Solarbatterien im Vergleich: Wie unterscheiden sich die Technologien?

Vergleich von Solarbatterien

Mithilfe eines Stromspeichers kann der Eigenverbrauch und damit die Wirtschaftlichkeit der eigenen Photovoltaikanlage deutlich gesteigert werden. Somit wird mittlerweile jede zweite neue Photovoltaikanlage direkt mit einem Speicher kombiniert. In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Technologien für Solarstromspeicher vergleichen. Dabei beantworten wir auch die Frage danach, welche Speicher besser für Photovoltaik geeignet sind.

Solarbatterien im Vergleich: Wie unterscheiden sich Blei-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien?

Eins vorab: Mit der technischen Entwicklung der letzten Jahre kommen fast ausschließlich Lithium-Ionen-Akkus als Solarstromspeicher zum Einsatz. Batterien auf Blei-Basis haben damit auf dem Markt an Bedeutung verloren. Doch woran liegt diese Entwicklung? Im Folgenden möchten wir beide Technologien für Solarbatterien vergleichen.

Was sich genau hinter den Kennzahlen von Stromspeichern verbirgt, können Sie außerdem in diesem Artikel nachlesen. Informationen zur Funktionsweise von Stromspeichern finden Sie hier.

Blei-Batterien

Solarstromspeicher auf der Basis von Blei-Batterien haben den Vorteil, dass sie günstiger in der Anschaffung sind. Die Technologie ist altbewährt und wird beispielsweise auch als Starterbatterie im Auto eingesetzt. Allerdings haben Blei-Batterien auch Nachteile: Ihr Wirkungsgrad ist niedriger (ca. 70-80 Prozent), sie sind vergleichsweise schwer und erreichen eine geringere Zahl an Ladezyklen. Zudem weisen sie eine deutlich geringere Entladetiefe auf (50-60 Prozent), sodass nur in etwa die Hälfte der eingespeisten Energie tatsächlich auch abrufbar ist.  

Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus sind teurer in der Anschaffung, weisen aber bessere Kennzahlen auf: Sie erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 90-95 Prozent und zeichnen sich durch eine sehr hohe Energiedichte aus, weshalb sie deutlich leichter und kleiner sind. Deshalb werden sie neben der Funktion als Solarstromspeicher auch oft in tragbaren Geräten wie Smartphones oder Tablets oder in der Elektromobilität eingesetzt. Zudem verfügen Lithium-Ionen-Akkus über eine höhere Anzahl von Ladezyklen, haben eine höhere Lebensdauer und erreichen eine maximale Entladetiefe zwischen 90-95 Prozent. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie auch in Smartphones und anderen mobilen Endgeräten genutzt. Eine Wartung dieser Stromspeicher ist nicht nötig.

Blei-Batterien vs. Lithium-Ionen-Akkus: Ein Vergleich von Solarbatterien

In der folgenden Tabelle haben wir die wichtigsten Kennzahlen von Blei-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus für Sie zusammengefasst. Es handelt sich hierbei um Durchschnittswerte, die je nach Hersteller auch höher oder niedriger ausfallen können.

Der Preis hängt maßgeblich von der Größe des Stromspeichers bzw. seiner Kapazität ab.

Der Vergleich zeigt: Lithium-Ionen-Akkus sind besser als Solarbatterie geeignet

Photovoltaikanlagen sind eine Investition, die sich über die Jahre bezahlt macht, weshalb auch ein dazugehöriger Stromspeicher möglichst lange halten sollte. – Wie die Werte zeigen übersteigen Lithium-Ionen-Akkus die Blei-Batterien deutlich in Ladezyklen und Lebensdauer. Aus diesem Grund lohnt sich der Kauf eines Lithium-Ionen-Akkus, auch wenn der Anschaffungspreis höher ausfällt. Zudem weisen Lithium-Ionen-Akkus eine deutlich höhere Entladetiefe und einen besseren Wirkungsgrad auf.

Aber auch unter den Lithium-Ionen-Batterien finden sich noch verschiedene Technologien an Solarbatterien, die es sich lohnt, zu vergleichen.

Und was sind die Unterschiede bei Solarbatterien zwischen den verschiedenen Lithium-Ionen-Technologien?

Lithium-Ionen-Batterien unterscheiden sich darin, aus welchen weiteren chemischen Stoffen sie neben dem Lithium bestehen. Hierunter fallen Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt- oder NMC-Akkus und Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium- oder NCA-Akkus, die sich unter den Lithium-Cobalt-Akkus zusammenfassen lassen, sowie Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP-Akkus, auch LiFePO4).

Was sind Lithium-Cobalt-Akkus?

Bei diesen Akkus dient Lithium-Cobalt als chemisches Material für die positive Elektrode (mehr zur Funktionsweise von Solarbatterien s. hier). Als erste Lithium-Ionen-Akkus stecken sie heute in vielen Mobilgeräten. Durch die Zugabe weiterer Stoffe sind dann Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Akkus (NMC) und Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkus (NCA) entstanden. Ziel dieser Mischungen ist es, die Energiedichte der Batterien weiterhin zu erhöhen. Somit kommen sie mit wenig Gewicht aus, was sie attraktiv für tragbare Geräte macht. Nachteile sind jedoch, dass Nickel und Cobalt giftige Stoffe sind, die im Ausland unter teils menschenrechtlich kritischen Bedingungen abgebaut werden. Außerdem liegt die Lebensdauer von Lithium-Cobalt-Akkus unter der von LFP-Akkus.

Was sind Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP)?

Bei Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) dient Lithium-Eisenphosphat als Material für die Elektroden. Vorteile von Lithium-Eisenphosphat-Akkus sind eine höhere Sicherheit, Langlebigkeit und Robustheit verglichen mit NMC-Akkus und NCA-Akkus. So ist die Zyklus-Lebensdauer von LFP-Akkus höher, besonders in Relation zur verbleibenden Kapazität: nach 3.000 Ladezyklen beträgt diese immer noch 80%. Bei NMC-Akkus liegt sie lediglich bei 60% nach 2.000 Zyklen und bei NCA-Akkus bei 70% nach 3.000 Zyklen. Nachteile von Lithium-Eisenphosphat-Akkus sind ihre niedrigere Energiedichte im Vergleich zu Nickel-Cobalt-Akkus, wodurch sie größer und schwerer sind. Allerdings ist dieser Nachteil bei einem im Keller stehenden PV-Stromspeicher nicht wirklich wichtig.

Lithium-Eisenphosphat-Akkus sind die Wahl für Ihren Solarstromspeicher

Der Vergleich zeigt: Während Lithium-Cobalt-Akkus vor allem leicht sind, stehen Lithium-Eisenphosphat-Akkus für Zuverlässigkeit, Sicherheit und eine hohe Lebensdauer. Entsprechend beliebt sind sie daher als Solarstromspeicher. Außerdem kommen sie auf eine Lebenszeit von 15-20 Jahren bzw. 10.000 Ladezyklen, nach denen sie immer noch über mindestens 70 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung bieten. Nicht zuletzt sind sie umweltfreundlicher und sozialverträglicher als Solarbatterien, die Cobalt enthalten. Deshalb empfehlen wir die Verwendung von Lithium-Eisenphosphat-Akkus.

Fazit: Unsere Empfehlung für eine Technologie beim Vergleich von Solarbatterien

Vor allem Wirkungsgrad, Ladezyklen und Lebensdauer sind relevante Faktoren im Vergleich der Solarstromspeicher. In einem ersten Schritt zeigt sich hier, dass Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Blei-Batterien einige technologische Vorteile mit sich bringen. Aber auch innerhalb der Lithium-Ionen-Technologien gibt es erhebliche Unterschiede. Während cobalthaltige Akkus aufgrund ihres geringen Gewichts noch gerne in Smartphones oder Autos eingesetzt werden, überzeugen Lithium-Eisenphosphat-Akkus aufgrund ihrer Langlebigkeit für die Anwendung als Solarstromspeicher. Hinzu kommt die höhere Umwelt- und Sozialverträglichkeit. Die moderne Technologie gewinnt somit den Vergleich von Solarstromspeichern.