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PV-Speichertests durch das KIT

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Eingestellt 7, Apr 2015 in Speicher von Andreas Gutsch (99 Punkte)

Bei den PV-Heimspeichern ist die Lithiumionentechnologie weiter im Vormarsch, gleichzeitig werden in den nächsten Jahren die Zellpreise weiter sinken und noch kostengünstigere Systeme ermöglichen.
Viele Entwicklungs- und Komponenten-fehler wirken sich erst im Laufe der Zeit aus – z.B. durch frühzeitig alternde oder unsicher werdende Zellen, die zu Leist ungseinbußen oder Systemausfällen führen. Die nächsten Monate und Jahre werden also für die Branche interessant, weil dieUnterschiede zwischen guten und minderwertigen Produkten zu Tage treten werden.

Speicher sind immer als Einheit aus Elektrochemie, Elektrotechnik, Betriebsweise und Umgebung zu betrachten. Die Komplexität der Systeme, speziell die Zellauswahl und -integration, wird zu Beginn der Produktentwicklung fast immer unterschätzt; nicht nur bei PV-Heimspeichern, auch in anderen Branchen. Das führt zu der heutigen Situation, dass die am Markt angebotenen Speichersysteme bzgl. Sicherheit und Performance weit streuen – von nicht vertretbaren Systemen bis zu exzellenten Produkten mit Qualitätskomponenten und hervorragendem Engineering.

Viele der unsicheren Produkte sind unausgewogen designt, z.B. durch die Kombination hochwertiger Markenwechselrichter mit zum Teil risikobehafteten Lithiumionenzellen kombiniert, oft aus Unwissenheit über spezifische elektrochemische Eigenschaften und Zellsicherheit, aber bei gleichzeitig hohem Qualitätsanspruch ans
Gesamtsystem. Viele dieser Systeme könnten schon durch bessere Zellen und geringfügige Anpassungen eine genügend hohe Sicherheit für den Einsatz im privaten Umfeld bieten.
Somit bestand Handlungsbedarf. Zwar sind mehrere Normenentwürfe veröffentlicht, aber die kompletten Anforderungen an sichere stationäre Systeme waren selbst in einer Kombination der Papiere nicht abgedeckt. Die Branche reagierte in Deutschland im November 2014 mit der Veröffentlichung des „Sicherheitsleitfadens Lithiumionen-Heimspeicher“. Hier wurden neben Standardanforderungen gezielt Punkte angesprochen, die bisher in Normen nicht abgedeckt waren.

Dafür waren vorab und sind weiterhin Gesamtsystembetrachtungen und Tests notwendig, die auch das Risikopotential und die Eigenarten der Lithiumionenzellen, der Gesamtverschaltung zur Batterie, Veränderungen der Zellen (z.B. steigende Verlustwärme bei Alterung), die Einflüsse der Betriebsweise und die Ausfallwahrscheinlichkeit von Monitoring- und Sicherheitskomponenten berücksichtigen. Das wurde in jeder Branche notwendig, die diese Technologie in den letzten Jahren kommerzialisierte.

Batteriesicherheit beginnt mit der Auswahl der richtigen Zellen und deren Implementierung als Grundlage für ein sicheres System. Das erfordert deutlich mehr Aufmerksamkeit und Aufwand als nur bestandene Transporttests, die Betonung einzelner Sicherheitsfeatures und günstiger Preise. Daher ist die Sicherheit von Lithiumionenbatterien nicht nur ein Normenthema. Es liegt auch in der Verantwortung des Zellherstellers, das notwendige Wissen zur Verfügung zu stellen und in der Verantwortung des Batterieherstellers, es notfalls einzufordern. Wenn das bei jedem System detailliert berücksichtigt wird, haben unsichere Zellen kaum noch eine Chance, weil ihre Schwachstellen dann deutlich werden. Doch aktuell profitieren deren Hersteller noch davon, dass ihnen nicht die richtigen Fragen gestellt oder ihre Marketing-Statements nicht gründlich nachgeprüft werden. Besonders kritisch wird es, wenn das Gefährdungspotential von Zellen nicht erkannt oder sogar ignoriert wird und in Folge die entsprechenden Absicherungen und gründliche Produkttests ausgelassen werden.

Bei gleichzeitiger Betrachtung des Marktes und der Entwicklungskosten stellt sich speziell für PV-Heimspeicher u.a. die Frage, welche Komponenten ein Hersteller zukauft und welche er selbst entwickelt und produziert. Werden nur am Markt verfügbare Komponenten verschaltet und mit einer rudimentären Steuerung versehen leidet die Gesamtperformance und ggf. auch die Sicherheit. Wird hingegen die Zellauswahl, die Leistungselektronik und die implementierte Betriebsstrategie, sowie das Battery-Management System exakt aufeinander abgestimmt, ergeben sich zwar höhere Entwicklungskosten aber auch deutlich höhere Chancen ein nachhaltig differenziertes Produkt am Markt zu etablieren. Neben dem Sicherheitsleitfaden sind Zell- und Batterietests, Systemtests an PV-Feldern, Alterungs- und Performance-Analysen, Entwicklungsunterstützung und Gesamtsystembetrachtungen am KIT wichtige Entscheidungshilfen.

http://experts.top50-solar.de/?qa=blob&qa_blobid=2497489824367390832

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1 Antwort

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Beantwortet 12, Apr 2015 von Geckler, Heinz (2,530 Punkte)

Hallo Andreas Gutsch,

vielen Dank für die interessante Präsentation. Ich konnte mir das von Ihnen auf Folie 13 und 14 präsentierte System bereits vor über einem Jahr auf einer Regionalmesse bei uns in Tübingen im Original ansehen. Für mich war ( trotz interessanter Konditionen für mich als Wiederverkäufer ) sofort klar, dass dieser Hersteller nicht bei meinen Kunden stehen wird. Zumindest nicht, so lange die Kunden sich bei mir eine Beratung einholen, Was mich im Jahr 2014 etwas betrübt hat war die Tatsache, dass der Vertrieb dieses Herstellers wohl gute Beziehungen hatte. Deswegen durfte der Vertrieb das System am Stand der Agentur für Klimaschutz vorstellen, was natürlich bei den Interessenten eine gewisse "positive Erwartungshaltung" zur Folge hatte, um es nicht ganz so krass zu formulieren, was ich eigentlich gerne ausdrücken möchte.

Vor allem die Art der "Montage" der Zellen in der Kunststoff-Box war mir suspekt. Zum einen hat der Hersteller der Zellen die Struktur des Gehäuses sicher so gewählt, um eine Mindest-Kühlung sicherzustellen und nicht um die Zellen zu verzahnen. Außerdem sind die Zellen komplett in Paraffin eingebettet, was vermutlich auch nicht für eine optimale Wärmeableitung geeignet ist.

 

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