Der Markt für stationäre Stromspeicher entwickelt sich rasch, in diesem Jahr könnten mehr als 25.000 Neuinstallationen hinzukommen. Bisher ist das Geschäft mit den Lithiumzellen eine nahezu unangefochtene Domäne der Asiaten. Zwar gibt es namhafte deutsche oder österreichische Anbieter von Speichersystemen, doch die Zellen stammen durch die Bank aus China, Korea oder Japan.
Kein Platz für einen deutschen Anbieter? Mitnichten: Die Firma Litarion in Kamenz in der Oberlausitz hat damit begonnen, den Markt für stationäre Lithiumzellen zu erobern. Rund 170 Mitarbeiter produzieren und vertreiben die wichtigsten Bestandteile von Lithiumzellen: Elektroden und einen speziellen Separator, der Kathode und Anode zuverlässig trennt. „Dieser Separator ist vollkeramisch“, erläutert Fritz Müller, der den Vertrieb bei Litarion leitet. „Ursprünglich wurde er entwickelt, als der Vorläufer unseres Unternehmens noch zur Degussa beziehungsweise der Evonik gehörte. Unser Separion genannter Separator wurde seit 2007 von der Firma Li-Tec Battery in Lithiumzellen verbaut, die wiederum in den Batterien des E-Smart stecken. Rund zwei Millionen Zellen wurden hier am Standort in Kamenz gefertigt, etwa 20.000 elektrische Smarts damit ausgestattet.“
Das Blatt gewendet
Im Frühjahr 2015 kam das Aus für Li-Tec. Degussa war zwischenzeitlich in Evonik aufgegangen, der Konzern hat sich jedoch aus dem Markt für Lithiumzellen verabschiedet. Die Patente und die Maschinen für die Zellkomponenten gingen im Mai 2015 an den kanadischen Batteriehersteller Electrovaya, der die Fabrik im November unter dem Namen Litarion mit neuem Leben erfüllte. „Hier fertigen wir die Komponenten für unsere Lithiumzellen Litacell LC-40, die 40 Amperestunden leisten“, sagt Fritz Müller. „Wir produzieren die Elektroden und den Separator. Die Zelle wird in China komplettiert, nach Litarions Spezifikationen und unter permanenter Kontrolle durch unsere Ingenieure. Die Batteriepacks wiederum werden unter Regie von Electrovaya in Kanada und Taiwan montiert.“
Im April kamen die ersten Packs mit je zwei und vier Kilowattstunden Speicherkapazität nach Deutschland, als Testmuster und Prototypen. Electrovaya bietet zehn Jahre Garantie und gibt die Lebensdauer mit 9.000 Vollzyklen an.
Höchste Qualität aus der Autobranche
Früher war das Unternehmen in Kamenz vornehmlich mit Traktionsbatterien für Daimler-Benz erfolgreich, nun sucht es den neuen Anfang unter anderem bei stationären Stromspeichern. „Der Vorlauf für Lithiumzellen in Elektroautos ist sehr lang, der Aufwand für die Zulassung sehr hoch“, meint Müller. „Deshalb haben wir uns für Heimspeicher entschieden. Aber man kann unsere Zellen des Weiteren auch in Gabelstaplern, Flurförderfahrzeugen oder Elektrobussen finden.“
Entscheidend ist, dass Litarion die hohen Qualitätsansprüche der Automobilindustrie aus seiner Vergangenheit kennt und nun für Heimspeicher oder Netzspeicher übernimmt. Das Herzstück ist der vollkeramische Separator aus Aluminiumoxid. Er erfüllt den Nageltest nach Eucar Hazard Level 3.
Separion ist kein keramisch beschichtetes Polyolefin, wie es in vielen Lithiumzellen zu finden ist. Sondern das Vlies aus Polymer (PET) wird in einer keramischen Suspension derart durchtränkt, dass der Separion nach der Trocknung zu 80 Prozent aus Keramik und nur zu einem Fünftel aus PET-Fasern besteht. Wenn ein Nagel die Zelle durchbohrt, wird diese Zelle nicht brennen oder wie ein Molotow-Cocktail explodieren.
Sehr beständig gegen Hitze und Nägel
Denn der Separator hat mehrere Vorteile: „Zum einen wird unser Separator sehr stark mit dem Elektrolyten getränkt, er wirkt wie ein Schwamm“, erklärt Pia Küsgens, promovierte Chemikerin und bei Litarion für die Geschäftsentwicklung verantwortlich. „Während seiner Lebenszeit gibt er diesen Elektrolyten wieder ab, sodass die Zelle sehr lange hält.“ Nach 9.000 Vollzyklen erreicht die Zelle noch immer rund 80 Prozent ihrer ursprünglichen Nennkapazität.
Zudem schrumpft der Separion kaum, erst ab 250 Grad Celsius verliert er seine Form und beginnt, weich zu werden und sich zu verformen. Andere Separatoren aus Polypropylen oder Polyethylen schmelzen bereits ab 130 Grad Celsius, und schon ab rund 100 Grad Celsius beginnen sie, sich zusammenzuziehen.
Der Separator ist entscheidend
Dann verliert der Separator seine wichtigste Funktion: Er kann die Anode (Grafit) nicht mehr ausreichend von der Kathode (Nickel-Mangan-Kobalt-Mischung auf Alufolie) trennen, es kommt zum Kurzschluss. Die Zelle wird heiß und es kommt zum sogenannten Thermal Runaway Effect, der schon einige Batterien in Brand gesetzt hat.
Nicht so beim Separion: Weil der Separator auch bei hohen Temperaturen seine Form behält, sind die Zellen sehr gut bei internen Kurzschlüssen und gegen Thermal Runaway gesichert. Das bewährt sich auch bei der gefürchteten Nagelprobe, wenn ein starker Stahldorn durch die Zelle getrieben wird. Auch dann heizt sich die Zelle kaum auf.
Zwei Varianten des Separion sind verfügbar: das Produkt P20 mit 21 Mikrometer Dicke und der P30 mit 28 Mikrometer Dicke. Ende Mai stieg die Leistung der Zellen auf 45 Amperestunden. Die Entwicklungsabteilung bei Litarion arbeitet stetig an Verbesserungen der Litacell, für Anfang 2017 ist eine weitere Erhöhung der Energiedichte geplant.
500 Megawattstunden im Jahr
Das Werk in Kamenz kann 500 Megawattstunden Zellkomponenten im Jahr herstellen, genug für 2,5 Millionen Zellen. „Wir vertreiben beispielsweise an Systemintegratoren, und zwar europaweit“, sagt Fritz Müller. „Wir sind guten Mutes, mit einer qualitativ sehr hochwertigen und sicheren Zelle aus Deutschland in den Markt zu kommen.“
Die Batteriepacks haben eine Einsatzspanne von minus 20 Grad Celsius bis plus 60 Grad Celsius. Im Dauerbetrieb erreichen die Zellen in freistehenden Batterien mit einer Entladerate von 1C/1C etwa 30 Grad Celsius. Bei einer Entladung von 5C, bei der die gesamte Energie der Zelle innerhalb von zwölf Minuten abgerufen wird, haben die Zellen noch eine verfügbare Kapazität von 93 Prozent.
Deutsche Accumotive/Mercedes-Benz
EWS, Soleg und Krannich übernehmen Vertrieb
Drei namhafte Solarfachhändler haben den neuen Stromspeicher von Mercedes-Benz (Deutsche Accumotive) in ihren Vertrieb aufgenommen: EWS in Handewitt, Soleg in Teisnach und Krannich aus Weil der Stadt. Der Speicher basiert auf Lithiumzellen mit Nickel, Mangan und Kobalt. Er ist von 2,5 bis 20 Kilowattstunden skalierbar und lässt sich zudem leicht an bestehenden Solaranlagen nachrüsten. Er ist kompatibel mit dem Sunny Island von SMA, der Systemwirkungsgrad erreicht bis zu 97 Prozent. Die Lebensdauer gibt Mercedes mit 8.000 Zyklen an. Bei EWS hatten sich im Februar bereits 70 Kunden für den neuen Speicher entschieden.
SMA Solar Technology AG
Wechselrichter für Hochvoltbatterien vorgestellt
SMA hat einen Batteriewechselrichter vorgestellt, der auf Hochvoltbatterien für private Haushalte abgestimmt ist. Der neue Sunny Boy Storage wird AC-seitig gekoppelt. Beispiele für kompatible Stromspeicher sind die Powerwall von Tesla oder die neue Resu-Baureihe von LG Chem. Der neue Batteriewechselrichter ist für die Nachrüstung und neue Solargeneratoren geeignet. Kunden können zusätzlich über das SMA Online-Portal Sunny Places ihre Energieflüsse und Einsparmöglichkeiten per App abrufen. Darüber hinaus lässt sich das System mit dem Sunny Home Manager bei Bedarf in ein umfassendes Energiemanagement einbinden. Der Sunny Boy Storage ist bereits in Deutschland erhältlich. Nun wird er sukzessive in Italien, Großbritannien, Australien und den USA vertrieben.
Freistaat Sachsen
Förderung von Batteriespeichern neu aufgelegt
Nach der Fortführung der Speicherförderung durch den Bund hat auch Sachsen ein neues Förderprogramm gestartet. Das ostdeutsche Bundesland bezuschusst seit Mai 2016 den Kauf von Batteriespeichern. Gefördert werden bis zu 40 Prozent der Investition für den Speicher.
Die neue Förderung des Bundeslandes ist an folgende Voraussetzungen geknüpft: Der Batteriespeicher muss über mindestens zwei Kilowattstunden nutzbare Kapazität verfügen und die Wirkleistung der Photovoltaikanlage am Netzeinspeisepunkt auf 50 Prozent begrenzt sein. Des Weiteren werden auch Investitionen in Mess- und Steuereinrichtungen wie Energiemanagementsysteme unterstützt. Auch Ingenieur- und Planungsleistungen werden bezuschusst.
Kostenangebote, welche zur Förderung beantragte Ausgaben enthalten, müssen die jeweiligen Einzelleistungen separat aufführen und Einzelpreise erkennen lassen. Auch die im Rahmen des Zuwendungsverfahrens einzureichenden Rechnungen müssen die Preise für die jeweilige Einzelleistung ausweisen.
Nicht förderfähig sind Eigenbauten, gebrauchte Komponenten sowie eventuell anfallende Ausgaben für Transport- und Montageleistungen. Nicht förderfähig sind außerdem alle Komponenten, die zur Erzeugung und Einspeisung von Solarstrom in das öffentliche Stromnetz erforderlich sind. Für Speichersysteme mit Kombiwechselrichtern werden pro Kilowatt Nennleistung des Solargenerators (abgerundet) 100 Euro als nicht förderfähige Kosten angesetzt.
Förderfähig sind natürliche und juristische Personen des öffentlichen und privaten Rechts, die Eigentümer, Pächter oder Mieter der Flächen im Freistaat Sachsen sind, auf denen das Vorhaben realisiert werden soll.
Förderfähig sind Unternehmen, deren Anteile mehrheitlich von der öffentlichen Hand gehalten werden, Angehörige freier Berufe sowie kleinste, kleine und mittlere gewerbliche Unternehmen (KMU) mit Sitz oder zu begünstigender Betriebsstätte im Freistaat Sachsen.
Die Speicherförderung wird von der Sächsischen Aufbaubank (SAB) ausgereicht. In einem Vorläuferprogramm waren dezentrale Speicher in Sachsen schon seit 2013 förderfähig.
Zu beachten ist, dass der Kaufvertrag erst bei einer Förderzusage der SAB geschlossen wird. Zudem sind drei Vergleichsangebote einzuholen, bei denen sich die Nutzkapazität der Speicher um maximal zehn Prozent unterscheiden darf.
Fertigung von Zellkomponenten bei Litarion im sächsichen Kamenz. Die Firma nutzt eigens entwickelte Elektroden und einen speziellen Separator. Im Bild entnimmt eine Mitarbeiterin eine Probe aus der Slurry, um ihre Qualität zu testen.
Teile einer Lithiumzelle von Litarion: zwei Elektroden, getrennt durch den keramischen Separator. Fehlen nur noch das Gehäuse und der Elektrolyt.
