Solarstromspeicher
Salzwasserbatterie – eine nachhaltige Alternative zum Lithium-Ionen-Akku?
Die Kombination aus PV-Anlage und Batteriespeicher ist heute fast schon Standard. Lithium-Ionen-Akkus sind zwar die mit Abstand am häufigsten gewählte Technologie. Aufgrund der Belastung der Umwelt und begrenzt verfügbaren Rohstoffen könnte sich das in Zukunft jedoch ändern. Sind sogenannte Salzwasserbatterien eine mögliche Alternative?
Warum Salzwasserbatterien die Stromspeicher der Zukunft sein könnten.
Rund 70% der in Deutschland privat genutzten Solaranlagen werden mittlerweile zusammen mit einem Stromspeicher installiert. Mehr als 98% dieser Heimspeichersysteme sind Lithium-Ionen-Batterien, denn die Speicherart ist ausgereift und arbeitet kosteneffizient (mehr über Lithium-Ionen-Speicher hier). Allerdings sind die Akkus auf Lithiumbasis nicht unproblematisch. Denn der Rohstoff ist nicht unbegrenzt verfügbar, und der Abbau, der Transport sowie die Entsorgung sind häufig mit starken Belastungen für die Umwelt verbunden. Damit es mit der Energiewende klappt, müssen also mittelfristig Alternativen für die Speicherung von regenerativ erzeugtem Strom gefunden werden. Eine heute schon einsatzfähige Technologie sind Natrium-Ionen-Batterien, landläufig als „Salzwasserbatterien“ bezeichnet.
Begriffsklärung am Rande: Batterie vs. Akku
- Alle Stromspeicher sind Batterien.
- Man unterscheidet zwischen Primär- und Sekundärbatterien.
- Primärbatterien sind nur einmal verwendbar.
- Sekundärbatterien können wieder aufgeladen werden.
- Sekundärbatterien bezeichnet man auch als Akkus.
Wie funktioniert eine Salzwasserbatterie und aus was besteht sie?
Salzwasserbatterien funktionieren nach dem gleichen physikalischen Grundprinzip wie Lithium-Ionen-Akkus. Wie in allen wiederaufladbaren Batterien fließen Elektronen zwischen Plus- und Minuspol (Kathode und Anode) durch einen Elektrolyten, sobald ein Stromabnehmer angeschlossen ist. Dabei wird der Akku entladen. Um ihn wieder aufzuladen, wird der Vorgang umgekehrt. Das heißt, die Batterie wird mit Spannung versorgt, wodurch die Elektronen die Fließrichtung wechseln und den Speicher auffüllen.
Salzwasserbatterien unterscheiden sich also vor allem durch die verwendeten Materialien. Was die Technologie so interessant macht, ist ihr namensgebendes Elektrolyt: Salzwasser, genauer in Wasser (H2O) gelöstes Glaubersalz (Natriumsulfat, Na2SO4 ). Der Grundstoff ist in großen Mengen weltweit verfügbar und kann weitestgehend umweltverträglich gewonnen und recycelt werden.
Vor- und Nachteile von Salzwasserbatterien
Um einen häufig genannten Nachteil von Natrium-Ionen-Akkus gleich vorweg zu nehmen: Ja, die Energiedichte ist deutlich geringer. Bei gleicher Kapazität ist eine Salzwasserbatterie deutlich schwerer und größer als ein Lithium-Ionen-Speicher: Während ein Lithium-Ionen-Akku rund 20 kg pro Kilowattstunde (kWh) Speicherkapazität wiegt, bringt eine Salzwasserbatterie mit 60 kg pro kWh rund das Dreifache auf die Waage. Für den Einsatz in Elektrofahrzeugen ist die Technologie darum nach bisherigem Stand nicht interessant. Wenn es um die Heimspeicherung von Solarstrom geht, sind das Gewicht und das Volumen jedoch weniger relevant; zumindest, wenn man genügend Platz im Keller hat. Ein Speicher mit einer Kapazität von 7,5 kWh ist ungefähr einen Meter breit, einen Meter hoch und 40 cm tief.
An Vorteilen hat eine Salzwasserbatterie dagegen gleich einige zu bieten. Ihr größtes Plus ist sicherlich, dass sie keine oder nur sehr geringfügige Mengen an seltenen oder giftigen Materialien enthält. Darum können die Speicher umweltverträglich produziert und entsorgt bzw. recycelt werden. Ein weiterer Vorteil ist die im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus sehr hohe Sicherheit. Ein „Thermal Runaway“, also eine Überhitzung aufgrund eines Kurzschlusses kann bei Salzwasserbatterien nicht vorkommen; es besteht also keine Brand- oder Explosionsgefahr. Salzwasser-Akkus sind deshalb nicht als Gefahrgut klassifiziert, was sich positiv auf die Zertifizierungs- und Transportkosten auswirkt.
Noch ein kostenwirksamer Pluspunkt ist die Unempfindlichkeit gegen Tiefenentladung. Eine Salzwasserbatterie kann problemlos komplett entladen werden, ohne dass ihre Kapazität darunter leidet. Dadurch entfallen Inspektionen, die bei anderen Akkutypen erforderlich wären. Ein Batteriemanagement-System (BMS) kann man sich deshalb ebenso sparen. Und auch die Lebensdauer ist beachtlich: 3.500 Ladezyklen sollen laut Herstellern möglich sein.
Ist eine „Salzbatterie“ das gleiche wie eine „Salzwasserbatterie?“
Trotz der Namensähnlichkeit sind eine Salzbatterie und eine Salzwasserbatterie nicht das gleiche. Beide haben gemeinsam, dass sie auf umweltverträglichem Natrium basieren. Die Salzwasserbatterie arbeitet jedoch nicht mit einer wässrigen Lösung, sondern mit einer Salzschmelze, die konstant auf einer Temperatur von 250° Celsius gehalten werden muss. Hierfür muss permanent ein Teil der selbst erzeugten Energie oder auch Netzstrom aufgewendet werden. Die Technologie kommt eher im gewerblichen Bereich zum Einsatz. Ein Hersteller aus der Schweiz bietet Salzbatterien aber auch für den Privatgebrauch an.
Fazit
Natrium-Ionen-Akkus bieten eine vielversprechende Lösung für die stationäre Speicherung von Strom. Sie sind im Vergleich zu den momentan marktbeherrschenden Lithium-Ionen-Akkus zwar deutlich schwerer, dafür aber wesentlich umweltverträglicher und auch sicherer.
