Stromspeicher-Sicherheit

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 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.

Batteriespeichersysteme: Sicher und unverzichtbar für die Energiewende

Die jüngste Studie der RWTH Aachen liefert bahnbrechende Erkenntnisse zur Sicherheit von Batteriespeichersystemen (BSS). Diese Untersuchung räumt mit Bedenken auf und unterstreicht die zentrale Rolle von BSS für die Energiewende.

Kernpunkte der RWTH-Studie zu Batteriespeichersystemen

Überraschend niedriges Brandrisiko

• Jährliche Brandwahrscheinlichkeit von BSS: nur 0,0049 %
• 50-mal geringeres Risiko als bei allgemeinen Hausbränden
• Sicherer als Elektrofahrzeuge (0,024%) und Verbrenner (0,089 %)
• Vergleichbar mit Haushaltsgeräten wie Wäschetrocknern (0,0037 %)

BSS im Vergleich zu anderen Technologien

• Photovoltaik-Systeme: noch geringeres Brandrisiko (0,0014 % pro Jahr)
• Große Batteriespeichersysteme: extrem niedrige Brandwahrscheinlichkeit (0,015 % pro MWh)
   

Bedeutung für die Energiewende
Batteriespeichersysteme sind unverzichtbar für die Integration erneuerbarer Energien:

• Über 1 Million Heimspeichersysteme in Deutschland installiert
• Gesamtkapazität: mehr als 9 GWh
• IEA-Prognose: 90 % der benötigten Speicherkapazität durch Batterien

Sicherheitsmaßnahmen und Zukunftsperspektiven

Aktuelle Entwicklungen

• Einsatz sicherer Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP)
• Gezielte Rückruf- und Austauschprogramme der Hersteller

Zukünftige Verbesserungen
1. Standardisierte Berichtsmechanismen für bessere Datenerfassung
2. Kontinuierliche technologische Weiterentwicklung
3. Optimierte Positionierung und Installation von BSS


Fazit: BSS als Schlüssel zur nachhaltigen Energiezukunft
Die RWTH-Studie bestätigt eindrucksvoll: Batteriespeichersysteme sind nicht nur sicher, sondern auch unverzichtbar für die Energiewende. Mit ihrer Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit tragen BSS maßgeblich zur Erreichung der Klimaziele bei.

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?

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.

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.

Einordnung des Brandrisikos

Eine Ende 2024 veröffentlichte Studie der RWTH Aachen bietet erstmals eine verlässliche Grundlage für die Einordnung des Brandrisikos von Hausspeichern: Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Wahrscheinlichkeit eines Brandes durch Batteriespeicher ähnlich gering und zum großen Teil geringer ist als bei anderen elektrischen Haushaltsgeräten, wie z. B. Wäschetrocknern.

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.