Noch vor wenigen Jahren galten Batteriespeicher als unrentabel und wurden nur dort eingesetzt, wo es zum Beispiel mangels Netzanschluss keine Alternativen gab. Doch gestiegene Stromkosten und fallende Einspeisevergütungen, sowie der Wunsch nach Autarkie und einer Stromversorgung auch bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes, machen Batteriespeicher rentabler und führen zu einer stetigen Zunahme der installierten Batteriespeicher.
Arten von Batteriespeichern
Es gibt verschiedene Arten von Batteriespeichern auf dem Markt. Zu den bekanntesten Typen gehören verschlossene VRLA-Batterien in AGM- oder Gel-Ausführung, geschlossene Batterien in Blei-Säure-Ausführung, OPzS-Zellen in geschlossener Blei-Säure-Ausführung für ortsfeste Anwendungen, PzS-Zellen ebenfalls in geschlossener Blei-Säure-Ausführung für Traktionsanwendungen, OPzV-Zellen, verschlossene (Gel-)Zellen für ortsfeste Anwendungen, PzV-Zellen, ebenfalls verschlossene (Gel-)Zellen für Traktionsanwendungen und Lithium-Polymer-Zellen in verschieden Ausführungen.
Je nach benötigter Energiemenge und der zu erwartenden Lade-/Entladezyklenzahl pro Jahr sind alle oben genannten Typen mehr oder weniger für den Einsatz in einem Inselsystem geeignet. Dabei birgt der Betrieb jedoch potenzielle Gefahren.
Elektrische Gefährdung
Im Inselbereich kommen in der Regel Batterien zum Einsatz, deren Spannung unter 60V DC liegt. Eine Berührung gilt selbst für Kinder und Tiere als ungefährlich, daher muss kein besonderer Berührungsschutz beachtet werden. Gefährlich sind jedoch die möglichen hohen Ströme einer Batterie. Selbst eine relativ kleine AGM-Batterie mit 100Ah Kapazität kann für fünf Sekunden einen maximalen Strom von 1000A aufbringen. Im Vergleich dazu bringt ein einphasiges Schweißgerät maximal etwa 180A und ein starkes Schweißgerät aus der (Schwer-)Industrie etwa 500A. Ein Kurzschluss kann starke Kabel zum Glühen bringen, was zur Entzündung des Kabelmantels und anderer brennbarer Materialien in der Nähe führen kann.
Um diese Gefahren zu vermeiden, sollte eine Batterie immer mit einer Sicherung ausgestattet sein. Diese Sicherung sollte möglichst dicht am Pluspol der Batterie angebracht sein. Das Kabel zwischen Sicherung und Pluspol muss so verlegt werden, dass eine Verbindung zu leitenden Teilen wie dem Batterietrog oder einem Metall-Batterieschrank vermieden wird. Die Sicherung muss mindestens den dauerhaften Lade- bzw. Entladestrom des Systems halten können und darf die maximale Dauerbelastbarkeit des gewählten Kabels nicht überschreiten. Zudem sollten alle Batteriepole mit Polkappen versehen werden.
Gefahren durch Batteriesäure
Bei sachgemäßem Betrieb tritt bei keiner der oben genannten Bleibatterien Säure aus. Dennoch kann es durch mechanische Beschädigung oder unachtsames Nachfüllen von Wasser zum Austritt von Batteriesäure kommen. Es wird empfohlen, bei geschlossenen Batterien mit flüssigem Elektrolyt einen säurefesten Trog oder eine Auffangwanne zu verwenden. Bei der Erstbefüllung und dem Nachfüllen von Wasser ist außerdem Schutzkleidung wie eine Schutzbrille, Handschuhe und eine Schürze zu tragen.
Gefahren durch das Gewicht
Bleibatterien haben ein hohes Gewicht. Es sollte etwa 30 kg pro kWh Speicherkapazität eingeplant werden. Eine 35 kWh Bleibatterie wiegt bereits über eine Tonne. Der Boden muss daher entsprechend tragfähig sein, insbesondere bei Verwendung von Batterieregalen und -schränken, bei denen auch die punktuelle Belastbarkeit des Bodens überprüft werden sollte. Es ist empfehlenswert, die Batterie möglichst bodennah aufzustellen, um Stürze zu vermeiden. Sollte dies nicht möglich sein und die Batterie erhöht stehen, muss sie gegen Herunterfallen gesichert werden. Die Batteriekabel allein reichen dazu nicht aus, es gibt passende Gummiriemen für 2V-Zellen in Batterieregalen.
Explosionsgefahr
Bei normalem Betrieb einer Bleibatterie wird nur wenig Wasserstoffgas freigesetzt. Die Explosionsgefahr ist allgemein als gering einzustufen. Dennoch sollte beachtet werden, dass eine Batterie einen Mindestabstand von mindestens 50 cm zu Schaltern und anderen potenziellen Zündquellen haben sollte. Es gibt einen Excel-basierten Rechner zur “Luftvolumenstromberechnung gemäß EN 50272-2”, der einen guten Anhaltspunkt für die erforderlichen Lüftungsquerschnitte liefert.
Grundsätzliches
Um die meisten der oben genannten Gefahren zu minimieren, sollte eine Batterie in einem “Batterieschrank” untergebracht werden. Dies kann beispielsweise ein Batterietrog mit Deckel, eine Truhe oder ein umfunktionierter Spint sein. Alternativ kann auch eine alte USV verwendet werden. Ein solcher Schrank hilft, den Zugriff durch nicht sachkundige Personen wie Kinder zu verhindern. Ist dies aufgrund der Größe der Batterie nicht möglich, sollte sie in einem Raum stehen, der nicht frei zugänglich ist. Es ist wichtig, dass alle Personen, die Zugang zur Batterie haben, über mögliche Gefahren und Abwehrmaßnahmen informiert sind.
Noch sind nicht alle Aspekte aufgezählt und es können weitere Punkte diskussionswürdig sein. Daher wird um rege Beteiligung gebeten.
[1] Besondere Maßnahmen für Batterien mit höherer Spannung sollten im Verlauf des Threads noch ausgearbeitet werden.[2] Eine Sicherung am Minuspol ist ebenfalls möglich, jedoch in der Praxis nicht üblich.
[3] Es ist diskussionswürdig, aber bei einem möglichen Lade- bzw. Entladestrom von mehr als 30A sinnvoll.
