Lebensdauer Stromspeicher - Das Wichtigste in Kürze
Ein Stromspeicher erhöht den Eigenverbrauch und optimiert den Stromverbrauch, sodass die PV-Anlage an Effizienz gewinnt.
- Lebensdauer: Beträgt im Durchschnitt 10 bis 20 Jahre.
- Faktoren: Die Lebensdauer hängt vor allem vom Batterietyp und möglichen Ladezyklen ab. Auch beeinflussen der Aufstellort sowie die Dimensionierung und die Nutzung eine wichtige Rolle.
- Berechnung: Eine Schätzung der Lebensdauer ist möglich, indem man den jährlichen Stromverbrauch durch die Speicherkapazität teilt.
Welche Lebensdauer hat ein Stromspeicher?
Heutzutage halten Stromspeicher durchschnittlich 15 Jahre. Die Lebensdauer hängt jedoch stark vom Typ von Batterie ab. Lithium-Ionen-Batterien erreichen eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren, während Lithium-Eisenphosphat-Batterien sogar 30 Jahre halten. Herkömmliche Blei-Säure-Batterien kommen nur noch selten zum Einsatz, da sie kürzere Lebensdauern aufweisen und als umweltschädlich gelten.
Die Lebensdauer einer Batterie stellt die Zeit dar, in der sie mindestens 80% ihrer Ursprungskapazität erbringt. Ab diesem Zeitpunkt gilt ihr Betrieb als ineffizient und sie erreicht das "Ende der Lebensdauer" als Stromspeicher, obwohl sie weiterhin Energie speichern kann. Wie lange eine PV-Speicher hält, hängt von mehreren Faktoren ab.
Welche Faktoren beeinflussen die Stromspeicher Lebensdauer?
Die Lebensdauer von Stromspeicher hängt vor allem von der Anzahl an Ladezyklen ab. Weitere Faktoren, die die Lebensdauer beeinflussen, sind der chemische Zerfall, der Aufstellort, die Dimensionierung sowie die Ladung und die Nutzung des Stromspeichers. Diese Faktoren beeinflussen die kalendarische und zyklische Alterung.
- Die kalendarische Alterung ist die Nutzungsdauer der Batterie ohne Belastung. Sie ist abhängig von den Umgebungsbedingungen.
- Die Nutzung von Batterien verursacht eine zyklische Alterung, die von der kalendarischen Alterung zu unterscheiden ist. Das Ausmaß dieser Alterung hängt von der Art und Intensität der Batterienutzung ab.
Die Anzahl der Ladezyklen des Stromspeichers
Ein Ladezyklus ist ein vollständiger Ladevorgang. Allerdings wird ein Stromspeicher in der Realität nie vollständig entladen. Neben der Nutzkapazität enthält der PV-Speicher eine Alterungsreserve und Tiefenentladung. Als Ladezyklus versteht man also das vollständige Laden und Entladen der Nutzkapazität. Lithium-Ionen-Batterien erreichen im Schnitt um die 5.000 Ladezyklen, Lithium-Eisenphosphat-Batterien sogar bis zu 10.000.
Chemische Zerfallsprozesse
In Batterien finden chemische Prozesse statt, die dazu führen, dass sie im Laufe der Zeit nicht mehr vollständig geladen werden können. Diese kalendarische Alterung ist unabhängig davon, wie oft die Batterien benutzt werden. Zu Beginn nimmt die Speicherkapazität langsam ab, später jedoch schneller. Ein unpassende Umgebung mit beispielsweise hohen Temperaturen von über 30 Grad Celsius beschleunigt diese chemischen Prozesse und die kalendarische Alterung.
Der optimale Standort für Stromspeicher
Der optimale Standort für einen Stromspeicher hilft, die Lebensdauer und Funktionalität zu maximieren. Zu den Faktoren, die die kalendarische Alterung des Speichers beeinflussen, gehören übermäßige Luftfeuchtigkeit, zu hohe oder niedrige Umgebungstemperaturen, Temperaturschwankungen und schlechte Luftqualität.
- Temperatur: Sollte möglichst konstant sein und zwischen 10 und 25 Grad Celsius liegen. Dabei sind Lithium-Ionen-Batterien empfindlicher auf Temperaturschwankungen. Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind weniger temperaturabhängig.
- Feuchtigkeit: Die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung von Batteriespeichersystemen sollte idealerweise zwischen 20 und 40 Prozent liegen. Feuchte Umgebungen sind nicht ideal für PV-Speicher, da sie dadurch korrodieren und das Speichersystem beschädigen.
- Lüftung: Der Raum, in dem der PV-Speicher aufgestellt ist, sollte ausreichend belüftet werden. Batterien erzeugen während ihres Betrieb Wärme, die mittels Luftzirkulation abgeführt wird. Zudem verkürzen Feinstaubbelastung die Lebensdauer von PV-Speichern. Eine ausreichende Lüftung hilft, eine gute Luftqualität zu erhalten.
Falsche Dimensionierung des Stromspeichers
Die Größe des Speichersystems sollte auf das Solarsystem und den Strombedarf des Haushalts abgestimmt sein.
- Ist ein Stromspeicher unterdimensioniert, entlädt er sich schnell und tief. Dadurch muss er häufig nachgeladen werden. Das belastet die Batterien und verringert die Speicherkapazität.
- Ist ein Stromspeicher überdimensioniert, wird er entweder nie vollständig geladen oder entladen. Das wirkt sich negativ auf die Zellspannung aus.
Falsche Ladung und Nutzung des Stromspeichers
Eine regelmäßige Nutzung des Stromspeichers ist entscheidend. Bei voll aufgeladenen Speichersystemen finden an den Elektroden der Batteriezellen chemische Prozesse statt, die die Lebensdauer der Batterie verkürzen. Deswegen ist ein stetiges Laden und Entladen wichtig.
Ein intelligentes Energiemanagementsystem (EMS) ist für moderne Speichersysteme unerlässlich, da Stromerzeugung und -verbrauch schwanken. Das EMS wertet Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen auf der Grundlage von Wetterdaten aus, um den Ladevorgang zu optimieren. So wird sichergestellt, dass der gespeicherte Strom am Abend und in der Nacht verbraucht wird und das System am nächsten Tag wieder aufgeladen werden kann.
Lässt sich die Lebensdauer eines Stromspeichers berechnen?
Damit sich die Lebensdauer schätzen lässt, muss man die Anzahl der jährlichen Ladezyklen errechnen. Dafür teilt man den durch den Stromspeicher gedeckten Stromverbrauch durch die Nutzkapazität des Speichers.
Rechenbeispiel: Nehmen wir ein Einfamilienhaus mit einem jährlichen Stromverbrauch von 6.000 Kilowattstunden an. Die Nennleistung der PV-Anlage musste rund 7 Kilowatt Peak betragen. Für eine Steigerung des Eigenverbrauchs um 30 Prozent, bräuchte man einen Stromspeicher mit einer Speicherkapazität von rund 7 Kilowattstunden. Das heißt, der Stromspeicher deckt einen Stromverbrauch von rund 1.800 Kilowattstunden im Jahr ab.
- Jährliche Ladezyklen = Strombedarf / Speicherkapazität = ca. 260 Ladezyklen
Teil man die vom Hersteller angegebenen möglichen Ladezyklen durch die voraussichtlichen jährlichen Ladezyklen, erfährt man die ungefähre Lebensdauer eines Stromspeichers. Für dieses Rechenbeispiel würden sich je nach Batterietyp folgende Lebensdauern ergeben:
| Batterietyp | Ausgelegte Anzahl Ladezyklen | Lebensdauer bei 260 Ladezyklen |
| Blei-Säure-Batterie | 2.000 Zyklen | 7,7 Jahre |
| Lithium-Ionen-Batterie | 5.000 Zyklen | 19,2 Jahre |
| Lithium-Eisenphosphat-Batterie | 10.000 Zyklen | 38,5 Jahre |
Wie viele Ladezyklen sollte ein Stromspeicher jährlich haben?
Ein Stromspeicher sollte zwischen 200 und 350 jährliche Ladezyklen haben, ansonsten ist er falsch dimensioniert. Durchläuft er weniger als 200 Ladezyklen ist er überdimensioniert und kann nicht vollständig Laden und Entladen. Betragen die jährlichen Ladezyklen mehr als 350, ist der Stromspeicher unterdimensioniert und wird zu oft aufgeladen und entladen. In beiden Fällen erhöht sich der chemische Zerfall, was die Lebensdauer negativ beeinflusst.
Wie hoch ist die sichere Entladetiefe für einen Stromspeicher?
Lithium-Ionen-Batterien müssen eine Restladung von 5 bis 10 Prozent aufweisen. Fällt die Zellenspannung unter 2,4 Volt, geht die Kapazität dauerhaft verloren. Wenn die Spannung unter 1,5 Volt sinkt, bilden sich Kupferbrücken. Dadurch werden die Zellen instabil und können sehr heiß werden. Aus Sicherheitsgründen ist es nicht empfehlenswert, tiefentladene Lithium-Ionen-Akkus zu verwenden.
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