Sonne sicher tanken

Energiespeicher: Sonne sicher tanken

Ohne Akkus bewegt sich in unserem mobilen Alltag wenig. Nun sollen Stromspeicher der Energiewende auf die Sprünge helfen. TÜV Rheinland sorgt dafür, dass dies sicher gelingt.

Lithium-Ionen-Akkus treiben alles und jeden an: Sie stecken in Smartphones, E-Bikes und Elektroautos.Es gibt sie passend für jede Anwendung, in vielfacher Form und Leistungsstärke. Nun sollen die Energiespeicher dabei helfen, die wohl größte Herausforderung unserer Zeit zu bewältigen: die Energiewende. Als Puffer können gebündelte Akkupacks den naturgemäß unregelmäßig produzierten Strom aus Wind- und Solarkraftwerken zwischenspeichern, bis er gebraucht wird. In Deutschland sind seit 2015 bereits über 35.000 Stromspeicher an die Fotovoltaikanlagen auf Eigenheimen und Gewerbebauten angeschlossen. Jährlich kommen zwischen 15.000 und 20.000 Speichersysteme hinzu. Auch Bestandsanlagen werden nachgerüstet – für die Betreiber ist es heute attraktiver, möglichst viel des selbst produzierten Ökostroms vor Ort zu nutzen, anstatt ihn zu verkaufen und ins allgemeine Netz einzuspeisen. Künftig sollen die Stromtanks allerdings Teil eines bundesweiten Netzwerks aus Energieproduzenten, -speichern und -verbrauchern sein, die im „Smart Grid“ intelligent zusammenwirken. Vernetzte, regenerative Energiequellen gepaart mit Stromspeichern könnten so eines Tages das Rückgrat der dezentralen Energieversorgung bilden, die ständig verfügbare Leistung konventioneller Großkraftwerke würde dann kaum mehr benötigt. Akkus sollen dann nicht nur einzelne Haushalte mit Ökostrom versorgen, sondern ganze Städte.

Akkus im Härtetest

Entsprechend der wachsenden Nachfrage entwickeln Unternehmen immer leistungsfähigere und – nach Möglichkeit – kleinere, leichtere und preisgünstigere Akkus. Das birgt jedoch Risiken. „Lithium-Ionen-Akkus werden mit immer höheren Energiedichten gebaut. Mehr Energie auf kleinem Raum steigert aber unweigerlich auch das Gefährdungspotenzial“, sagt Matthias Baumann, Leiter des TÜV Rheinland-Batterieprüflabors in Nürnberg. In Prüflaboren weltweit kann TÜV Rheinland Akkus jeder Bauart intensiv testen, bevor sie auf den Markt kommen. Den Kandidaten stehen harte Prüfungen bevor: wochenlanges Auf- und Entladen, bewusstes Anlegen von Überspannung, extreme Temperaturen sowie physische Belastungen. „Es gibt zwei große Probleme bei Lithium-Ionen-Akkus“, sagt Romica Kiesewetter, Prüfingenieurin in Matthias Baumanns Team. „Das eine sind Überladungen, danach ist der Akku vorgeschädigt. Das andere sind extreme Temperaturen. In beiden Fällen können sich im Akku Strukturen ausbilden, die im Inneren Kurzschlüsse auslösen und den Akku im Extremfall in Brand setzen.“ Hinzu kommen bei Akkus in Smartphones, Spielzeug und E-Bikes Beschädigungen durch Erschütterungen, Stöße und Stürze. Ein Beispiel, das weltweit für Schlagzeilen gesorgt hat, waren die Akkus des Smartphones Galaxy Note 7 von Samsung. Bauartbedingt hatten die Energiespeicher teilweise zu wenig Raum, um sich beim Erwärmen innerhalb des Telefons auszudehnen. Das Ergebnis: Zahlreiche Akkus fingen plötzlich Feuer, der Hersteller musste rund drei Millionen Geräte zurückrufen und nahm das Modell schließlich ganz vom Markt. Bei der anschließenden Ursachenfindung konnte TÜV Rheinland Samsung helfen, eventuelle Qualitätsprobleme beim Transport und Einbau der Akkus auszuschließen. Akkus, die den Testzyklus bei TÜV Rheinland erfolgreich durchlaufen, kennen derartige Probleme bei korrekter Handhabung nicht.

Power aus dem Schuhkarton

Akkus für Solarstromspeicher stehen bei TÜV Rheinland mittlerweile regelmäßig auf dem Prüfstand. Die Riesenbatterien für den Keller unterscheiden sich nicht nur in der Größe von Smartphonebatterien im Scheckkartenformat. Sie sind wesentlich robuster und für einen jahrzehntelangen Dauerbetrieb gebaut. Meist kommen Lithium-Eisenphosphat-Zellen zum Einsatz. Sie lassen sich schnell laden, geben die Energie aber auch schnell wieder ab. Mehrere Zellen sind in schuhkartongroßen Modulen, den Akkupacks, zusammengeschlossen. Je nach Bedarf stecken Dutzende oder Hunderte dieser Module in kühlschrankgroßen Speichergehäusen oder füllen ganze Container. Anders als Akkus in Smartphones können die Zellen bauartbedingt in der Regel nicht überhitzen. Eine elektronische Steuerung verhindert falsches Laden und Entladen – eine häufige Todesursache von Akkus in Laptops, Bohrmaschinen oder elektrischen Zahnbürsten. Im schonenden Betrieb werden alle Zellen eines Speichers stets gleichmäßig geladen und nur zu 80 Prozent entleert, so erreichen sie noch nach rund 5.000 Ladezyklen einen Großteil ihrer ursprünglichen Leistungsfähigkeit. Die Zellen sollen über 20 Jahre halten, was der wirtschaftlichen Lebensdauer konventioneller Energieanlagen wie Gas- und Ölheizungen entspricht. Wenn sie dann doch eines Tages einmal ausgedient haben, ist das kein Problem: Ganz im Sinne der Energiewende lassen sich die Zellen zu neuen Energiespeichern recyceln.

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Romica Kiesewetter
+49 221 6555946
E-Mail schreiben romica.kiesewetter@de.tuv.com

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