Stromspeicher-Sicherheit
Welche Faktoren spielen eine Rolle?
Wer heute eine PV-Anlage installiert, wählt den Stromspeicher gleich mit dazu: So lässt sich der selbst erzeugte Strom auch abends und nachts nutzen. Inzwischen sind rund 1,2 Millionen Heimspeicher in Deutschland installiert – dabei gelten hohe Qualitäts- und Sicherheitsauflagen.
Aber wie bei allen elektrischen Geräten gibt es auch bei Stromspeichern ein gewisses Restrisiko. Wir geben Ihnen auf dieser Seite einen Überblick über die allgemeinen Sicherheitsaspekte von Stromspeichern, wie Sie Sicherheitsrisiken vermeiden und wie Sie im Ernstfall am besten reagieren.
Stromspeicher: Mehr als nur eine große Batterie
Auch wenn die Lithium-Ionen-Batterien das Herzstück des Stromspeichers sind: moderne Photovoltaik-Heimspeicher sind viel mehr als nur eine große Batterie. Sie sind komplexe elektrische Geräte, die nicht nur PV-Strom speichern und abgeben, sondern mithilfe des integrierten Energiemanagementsystem (EMS) auch Erzeugungs- und Verbrauchsdaten erfassen und analysieren sowie andere Geräte über smarte Schnittstellen ansteuern können.
Jeder Speicher ist sowohl an die PV-Anlage als auch an den Verteilerkasten im Haus angeschlossen, je nach Speichersystem mit dazwischen geschalteten Wechselrichtern. Die verwendeten Batteriemodule sind daher nicht der einzige Sicherheitsaspekt im Speicher: Auch die korrekte Planung und Konfiguration des gesamten Speichersystems sowie eine fachgerechte Installation und Wartung spielen eine entscheidende Rolle.
Warum sind SENEC Stromspeicher besonders sicher?
SENEC ist ein deutscher Hersteller, der alle Speicher in Deutschland entwickelt und in der EU fertigt. Unsere Speicher unterliegen daher nicht nur unseren eigenen hohen Qualitätsansprüchen, sondern müssen auch allen geltenden EU-Richtlinien mit Blick auf Anschluss, Betrieb, Batteriesicherheit und Entsorgung gerecht werden. Mehr als 150.000 installierte SENEC.Home Speicher sprechen für das Vertrauen unserer Kund*innen.
Die geltenden EU-Standards reichen uns aber noch nicht. Zusätzlich zum integrierten Batteriemanagement ist seit 2022 unser innovatives Schutzkonzept SENEC.SmartGuard serienmäßig in allen SENEC Speichern installiert. SENEC.SmartGuard ist eine intelligente Monitoring-Software, die den Speicherbetrieb kontinuierlich überwacht, die Betriebsdaten analysiert und bei kleinsten Abweichungen sofort reagiert.
Mehr über SENEC.SmartGuard und wie das Schutzkonzept funktioniert, erfahren Sie weiter unten auf dieser Seite.
Sicherheit an erster Stelle: Interview mit Roman Brück
Roman Brück (Abteilungsleiter Komponenten, Power Electronics, PV Power Plants, Zertifizierung bei der TÜV Rheinland Group) beantwortet im Interview mit Markus Linder (Technischer Direktor der SENEC GmbH) einige Fragen rund um die Batteriesicherheit und das Prüfsiegel VDE-AR-E 2510-50. Die VDE-AR-E 2510-50 ist eine Anwendungsregel des Verbands der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) in Deutschland. Diese Regel legt Anforderungen für Batteriespeicher mit Lithium-Ionen-Batterien fest, um ihre sichere Nutzung während des gesamten Lebenszyklus zu gewährleisten.
Warum hört man von Sicherheitsvorfällen im Zusammenhang mit SENEC Speichern?
Eine transparente Kommunikation ist Teil der SENEC-Unternehmenskultur. Daher ist es selbstverständlich für uns, über einzelne Fälle in der Vergangenheit sowie die beiden Fälle im August 2023 offen zu kommunizieren. Bei allen Fällen kam es zu keinem Personenschaden. Wir haben sowohl die Fälle selbst als auch mögliche Ursachen zusammen mit Experten genauestens untersucht und öffentlich dazu Stellung genommen. Darüber hinaus haben wir entschieden gehandelt und Systeme vorsorglich fernabgeschaltet oder in reduzierte Betriebszustände versetzt.
Kein SENEC-spezifisches Thema
Unsere transparente Kommunikation hat wiederum die Diskussion um den Betrieb und die Sicherheit von SENEC Speichern in der Öffentlichkeit stark geprägt. Dies ist jedoch kein SENEC- sondern ein Branchen-spezifisches Thema, wie Sie im pv magazine-Beitrag “Weitere Brände von Photovoltaik-Batteriespeichern" (9. OKTOBER 2023) nachlesen können.
Dabei gerät bedauerlicherweise immer wieder die Tatsache in den Hintergrund, dass die Speicher insgesamt sehr sicher sind. Schließlich sind mittlerweile Millionen Lithium-Ionen-Batterien allein in Deutschland im Einsatz. Auch hierauf weisen Branchenexperten regelmäßig hin.
Welche Batterien werden in Stromspeichern verwendet?
In fast allen modernen Stromspeichern für Privathaushalte kommen heute Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Die Lithium-Ionen-Technologie, die seit 1991 auf dem Markt ist, gilt nach wie vor als die effizienteste Batterietechnologie – nicht umsonst sind Li-Ionen-Batterien der Standard in Smartphones und Notebooks, Akku-Werkzeugen, E-Autos und Pedelecs.
Aktuell ist die Lithium-Ionen-Technologie die am schnellsten wachsende Batterietechnologie weltweit.
Aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften eignen sich besonders Lithiumionenbatterien für Stromspeicher mit hoher Energiedichte. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit der Lithium-Batterie ist das Kathodenmaterial. Die Kombination aus Kathodenmaterial und Anodenmaterial, welche in einer Lithiumionenbatterie verwendet werden, wirkt sich stark auf den Batteriebetrieb aus. Grafitanoden sind unabhängig von dem Kathodenmaterial besoders weit verbreitet. Als Kathodenmaterial kommen in Li-Stromspeichern hauptsächlich zwei verschiedene Klassen vor:
- Lithiumübergangsmetallschichtoxid, wie Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) und Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA)
- Lithiummetallphosphat, wie Lithiumeisenphosphat (LFP)
Lithiummetalloxidzellen weisen eine höhere Energiedichte auf und eignen sich damit besonders für den mobilen Einsatz. Allgemein gilt, dass Lithiummetalloxid-Zellen höhere gravimetrische und volumetrische Energiedichten aufweisen können als Lithiumeisenphosphatzellen, d. h. in einer Batteriezelle mit dem gleichen Gewicht und Volumen lässt sich im Falle von LFP weniger Strom speichern. Jedoch überzeugt LFP mit einer höhen Zyklenfähigkeit, d. h. LFP Zellen können in der Regel für mehr Lade- und Entladezyklen belastet werden.
Von den Energiedichten alleine lässt sich jedoch nicht ohne Weiteres auf die Sicherheit der gesamten Zelle schließen. Einen entscheidenden Vorteil bietet LFP jedoch dadurch, dass bei einem System oder Zellfehler in der LFP Zelle praktisch kein Sauerstoff freigesetzt wird, welcher zu einer Selbstentzündung führen könnte.
Neben der Batteriezellchemie spielt das gesamte Batteriekonzept sowie weitere externe Faktoren und Betriebszustände, wie zum Beispiel Fertigungsqualität, Materialreinheit, Qualität der elektrischen Kontakte, Umweltfaktoren, sowie einen angemessenen Batterieschutz (durch das BMS) und weitere Gesichtspunkte.
Eine pauschale Aussage „LFP-Batterien sind sicherer als NMC-Batterien (oder umgekehrt)“ ist dementsprechend nicht sinnvoll, da die Frage der Batteriesicherheit, wie oben beschrieben, viele Aspekte umfasst.
Ausführliche Informationen zu den verschiedenen Batterietypen und allen Sicherheitsaspekten finden Sie in unserem Whitepaper zur Batteriesicherheit.
Wenn Sie sich darüber hinaus für die Frage interessieren, welcher Batterietyp besser ist, dann empfehlen wir Ihnen den folgenden Beitrag: LFP vs. NMC: Welcher Akkutyp ist besser?
Auszug aus dem pv magazine: "Qualitätssicherung: Batterien sind nur so gut wie die Zellen, aus denen sie gemacht sind, und deren Qualität ist nicht offensichtlich. Für Systemhersteller ist das nicht trivial, da sie mit ihrer Produktgarantie bei einem vorzeitigen Aus der Zellen haften. Matthias Simolka spricht über typische Probleme an Zellen und ihre Ursachen. Er arbeitet als Senior Technical Solution Engineer beim Batterieanalytik-Unternehmen Twaice.[...]".
Weitere Informationen finden Sie im pv magazine-Beitrag "Gute Zellen, schlechte Zellen" (ISSUE 02 / 2023 6. JUNI 2023).
Die wichtigsten Sicherheitsaspekte bei Batteriespeichern
Wie bei allen elektrischen Geräten hängt auch die Sicherheit von Stromspeichern von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren ab. Das fängt bei der Materialauswahl an und endet bei Betrieb und Wartung des Speichers.
- Materialqualität und Fertigung von Batteriezellen, Speichergehäuse und Elektronik
- fachgerechte Konfiguration und Installation des Speichers durch geschulte Installateure
- Aufstellort entsprechend den Herstellervorgaben, idealerweise in einem gut belüfteten Innenraum mit konstanter Temperatur und geringer Luftfeuchtigkeit
- smartes Batteriemanagement durch ein integriertes Batteriemanagementsystem (BMS), das Be- und Entladung der Batteriemodule optimiert
- integrierte Schutzkonzepte wie SENEC.SmartGuard, die den Speicherbetrieb laufend überprüfen und mittels intelligenter Algorithmen kleinste Abweichungen auf Zellebene erfassen
Mehr Informationen zum idealen Standort für einen Stromspeicher und wie sich die Umgebung auf Leistung und Lebensdauer des Speichers auswirken können, finden Sie in unserem Beitrag Aufstellungsort für Stromspeicher.
SENEC.SmartGuard
2022 hat SENEC zusammen mit Expert*innen ein innovatives Schutzkonzept entwickelt, das mittlerweile als Standardlösung für alle SENEC Speicher verfügbar ist. SENEC.SmartGuard ist eine Diagnose-Software, die kontinuierlich die Betriebsdaten der Speicher prüft und diese mit den Daten in der Batterie-Cloud abgleicht. So werden schon kleinste Abweichungen auf Zellebene sofort erkannt und der betroffene Speicher bei Bedarf ausführlich geprüft.
Auf unserer Seite zu SENEC.SmartGuard erfahren Sie mehr darüber, wie die Software funktioniert und wie der optimierte Batteriebetrieb die Sicherheit und die Lebensdauer der SENEC Speicher verbessert.
Wir sind ausgezeichnet
Das NOVUM Gütesiegel steht für den aktuellen Stand der Technik, der beim Thema Batteriesicherheit erfüllt wird. Und bedeutet somit ein sichtbares Plus an Schutz und Zuverlässigkeit für (Fach-)Partner und Kunden, aber auch Versicherern und Finanzdienstleistern.
Mit dem Gütesiegel "Protected by NOVUM" werden Batteriehersteller- und nutzer ausgezeichnet:
- die auf höchste Standards beim Thema Batteriesicherheit setzen
- die Informationen aus dem Batteriemanagementsystem mit prädiktiver Batterieüberwachung von NOVUM kombinieren
- mit herausragenden Prozessen zur Gefährdungsvermeidung
Welche Sicherheitsrisiken gibt es bei Stromspeichern?
Das bekannteste Sicherheitsrisiko von Stromspeichern ist die Brandgefahr – obgleich das Risiko, dass ein Speicher tatsächlich Feuer fängt, minimal ist. In der Regel ist dafür ein Kurzschluss in den Batteriezellen verantwortlich. Sowohl LFP- als auch NMC/NCA-Batterien enthalten entflammbare Elektrolyte. Sind die Elektroden der Batteriezellen nicht mehr richtig voneinander isoliert, beginnt der Strom unkontrolliert zu fließen und es kann zu einer thermischen Reaktion kommen, durch die sich der verwendete Elektrolyt entzünden kann.
Neben Defekten der Batteriezellen können auch eine zu hohe Umgebungstemperatur oder eine fehlerhafte Installation des Speichers bzw. des Wechselrichters dazu führen, dass die Batteriemodule überhitzen.
Auszug aus dem pv magazine: "Risikowahrnehmung: Dass ein Batteriespeicher raucht, brennt oder gar explodiert, ist äußerst unwahrscheinlich. Nachdem einige solcher Vorfälle in jüngster Vergangenheit bekannt wurden, erscheint das Risiko jedoch weniger abstrakt. Das wirft mehrere Fragen auf: Was passiert, wenn doch einmal etwas schiefgeht? Zahlen die Versicherungen ohne Probleme. Ziehen die Prämien für Speicherbesitzer an? Wie schätzen Versicherer das Thema ein?[...]".
Weitere Informationen finden Sie im pv magazine-Beitrag "Kein Grund zur Verunsicherung" (ISSUE 02 / 2023 6. JUNI 2023).
In unserem Beitrag Stromspeicher-Brandgefahr erfahren Sie im Detail, welche Brandursachen es bei Batterien gibt und wie man im Ernstfall reagieren sollte.
Weitere Risiken für Stromspeicher
Überladung: Wird eine vollgeladene Batterie weiter beladen, steigt die Spannung innerhalb der Batteriezellen – eine Überladung kann zum Batteriebrand führen.
Wie wird das Risko einer Überladung bei Stromspeichern vermieden?
Bei Heimspeichern reguliert die integrierte Speichersteuerung das Be- und Entladen der Batteriemodule. Haben die Batterien ihre Beladegrenze erreicht, stoppt die Steuerung automatisch den Ladevorgang.
Tiefentladung: Ein vollständiges Entladen der Batterie kann Schäden an den Batterien hervorrufen.
Wie wird das Risiko einer Tiefentladung bei Stromspeichern vermieden?
Bei Stromspeichern der neueren Generation besteht kein Risiko für eine Tiefentladung, da im Normalbetrieb die Batteriezellen nie vollständig entladen werden. Die integrierte Speichersteuerung entlädt die Batteriemodule nur bis zu einer bestimmten Grenze.
Mehr zur Be- und Entladeleistung sowie zur nutzbaren Kapazität von Stromspeichern finden Sie in unserem Beitrag Entladeleistung beim Stromspeicher.
Kostenlose Beratung
Sie möchten sich rund um Stromspeicher beraten lassen? Fordern Sie jetzt ein unverbindliches Erstgespräch an!
Sicherheitsnormen und Regulierung für Stromspeicher
In Deutschland gelten hohe Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen an Stromspeicher. Herstellerseitig beginnt das mit der CE-Kennzeichnung. Mit diesem Kennzeichen bestätigt der Hersteller, dass der Speicher alle gesetzlichen Mindeststandards erfüllt.
Batteriesicherheit: Hohe Anforderungen an Transport und Betrieb
Die Batteriemodule sind das Herzstück jedes Speichers und für eine Nutzungsdauer von vielen Jahren vorgesehen. Dementsprechend werden in Deutschland zugelassene Batterien streng geprüft, bevor sie zum Einsatz kommen. So ist unter anderem der Transport von Lithium-Ionen-Batterien nur dann zugelassen, wenn die Batterien entsprechend der Testreihe UN 38.3 geprüft wurden. Dazu zählen eine thermische Prüfung, Höhensimulationen, Schläge und Schwingungen sowie Aufpralltest, Kurzschlüsse und Überladung. Zudem müssen alle in Speichern verwendeten Batteriemodule einen Kurzschlusstest gemäß DIN EN 62123/62619/62281 bestehen.
Nicht zuletzt unterliegen die Lithium-Ionen-Batterien im Stromspeicher genau wie alle anderen Batterien dem Batteriegesetz (BattG). Dieses 2022 novellierte Gesetz verpflichtet jeden Hersteller von Batterien, die verkauften Batterien am Ende ihrer Lebensdauer zurückzunehmen und umweltfreundlich zu entsorgen oder dem Recyclingkreislauf zuzuführen.
Wie das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien funktioniert und welche Entwicklungen noch nötig sind, erfahren Sie in unserem Beitrag Lithium-Recycling.
Sicherheitsvorfälle mit Stromspeichern vermeiden: 4 Tipps
Stromspeicher sind grundsätzlich sicher. Dennoch gibt es einige Dinge, die Sie beachten können, um Ihren Stromspeicher noch sicherer zu machen:
- 1. Achten Sie auf Qualität: Gute Stromspeicher sind nicht günstig – dafür erfüllen sie alle Sicherheitsstandards und bieten Produktgarantien von zehn Jahren und mehr. Im Idealfall werden die Speicher in der EU entwickelt und gefertigt.
- 2. Beauftragen Sie einen Fachbetrieb: Die Berechnung der richtigen Speichergröße, die Auswahl und Konfiguration der einzelnen Komponenten sowie die Installation des Speichers sind eine Sache für Profis. Eine unsachgemäße Installation steigert das Risiko für Brände oder Unfälle enorm.
- 3. Wählen Sie einen smart vernetzten Speicher: Intelligente Stromspeicher analysieren nicht nur Ihre individuellen Erzeugungs- und Verbrauchsdaten, sie überwachen auch den Speicherbetrieb und können Störungsmeldungen sofort an den Hersteller übermitteln.
- 4. Nehmen Sie keine selbstständigen Eingriffe vor: Zeigt der Speicher eine Fehlermeldung an oder wird der Betrieb per Fernwartung gedrosselt, informieren Sie sich bitte zunächst bei Ihrem Hersteller und nehmen Sie keinesfalls selbst Eingriffe am Speicher vor.
Sprechen Sie uns jetzt an!
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Tipps für den Ernstfall
Wenn der Stromspeicher Rauch entwickelt, informieren Sie alle Personen, die sich im Haushalt aufhalten und verlassen Sie so schnell wie möglich das Haus. Wenn möglich, schließen Sie die Türen von außen. Rufen Sie anschließend die Feuerwehr (Notruf 112) an.
Unternehmen Sie auf keine eigenen Löschversuche!
Wie wird sich die Sicherheit von Stromspeichern künftig entwickeln?
Es ist wahr, dass Stromspeicher durch technische Defekte, unsachgemäße Installation oder falsche Handhabung Feuer fangen können. Ebenso wahr ist aber, dass solche Vorfälle die absolute Ausnahme sind – das zeigt auch ein Blick auf die rund 1,2 Millionen installierten Stromspeicher in Deutschland.
Strenge Auflagen und Sicherheitsstandards auf der einen Seite und die rasante Entwicklung der Technologien auf der anderen Seite werden dafür sorgen, dass Speicher in Zukunft noch sicherer werden. SENEC trägt dazu unter anderem mit der Monitoring Software SENEC.SmartGuard bei, die schon heute als Standard für alle Speicher verfügbar ist und die laufend weiterentwickelt wird.
Auszug aus dem pv magazine: "Batterieauswahl: Augen auf beim Speicherkauf, sagt Tesvolt Batterie-Experte Victor Schäfer. Er erklärt, worin sich Batteriezellen unter anderem in puncto Brandschutz unterscheiden.[...]".
Weitere Informationen finden Sie im pv magazine-Beitrag "Wann sind Batteriespeicher sicher?" (ISSUE 02 / 2023 6. JUNI 2023).