wird.

Wirtschaftliche Fortschritte:

1. Sinkende Kosten: Der Preis für Batteriespeicher ist in den letzten Jahren stark gesunken. Vor etwa zehn Jahren kostete eine Hausbatterie noch mehrere zehntausend Euro. Heute sind große Batteriensystem (~10kWh) für deutlich weniger als 10.000 Euro zu haben, abhängig von der Größe. Dieser Preisverfall ist vor allem der Massenproduktion und technologischen Verbesserungen zu verdanken. Anschaffungskosten-Daumenregel: 400 €/kWh für die Batterie,  600 €/kWh für das Gesamtsystem, zzgl. Installations/Integrationskosten. Wie bei PV, made in Germany kostet mehr.

2. Staatliche Förderungen: Viele Länder bieten finanzielle Anreize für die Anschaffung von Batteriespeichern. In Deutschland gibt es beispielsweise regionale Förderprogramme und Zuschüsse, die den Kauf einer Hausbatterie attraktiver machen.

3. Wirtschaftliche Vorteile für Haushalte: Durch die Kombination von Solaranlagen und Batteriespeichern können Haushalte ihre Energiekosten signifikant senken. Sie müssen weniger Strom aus dem Netz kaufen und können teilweise sogar Überschüsse ins Netz einspeisen und dafür Geld erhalten. Insbesondere bei Betrieb einer Wärmepumpe lässt sich ein sehr hoher Eigenverbrauch erzielen. Das Nachrüsten einer Wärmepumpe ist insbesondere eine interessante Option für frühe Eigentümer einer PV-Solaranlage. Eine stark zunehmende Zahl von Solaranlagen hat den 20-jährigen Förderzeitraum durchlaufen und die elektrische Energie kann danach nur zum Börsenstrompreis eingespeist werden, dertypisch um einen Faktor 10 und dem Netzbezugspreis liegt. 

Fortschritte bei Batteriespeichern für Elektrofahrzeuge

1. Reichweite und Ladezeiten

Elektrofahrzeuge haben in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte bei der Reichweite gemacht. Früher hatten viele Elektroautos nur eine Reichweite von 100-150 km pro Ladung. Heute können gängige Modelle real 300 bis 500 km oder mehr mit einer einzigen Ladung fahren.

Technische Fortschritte:

• Energiedichte: Die Batterien von Elektrofahrzeugen sind deutlich leistungsstärker geworden, da die Energiedichte, also die Menge an Energie, die pro Kilogramm Batterie gespeichert werden kann, gestiegen ist. Diese Weiterentwicklung hat u.a. dazu geführt, dass bei gleichem verfügbaren Bauraum in Plug-in Hybriden, nicht die zuvor üblichen 9,9 kWh- Batterien durch solche mit 13,1 kWh (und darüberhinaus) ersetzt werden. Noch vor Jahren war die Reichweite von PHEV mit real ca. 30-40 km noch sehr begrenzt, heute findet sich eine Vielzahl von Modellen, die bei moderater Fahrweise im Sommer 80km, oder über 100 km schaffen.
• Schnellladen: Ein weiterer großer Fortschritt ist die Schnellladetechnologie. Moderne BEVs können in weniger als einer Stunde zu 80 % aufgeladen werden, wenn eine Schnellladestation verfügbar ist. Neue Batterietechnologien könnten diese Ladezeiten in Zukunft weiter verkürzen. Die maximale Ladeleistung ist von 50 kW auf 150 kW angewachsen, es finden sich inzwischen hier und dort auch Säulen mit über 200 kW. Unverändert bedeutet das Schnellladen zusätzlichen Stress (=Alterung) für die Batterie und deswegen sollte das Schnellladen auch bei guter Batteriekühltechnik nur moderat benutzt werden.

2. Batterielebensdauer und Recycling

Moderne EV-Batterien sind so konstruiert, dass sie lange halten – in der Regel 8 bis 10 Jahre oder länger, bevor sie signifikant an Kapazität verlieren. Ein weiterer wichtiger Fortschritt ist das Recycling von Batterien. Hersteller und Forschungseinrichtungen arbeiten daran, die wertvollen Materialien in Batterien wie Lithium, Kobalt und Nickel möglichst effizient wiederzuverwenden, um Ressourcen zu schonen und Kosten zu senken. Hier ist noch viel zu tun, wobei steigende Rohstoffpreise die Geschäftsmodelle von Recyclern begünstigen und damit verstärkte Investitionen in die Recycling-Technologie ermöglichen.

3. Alternative Batterietechnologien

Ähnlich wie bei Hausbatterien gibt es auch bei Elektrofahrzeugen große Erwartungen an neue Technologien wie Feststoffbatterien. Diese Batterien sollen sicherer sein (da sie nicht so leicht Feuer fangen), eine noch höhere Energiedichte bieten und schneller aufgeladen werden können. Es sei hier angemerkt, dass statistisch belegt ist, dass batteriebetriebene Fahrzeuge sich nicht öfters entzünden als herkömmliche Verbrennerfahrzeuge.

Wirtschaftliche Fortschritte:

1. Sinkende Preise: Der Preis für BEV-Batterien ist in den letzten Jahren stark gesunken. Während 2010 der Preis pro Kilowattstunde noch bei über 1.000 US-Dollar lag, sind es heute weniger als 150 US-Dollar (Preis bezieht sich nur auf die Batteriekomponente!). Das macht Elektroautos für immer mehr Menschen erschwinglicher, da die Batterie einen großen Teil der Fahrzeugkosten ausmacht. Nichsdestoweniger mangelt es dem deutschen Markt an erschwinglichen Angeboten in der Kompaktklasse (in dieser Lücke stoßen bereits die chinesiscchen Hersteller) und die Preise an den Elektroladesäule sind deutlich höher verglichen mit dem Bezugspreis im eigenen Haus. Wer also Mieter ist, über keine Wallbox und keine PV auf eigenem Dach verfügt und sich den Autokauf zusammensparen muß, wird wohl warten bis neue E-Fahrzeug-Förderungen angekündigt werden. Die sinkenden Preise und Fortschritte bei der Batterietechnologie  haben aber auch eine Kehrseite: Der Zeitmarkt und Widerkaufswert von E-Fahrzeugen ist mit Risiken verbunden; diese können sicherlich umgegangen werden, indem man das Fahrzeug besonders lange fährt; Forschritte in der E-Fahrzeugtechnik laufen aber dann an einem vorbei. 

2. Infrastruktur: Regierungen und private Unternehmen investieren massiv in den Ausbau von Ladeinfrastruktur. In vielen Ländern gibt es inzwischen ein dichtes Netz an Ladestationen, und auch Schnellladestationen werden immer häufiger. Dadurch wird es für die Menschen praktischer, Elektroautos zu nutzen, insbesondere auf längeren Fahrten. Faustregel: im deutschsprachigen Raum (D, CH, A) und in Europa's Norden und Westen (F, Benelux, Skandinavien) OK, im Süden und Osten nicht oder gar nicht (Italien, Balkan, Griechenland, ehemalige Ostblockländer)

3. Finanzielle Anreize: Viele Länder bieten Kaufanreize für Elektrofahrzeuge an, wie zum Beispiel Steuervorteile, Kaufprämien oder den Zugang zu speziellen Fahrspuren. Diese Maßnahmen helfen, die höheren Anschaffungskosten von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Autos auszugleichen. In München kann man an sehr vielen Straßen für 2 Stunden kostenlos parken, wenn man ein E am Ende des Kennzeichen hat.

Fazit

Die Fortschritte bei Batteriespeichern für den Hausgebrauch und Elektrofahrzeuge sind beeindruckend. Technologisch gesehen haben sie sich in puncto Leistung, Lebensdauer und Sicherheit stark verbessert. Wirtschaftlich gesehen sind die Kosten deutlich gesunken, während staatliche Förderungen und Infrastrukturausbau noch unzureichend oder nicht zuverlässig planbar sind. Mit Blick auf die Zukunft könnten neue Technologien wie Feststoffbatterien noch größere Sprünge ermöglichen. Diese Entwicklungen sind nicht nur gut für die Verbraucher, sondern auch ein wichtiger Schritt hin zu einer nachhaltigeren und saubereren Energiezukunft.