Speicher? Unbedingt, aber bitte sicher!

VonInes Rutschmann

Speicher? Unbedingt, aber bitte sicher!

Speicher sind in der Photovoltaik im Kommen. Der Trend geht inzwischen zu Systemen mit Lithium-Ionen-Batterien. Für diese gibt es in stationären Anwendungen aber noch keine Normen, wie ihre Sicherheit zu testen ist. Das Karlsruher Institut für Technologie hat auf diese Lücke aufmerksam gemacht und fordert die Branche auf, sich Prüfungen zu schaffen, solange es keine verbindlichen Regeln gibt.

Wechselrichter mit integriertem Speicher von SMA. Foto: SMA Solar Technology AG

Wechselrichter mit integriertem Speicher von SMA: Speichersysteme gewinnen branchenweit an Bedeutung. Foto: SMA Solar Technology AG

Der Absatz von Speichersystemen in der Solarbranche wächst zwar langsam, aber stetig. Zwischen 2015 und 2017 erwartet der Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar), dass sich die Anschaffung für Betreiber von Photovoltaikanlagen lohnt. „Erste Speicher rechnen sich schon“, sagte Geschäftsführer Jörg Mayer zur Intersolar, „aber erst mit einer weiteren Kostendegression werden wir erleben, dass wir in die Wirtschaftlichkeit kommen.“

Knapp 10.000 Systeme wurden in Deutschland bislang errichtet. Nur rund die Hälfte der Investoren hat die Förderung über die KfW-Bank in Anspruch genommen. Die Verpflichtung, einen Kredit abzuschließen und die Einspeiseleistung der Solaranlage dauerhaft auf 60 Prozent zu begrenzen, stört so manchen Solarstromerzeuger. „Die Programmnutzung ist noch nicht optimal“, resümierte Mayer. Der Fördertopf ist so noch noch längst nicht ausgeschöpft. Mindestens bis Ende 2015 läuft das Programm noch.

Lithium-Batterien: Höhere Energiedichte und höheres Gefahrenpotenzial

Dass dennoch reges Interesse an Speichersystemen besteht, zeigte sich auf der Messe. Der Trend geht dabei inzwischen zu Lithium-Ionen-Batterien und hier konkret zur Lithium-Eisenphosphat-Technologie. Bei den installierten Systemen in Deutschland beträgt der Anteil der Bleispeicher zwar noch 59 Prozent. „Wir werden aber noch eine Verschiebung sehen“, prophezeite Mayer.

Lithium-Ionen-Batterien haben den Vorteil, dass sie eine längere Lebensdauer aufweisen als Bleigelbatterien. Statt 2.000 vollen Ladezyklen erlauben sie 5.000 bis 7.000 – je nach der chemischen Zusammensetzung der Kathode. Zudem haben sie einen deutlich höheren Wirkungsgrad und eine höhere Energiedichte. Die letztgenannte Eigenschaft kann sich jedoch als Problem erweisen: Eine hohe Energiedichte birgt die Gefahr, dass sich eine Batterie selbst entzünden kann. Das Speichersystem, in das die Batterie mit dem Batteriemanagmentsystem integriert ist, muss daher so beschaffen sein, dass es in jedem Betriebszustand sicher ist.

Der Marktanteil von Lithium-Batterie-Systemen wächst weiter, schätzt Jörg Mayer vom BSW-Solar. Foto: Rutschmann

Der Marktanteil von Lithium-Batterie-Systemen wächst weiter, schätzt Jörg Mayer vom BSW-Solar. Foto: Rutschmann

Test des KIT belegt Sicherheitsrisiken bei Lithium-Batterien

Vor der Intersolar erregte eine Veröffentlichung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) für Aufsehen: Die Forscher hatten Lithium-Ionen-Speichersysteme eingekauft und auf ihre Sicherheit getestet. Es zeigte sich, dass einige nicht sicher waren. Die verkohlten Überreste von Lithium-Ionen-Zellen präsentierte das KIT dann auf der Messe in München. Die Forscher betonen dabei, dass es auch viele gute und sichere Produkte am Markt gebe, aber eben auch „schwarze Schafe“ unter den Herstellern, von deren Systemen Gefahr ausgeht. Der Test hat dies untermauert. Mit den Ergebnissen will das Institut die Branche nun anspornen, verpflichtende Nachweise zu schaffen, dass ein Speichersystem sicher ist, erklärte Olaf Wollersheim vom KIT gegenüber dem Magazin des Photovoltaikforums.

Bislang gibt es für stationäre Lithium-Ionen-Batterien noch für daraus gebaute Speichersysteme eine Norm. Weder für ihre Sicherheit, noch für ihre Lebensdauer. Im April kam die DIN EN 62619 im Entwurf heraus (auch VDE 0510-39 genannt). Sie definiert Sicherheitstests für Lithium-Batterien für den Einsatz in Energiespeichern. Die Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (DKE) arbeitet zudem an einer Anwendungsregel für den Betrieb von elektrischen Speichersystemen am Niederspannungsnetz. Darin festgelegt wird sein, wie die Systeme geplant, errichtet, betrieben, demontiert und entsorgt werden sollen – auch individuell für die verschiedenen Batterietechnologien sowie für Insel- und netzparallelen Betrieb. AR-E 2510-2 heißt die Anwendungsregel und soll in der zweiten Hälfte dieses Jahres veröffentlicht werden – aber nur im Entwurf. Wie lange es dann noch dauert, bis beide Regelwerke tatsächlich in Kraft treten, ist offen. Zu vermuten ist, dass dies nicht mehr in diesem Jahr erfolgen wird.

Verfügbare Zertifikate und Hinweise reichen noch nicht

Das, was es bislang im Markt gibt, sind drei Papiere: Über Tests gemäß der UN38.3 werden Transport- und Lagersysteme für Batterien und Batteriezellen zertifiziert. Inwieweit sich die Systeme nach Installation sicher betreiben lassen, wird dabei nicht geprüft und damit auch nicht bescheinigt. Das Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) hat einen Hinweis zum Anschluss und zum Betrieb von Speichern am Niederspannungsnetz erlassen und gerade aktualisiert – sozusagen als Übergangslösung, ehe die Anwendungsregel fertig ist. Der Hinweis enthält ausschließlich Ratschläge zum Netzanschluss des Speichersystems und wie es am Stromnetz zu betreiben ist. Kein Wort fällt zur Sicherheit.

Schließlich existieren Erklärungen von Fachhändlern und Herstellern, dass die angebotenen Speichersysteme sicher sind. Eine solche Erklärung braucht, wer einen zinsgünstigen Kredit mitsamt staatlichem Zuschuss über die KfW-Bank beantragt. Es handelt sich dabei um eine freiwillige Erklärung der Unternehmen. Kein unabhängiger Dritter muss eine Prüfung vornehmen, um die Aussage zu bestätigen.

Kritische Sicherheitslücken bei stationären Lithium-Ionen-Batteriesystemen“

Der BSW-Solar und der Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke (ZVEH) haben zudem einen Speicherpass kreiert, den der Installateur ausfüllen und dem Betreiber übergeben kann. Die KfW-Bank akzeptiert ihn auch als Sicherheitsnachweis. Im Speicherpass sind elektrische Kenndaten anzugeben und zu versichern, dass gemäß der anerkannten Regeln der Technik gearbeitet wurde. Dazu dürfen der FNN-Hinweis, die Technischen Anschlussbedingungen für den Anschluss an das Niederspannungsnetz und auch die Anwendungsregel für Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz gezählt werden. Zudem ist anzugeben, ob die Installations- und Bedienungsvorgaben des Herstellers eingehalten wurden. Nur: Was ist, wenn der Hersteller unsichere Systeme vertreibt? Es gibt ja bislang keine Norm, nach der die Ware zu testen wäre. Die Hersteller können natürlich freiwillig ihre Produkte testen lassen, unter anderem am KIT. Aber grundsätzlich gebe es „in der Praxis und Normung zum Teil kritische Sicherheitslücken bei stationären Lithium-Ionen-Batteriesystemen“, schreibt das KIT.

Die beiden Verbände mögen aber von Risiken nicht viel hören. „Wenn der Hersteller ein Zertifikat ausgibt, gehen wir davon aus, dass die Systeme sicher sind“, sagte Andreas Habermehl vom ZVEH zu einem Fachgespräch in München. Ihm sei auch nur ein Fall bekannt, dass ein Batteriespeicher brannte. Das KIT hat Feuerwehrberichte studiert und ist auf mehr Vorkommnisse gestoßen. Genauere Angaben macht das Institut dazu nicht. Es gehe schließlich darum, die Sicherheit zu erhöhen, weniger auf Unfälle hinzuweisen.

Checkliste für sichere Speichersysteme für Händler und Installateure

Damit Händler und Installateure ansatzweise einschätzen können, ob im Markt angebotene Systeme sicher sind, hat das KIT eine Checkliste erstellt, die im Internet heruntergeladen werden kann. Zudem empfehlen die Forscher, darauf zu achten, dass das Batteriesystem nach UN38.3 zertifiziert ist. Am besten sollte noch ein Nachweis existieren, dass entsprechend dem Normentwurf zur DIN EN 62619 gearbeitet wurde. Die Forscher empfehlen auch, Speichersysteme keinesfalls auf dem Dachboden aufzustellen, sondern am besten im Keller, damit sich die Geräte nicht überhitzen. Vor Frost sind sie aber auch zu schützen. Ideal sei eine Temperatur von 15 Grad.

Den Herstellern legen die Forscher ans Herz, die Sicherheitsstandards der Automobilindustrie zu berücksichtigen. Die Prüfung dort erfolgt gemäß ISO-Sicherheits-Integration-Level (SIL) und hat sich flächendeckend durchgesetzt. Der Standard habe zur Entwicklung sehr sicherer Batteriespeicher geführt, sagen die KIT-Forscher.

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Ines Rutschmann editor