Projekt „SafetyFirst“: Solarstrom-Heimspeicher auf dem Prüfstand

(24.6.2016; Intersolar-Woche) Der Preisverfall bei Heimspeichern für Strom aus PV-Anlagen macht ihren Einsatz immer attraktiver. Jedoch fehlen zur Zeit (noch) einheit­liche und nachprüfbare Kriterien, damit auch Endkunden die Leistungsfähigkeit der Ge­räte beurteilen können. Nun wollen Wissenschaftler in einer großen Studie kommerziel­le Systeme hinsichtlich Sicherheit, Qualität und Netzdienlichkeit analysieren und da­raus Empfehlungen für Hersteller, Normengremien und Behörden ableiten. Das Projekt „SafetyFirst“ wird vom BMWi für drei Jahre mit 4 Millionen Euro gefördert.

Stromspeicher gelten allgemein als wichtiger Baustein für die Energiewende: Sie spei­chern Überschüsse aus den unregelmäßig anfallenden Erträgen aus Sonne und Wind und speisen sie bei Bedarf wieder in die Stromnetze ein. In immer mehr privaten Haus­halten kommen inzwischen Heimspeicher zum Einsatz, um Strom aus Photovoltaik-An­lagen zwischenzuspeichern - laut BSW-Solar wird bereits jede dritte neue Photovol­taik-Heimanlage inzwischen zusammen mit einem Solarstromspeicher installiert (siehe Beitrag vom 24.6.2016). Aufgrund ihres guten Preis-Leistungs-Verhältnisses kommen in diesen Stromspeichern zunehmend Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Jedoch un­terscheiden sich diese im Betrieb in wichtigen Punkten von den herkömmlichen Blei-Batterien. 

Aufbau der Teststände am KIT, mit denen die Sicherheit, Qualität und Netzdienlichkeit von Heimspeichern für Strom aus Photovoltaikanlagen analysiert werden soll. (Foto: KIT)

aktuelle Normen und Prüfvorschriften nicht auf Lithium-Ionen Batterien anwendbar

„Für den Endkunden, ja selbst für den fachkundigen Installateur ist es schwierig bis unmöglich, Sicherheit und Qualität dieser Heimspeicher zuverlässig zu beurteilen, denn verbindliche Normen und Prüfvorschriften existieren nur für althergebrachte Batterie­technologien. Die Testvorschriften darin sind aber auf moderne Lithium-Ionen Batte­rien nicht anwendbar“, erklärt Nina Munzke vom Karlsruher Institut für Technologie, die das Projekt „SafetyFirst“ leitet. Sie begleitete bereits mehre Projekte zum Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien als Zwischenspeicher für große Solaranlagen bis zu einem Megawatt Spitzenleistung.

Übrigens: In Labortests im Jahre 2013 waren an einigen in Deutschland vertriebenen Heimspeichern massive Sicherheitsmängel aufgefallen, die bis zum Brand oder zur Ex­plosion der betroffenen Batterien führten. Daraufhin haben maßgebliche Industriever­bände gehandelt und unter Mitwirkung des KIT einen Sicherheitsleitfaden für ihre Mitglieder verabschiedet, in dem beschrieben wird, über welche Eigenschaften und Schutzvorkehrungen sichere Batteriesysteme mindestens verfügen müssen - siehe auch Baulinks-Beitrag „Gemeinsamer „Sicherheitsleitfaden Li-Ionen Hausspeicher“ von Verbänden und Prüflaboren“ vom 16.11.2014.

Neben Sicherheit geht's um Energieeffizienz und Haltbarkeit

In dem Forschungsvorhaben „SafetyFirst“ wird nun untersucht, ob der neueste Stand der Speicher- Sicherheitsforschung entsprechend dem Leitfaden in den in Deutschland vertriebenen Speichern berücksichtigt ist. Dazu werden mehr als zwanzig solcher Sys­teme Dauertests in Testständen unterzogen, die die tatsächliche Situation im priva­ten Haushalt nachstellen. Das entspricht einem Großteil der kommerziellen Systeme, die in Deutschland verfügbar sind. Durch spezielle Belastungsprofile soll es dabei mög­lich sein, Sicherheitseigenschaften nicht nur im fabrikneuen Zustand der Batterien zu untersuchen, sondern auch in Alterungszuständen, wie sie nach einigen Jahren Betrieb auftreten. Bei diesen Tests will man nicht nur Daten über die Sicherheitseigenschaf­ten der Speicher gewinnen, sondern auch über die sich verändernde Energieeffizienz und die zu erwartende Haltbarkeit der Speichersysteme.

Ergänzend zu den Untersuchungen an ganzen Heimspeichern werden einzelne ausge­wählte Lithium-Ionen-Zellen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme und am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung untersucht. Parallel zu den Ex­perimenten im Labor werden Empfehlungen für Speicherhersteller, Normengremien und das auftraggebende Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) erarbeitet, um die Eigenschaften moderner Lithium-Ionen Batterien in Normen, Prüfvorschriften und Förderbedingungen berücksichtigen zu können.

Das vom BMWi geförderte Projekt „SafetyFirst“ hat eine Laufzeit von drei Jahren und läuft noch bis September 2018. Das Projekt hat ein Gesamtvolumen von etwa 4 Mio. Euro und wird vom Karlsruher Institut für Technologie koordiniert. Projektpartner sind ...

• das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg und
• das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung in Ulm.

Vorrangiges Ziel des Projektes ist es, die Sicherheit, Qualität und Netzdienlichkeit von Heimspeichern zu erforschen und daraus Empfehlungen für Speicherhersteller und Nor­mungsgremien abzuleiten.