Salzwasserbatterie: Der umweltfreundliche Gamechanger unter den Batteriespeichern?

Musterhaus.net | 19. Juli 2024

Fast zwei Jahrzehnte lang war die Einspeisung von selbst erzeugtem Solarstrom ins öffentliche Netz finanziell sehr attraktiv für private Anlagenbetreiber. Doch durch die Reduzierung der Einspeisevergütung und den allgemeinen Anstieg der Strompreise ist es inzwischen sinnvoller, die aus Photovoltaik erzeugte Energie selbst zu verbrauchen. Ein Problem liegt allerdings darin, dass der Strombedarf oft dann am größten ist, wenn die Photovoltaikanlage keinen oder nur wenig Strom erzeugen kann – und umgekehrt.

Damit der Strom auch wirklich dann zur Verfügung steht, wenn Sie ihn brauchen, ist der Einbau von Batteriespeichern zu empfehlen. Bisher waren Bleiakkus und Lithium-Batterien die übliche Lösung, um Strom zu speichern. Inzwischen steht mit dem Salzwasserspeicher (auch Salzwasserbatterie oder Salzbatterie) eine weitere umweltfreundliche und sichere Technologie zur Verfügung. Lohnt es sich für Privatleute, einen Stromspeicher auf Basis von Salzwasser einbauen zu lassen?

Artikelübersicht:

Was ist ein Salzwasserspeicher?
Wie funktioniert eine Salzwasserbatterie?
Warum sollte man Solarenergie speichern?
Was ist der Unterschied zwischen Salzwasserspeichern und Lithium-Ionen-Akkus
Was kostet ein Salzwasser-Stromspeicher?
Vorteile und Nachteile von Salzwasserspeichern im Überblick
Fazit
Häufig gestellte Fragen

Das Wichtigste zum Salzwasserspeicher auf einen Blick:

Salzwasserspeicher sind größer, teurer und schwerer bei vergleichbarer Leistung.
Die Kapazität der Salzwasserbatterie reduziert sich durch Tiefentladung nicht.

Es handelt sich um eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Batterie-Technologien.
Salzwasserspeicher sind über die KfW-Förderung für Batteriespeicher förderfähig.

Was ist ein Salzwasserspeicher?

Solarstrom ist kostenlos und nahezu unbegrenzt verfügbar – theoretisch jedenfalls. Da die Solaranlage nur dann den meisten Strom erzeugen kann, wenn die Sonne scheint, ergibt sich daraus ein klares Problem. Denn manchmal erzeugt die Anlage wesentlich mehr Strom, als der Haushalt aktuell verbraucht, während sie zu anderen Zeiten überhaupt keine Energie liefert. Mit einem Stromspeicher lassen sich die Schwankungen bei der Stromerzeugung jedoch gut ausgleichen, wodurch sich der Anteil des Eigenverbrauchs erheblich steigert.

Üblicherweise kamen bei der Photovoltaik bislang vor allem traditionelle Bleiakkus oder Lithium-Batterien zum Einsatz. Mit der Salzwasserbatterie steht jetzt eine neue Technologie zur Verfügung, die einige der Nachteile der herkömmlichen Batteriespeicher eliminieren soll. So ist die Herstellung von Salzwasserspeichern nicht nur deutlich umweltfreundlicher, sondern erfordert auch keine seltenen Ressourcen. Im Betrieb zeichnen sich Salzwasserbatterien zudem durch ihre Ungefährlichkeit aus. Da Salzwasser anstelle von Lithium oder Blei im Spiel ist, können sie nicht explodieren oder in Brand geraten.

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Wie funktioniert eine Salzwasserbatterie?

Wie alle Batteriespeicher funktioniert auch die Salzwasserbatterie nach dem gleichen physikalischen Grundprinzip. In allen wiederaufladbaren Batterien fließen Elektronen zwischen Plus- und Minuspol (Kathode und Anode) durch einen Elektrolyten, sobald ein Verbraucher angeschlossen ist. Die Batterie wird entladen und der gespeicherte Strom versorgt den Verbraucher.

Nachdem die Batterie entladen ist, kehrt sich der Vorgang um. Dazu wird die Batterie mit Spannung versorgt, die Elektronen fließen in umgekehrter Richtung und laden den Speicher wieder auf.

Der wesentliche Unterschied zwischen einer Salzwasserbatterie und anderen Batterietypen liegt in der Verwendung von Natrium als Elektrolyt. Im Gegensatz zu den Elektrolyten von Lithium- oder Blei-Batterien ist dies selbst bei einer Leckage unbedenklich. Es braucht also kein säurefestes Gehäuse.

Infografik zu Aufbau und Funktion einer Salzwasserbatterie

Aufbau und Funktionsweise einer Salzwasserbatterie

Da Schwermetalle wie Blei sowie schwierig zu gewinnende Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt durch die Verwendung von Natrium als Ionen-Quelle nicht notwendig sind, gelten Salzwasserspeicher als sehr umweltfreundlich.

Die Idee selbst ist nicht neu. Schon vor mehr als 200 Jahren hat der Italiener Alessandro Volta eine Salzwasser-Batterie konstruiert. Dass sie sich bislang nicht durchsetzen konnte, liegt vor allem an der geringeren Energiedichte. Das bedeutet, dass eine Salzwasserbatterie erheblich größer und schwerer sein muss, um dieselbe Leistung liefern zu können wie eine Blei- oder Lithium-Batterie.

Außerdem benötigen Salzbatterien für den Be- und Entladevorgang mehr Zeit. Daher eignen sich diese Speicher beispielsweise nicht für die Verwendung in Elektrofahrzeugen. Bei stationären Anwendungen spielen Größe und Gewicht allerdings nur eine untergeordnete Rolle, weswegen Salzwasserspeicher für Photovoltaikanlagen durchaus eine Alternative sein können.

Warum sollte man Solarenergie speichern?

Die Speicherung von Solarenergie ist aus mehreren Gründen sinnvoll:

Kontinuierliche Stromversorgung:

Sie können Ihren Solarstrom auch nachts und bei schlechtem Wetter nutzen, was Ihre Energieversorgung stabil und zuverlässig macht.

Kosteneffizienz:

Durch die Speicherung und den Eigenverbrauch von Solarenergie senken Sie Ihre Stromkosten langfristig, da Sie weniger Strom vom Netz beziehen müssen.

Unabhängigkeit:

Sie werden unabhängiger von externen Energieversorgern und deren Preisschwankungen. Das bedeutet mehr Kontrolle über Ihre Energieversorgung und -kosten.

Umweltschutz:

Mit der Speicherung von Solarenergie tragen Sie aktiv zum Umweltschutz bei. Sie reduzieren Ihren CO2-Fußabdruck und unterstützen die Nutzung erneuerbarer Energien, was zur Bekämpfung des Klimawandels beiträgt.

Versorgungssicherheit:

Ein eigener Energiespeicher bietet eine zuverlässige Stromquelle bei Netzproblemen oder Stromausfällen. Dies ist besonders in Regionen mit instabiler Stromversorgung ein großer Vorteil.

Optimierte Energienutzung:

Durch die Speicherung von überschüssiger Energie können Sie diese bei hohem Bedarf nutzen, was die Effizienz Ihrer Solaranlage maximiert und den Eigenverbrauch erhöht.

Was ist der Unterschied zwischen Akku, Batterie und Speicher?

Ein Akku (Akkumulator) ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher, der elektrische Energie speichert und bei Bedarf wieder abgibt. Typische Anwendungen sind Smartphones, Laptops und Elektrofahrzeuge.

Eine Batterie ist ein Einweg-Energiespeicher, der chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Nach Entleerung muss sie entsorgt oder recycelt werden. Einsatzgebiete sind Fernbedienungen, Taschenlampen und Rauchmelder. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird bei Stromspeichern häufig der Begriff Batterie verwendet, auch wenn technisch gesehen Akku(-mulator) korrekt ist.

Speicher ist ein allgemeiner Begriff für Systeme, die Energie speichern, egal ob als Akku, Batterie oder in anderen Formen (z.B. Pumpspeicherkraftwerke, Wärmespeicher). Er bezieht sich auf die Fähigkeit, Energie zu speichern und wieder freizusetzen.

Was ist der Unterschied zwischen Salzwasserspeichern und Lithium-Ionen-Akkus?

Salzwasserspeicher gelten als sehr wartungsarm, da unter normalen Betriebsbedingungen eigentlich nichts kaputtgehen kann. Während eine Tiefentladung bei Bleiakkus oder Lithium-Ionen-Akkus den Batterietod bedeuten kann, lassen sich Salzwasserbatterien problemlos komplett entladen, ohne dass die Kapazität darunter leiden würde.

Die Entladetiefe beträgt also bis zu 100 Prozent der maximalen Kapazität, während eine Lithium-Ionen-Batterie nur auf circa 80 Prozent kommt. Bei der Blei-Batterie beträgt die Endladetiefe je nach Betriebsbedingungen lediglich zwischen 35 und 80 Prozent.

Auch bei den Ladezyklen bildet Blei das Schlusslicht, denn nach rund 4.000 Aufladungen ist das Ende der Lebensdauer erreicht. Lithium-Akkus für Solaranlagen erreichen hingegen zwischen 5.000 und 7.000 Ladezyklen. Die Salzwasserbatterie liegt mit rund 5.000 Ladezyklen im Mittelfeld, profitiert allerdings zusätzlich durch die größere Endladetiefe.

Was kostet ein Salzwasser-Stromspeicher?

Batteriespeicher werden häufig nach ihren Kosten pro Kilowattstunde (kWh) Speicherkapazität beurteilt:

Am günstigsten ist hier die alte Blei-Batterie, die auf 500 bis 1.000 Euro pro kWh kommt.

Bei der Lithium-Ionen-Batterie liegt dieser Wert zwischen 750 und 1.250 Euro.

Ein Salzwasser-Stromspeicher kostet 600 bis 800 Euro pro Kilowattstunde Speicherkapazität. Für einen Haushalt liegen die Kosten meist zwischen 5.000 und 10.000 Euro. Die Kosten variieren je nach Größe und Hersteller. Diese Preise beinhalten oft die Installation und die notwendigen Komponenten für den Anschluss an ein bestehendes Energiesystem. Bezüglich der Preise gilt: Je größer der Speicher, desto geringer sind die Kosten.

Bei diesen Zahlen ist zu berücksichtigen, dass es derzeit nur wenige Hersteller von Salzwasserspeichern für die private Nutzung gibt. Wenn künftig der Wettbewerb zunimmt, ist auch mit einer Reduzierung der Kosten zu rechnen.

Hinzu kommen die Installationskosten für den Stromspeicher. Während die Anschlusskosten für die Elektroinstallationen bei allen Batterietypen vergleichbar sind, schlägt bei der Salzwasserbatterie der höhere Platzbedarf zu Buche. Außerdem ist das Gewicht erheblich größer, weswegen die Unterbringung auch statisch passen muss. Mittlerweile gibt es aber auch Salzwasserbatterien, die alternativ im Außenbereich platziert werden können. Pro Speichereinheit müssen Sie mit einem Gewicht von 140 kg rechnen. Eine solche Einheit kann circa 2,5 kWh Strom speichern.

Da Sie mit einer Einheit nicht auskommen werden, multiplizieren sich Kosten, Platzbedarf und Gewicht entsprechend, zumal sich die sogenannten Batterie-Stacks auch nicht aufeinander stapeln lassen.

Beispielrechnung für einen Salzwasser-Stromspeicher in einem Einfamilienhaus

Nehmen wir ein 4-Personen-Einfamilienhaus mit einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 5.000 Kilowattstunden (kWh) pro Jahr an. Es verfügt über eine PV-Anlage mit einer Leistung von 5 Kilowattpeak (kWp). Ein Stromspeicher für eine PV-Anlage braucht 1 bis 1,5 kWh pro kWp. Der Salzwasser-Stromspeicher aus unserem Beispiel hat somit eine Speicherkapazität von 5 bis 7,5 Kilowattstunden. Daraus ergeben sich folgende Kosten:

Kostenstelle	Kosten
Salzwasser-Stromspeicher 5–7,5 kWh	3.000–6.000 Euro
Installation und Anschluss	1.000–2.000 Euro
Gesamtkosten	4.000–8.000 Euro

Das Varta-Berechnungstool für den Energiespeicher-Bedarf

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Im Gegensatz zu Lithium- oder Blei-Batterien müssen Sie aber keine besonderen Brandschutz- oder Sicherheitsvorkehrungen treffen, da eine Salzwasserbatterie nicht brennen oder gar explodieren kann. Zudem wirkt sich die Außentemperatur nicht auf die Batteriekapazität aus – Sie benötigen also weder eine Klimatisierung noch Lüftung.

Vorteile und Nachteile von Salzwasserspeichern im Überblick

Was spricht nun für und was gegen einen Salzwasserspeicher? Das fassen wir Ihnen im Folgenden kurz zusammen:

Vorteile Salzwasserbatterie

einfache Entsorgung
Nachhaltigkeit
kein klima- und umweltschädlicher Abbau von seltenen und/oder giftigen Materialien
keine Probleme bei Leckagen des Elektrolyten
nicht brennbar
keine Explosionsgefahr
wartungsfrei
kein Kapazitätsverlust bei vollständiger Entladung
einfach zu recyclen

Nachteile Salzwasserbatterie

geringere Energiedichte
längere Ladezeiten
höhere Anschaffungskosten
viel größerer Platzbedarf
höheres Gewicht

Fazit:

Aufgrund seiner Größe und des hohen Gewichts hat der Salzwasserspeicher bislang nur bei stationären Anwendungen eine Zukunft. Für die Verwendung in Elektrofahrzeugen eignen sich herkömmliche Lithium-Ionen- oder Blei-Batterien deutlich besser.
In Verbindung mit einer Photovoltaikanlage zum Eigenverbrauch ist die Salzwasserbatterie allerdings schon jetzt sinnvoll nutzbar. Ihre Stärken liegen vor allem in der Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit. Es fallen wesentlich weniger Umweltgifte bei Herstellung und Entsorgung an, zudem sind die benötigten Rohstoffe kostengünstig verfügbar. Technisch gesehen überzeugt dieser Stromspeicher durch die Vorteile bei der Entladetiefe.
Für große Salzwasserspeicher ist allerdings auch viel Platz für die Aufstellung nötig, wenngleich dabei keine besonderen Bau- oder Sicherheitsvorschriften einzuhalten sind. Außerdem sind die Kosten aufgrund des relativ geringen Marktangebots für privat nutzbare Salzwasserbatterien noch vergleichsweise hoch. Fortschritte bei der Entwicklung machen die Technologie aber künftig mit hoher Wahrscheinlichkeit effizienter und könnten für eine Kostensenkung sorgen.

Häufig gestellte Fragen zum Salzwasserspeicher

Kann man einen Salzwasser-Stromspeicher selber bauen?

Theoretisch ist es möglich, einen Salzwasser-Stromspeicher selbst zu bauen, jedoch ist dies nicht empfehlenswert. Die Konstruktion solcher Speicher erfordert spezifisches Wissen und Materialien, um Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Selbstgebaute Lösungen sind oft unzuverlässig und potenziell gefährlich. Für den Einsatz im Eigenheim sollten Sie auf professionelle Hersteller und zertifizierte Produkte zurückgreifen, um sicherzustellen, dass der Speicher sicher, langlebig und effektiv ist. Professionelle Lösungen bieten zudem Garantien und technische Unterstützung.

Wie lange ist die Lebensdauer des Salzwasser-Stromspeichers?

Salzwasser-Stromspeicher schaffen bis zu 5.000 Ladezyklen, was einer Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren entspricht. Diese Zyklenanzahl und die allgemeine Lebensdauer hängen jedoch stark von den Nutzungsbedingungen ab. Zudem erhöht die regelmäßige Wartung die Lebensdauer.

Wie groß sollte der Salzwasserspeicher dimensioniert sein?

Die Dimensionierung von Photovoltaikanlage und Stromspeicher sollte generell aufeinander abgestimmt sein. Das gilt auch für den Salzwasserspeicher. Je höher der gewünschte Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad sein sollen, desto mehr Kapazität benötigen Sie.

Sinnvoll ist etwa 1 bis 1,5 kWh Speicherkapazität pro Kilowatt Peak (kWp) Photovoltaik-Leistung. Ein Haushalt mit 4.200 kWh Stromverbrauch und einer Solaranlage mit 7 kWp kann mit einem 7-kWh-Speicher auf rund 80 Prozent Autarkie kommen.

Wie wirtschaftlich ist der Salzwasserspeicher?

Die Wirtschaftlichkeit hängt natürlich vom Anfangsinvestment an. Dieses ist umso höher, je größer der Salzwasserspeicher sein muss. In Privathaushalten ist daher der Autarkiegrad in ein vernünftiges Verhältnis zu den Investitionskosten zu setzen.

Gibt es für Salzwasserspeicher eine Förderung?

Ja, für Salzwasserspeicher können Sie einen Förderkredit der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) aus dem Programm 270 beantragen. Dieser soll die Errichtung, Erweiterung oder den Erwerb von Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien erleichtern. Dazu zählt auch die Anschaffung von Batteriespeichern für Photovoltaikanlagen.