Salzspeicher - Vorteile, Nachteile und Preise

Bild: Vereinfachter Aufbau einer Photovoltaik-Anlage — Vereinfachter Photovoltaik-Aufbau

Solarstrom auch nachts nutzen und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit der eigenen Photovoltaik-Anlage erhöhen – neben den verbreiteten Lithium Stromspeichern kommen hierfür auch neue Technologien auf. Zusehends wächst auch die Nachfrage nach umweltfreundlichen Speicherlösungen. Eine augenscheinlich vielversprechende Variante sind sogenannte Salzspeicher. Sie gelten als umweltfreundliche und effizient.

Allerdings haben sie gegenüber den modernen Lithium-Ionen-Akkus auch Nachteile, besonders was die Reife der Technologie angeht. Welche Technologien bereits im Kommen sind, welche Vorteile und Nachteile die Systeme bieten, welche Kosten durch den Einbau entstehen und ob es Förderung für sie gibt, erfahren Sie auf der folgenden Seite.

Was ist ein Salzspeicher?

Bild: Was ist ein Salzwasserspeicher — Solarstrom speichern mit Salz

Ein Salzspeicher ist eine Art von Stromspeicher, der mit Salz und je nach Technologie mit verschiedenen anderen Rohstoffen arbeitet. Hersteller von Salzspeichern haben es sich gewissermassen zum Ziel gesetzt, einen Stromspeicher aus möglichst nachhaltigem Material anzubieten, um Strom von Photovoltaik-Anlagen speichern zu können.

Dabei werden im wesentlichen zwei verschiedene Technologien eingesetzt, die Salz als gemeinsamen Nenner haben. Heutzutage werden besonders Lithium-Ionen-Batterien zur Speicherung von Photovoltaik-Strom eingesetzt. Ein Nachteil von Lithium-Akkus ist, dass sie aufgrund ihres Materials eine eher schlechte Umweltbilanz aufweisen.

Der Abbau von Lithium ist nur in bestimmten Regionen der Welt möglich und sorgt daher für einen hohen CO2-Ausstoss bei Gewinnung und Transport. Allerdings sind Hersteller von Lithium-Speichern laufend darum bemüht, die Umweltbilanz ihrer Produkte zu verbessern. So wird für die Herstellung ausschliesslich grüner Solarstrom verwendet und auf den Einsatz seltener Erden oder Metalle wie Kobalt verzichtet.

Hersteller von Salzspeichern werben damit, nur Rohstoffe einzusetzen, deren Abbau weit verbreitet ist. Somit muss der Rohstoff keine weiten Strecken zurücklegen und sorgt für weniger CO2-Emissionen.

In Salzspeichern kommen ausserdem nur Stoffe zum Einsatz, die für die Umwelt völlig unbedenklich, beziehungsweise nachhaltig sind. Die namensgebende Salzlösung ist nichts anderes als ein Natrium-Salzwasser Elektrolyt, beziehungsweise einer Salzschmelze. Hinzu kommt, dass das Recycling der Salzbatterie seit 15 Jahren standardisiert ist. Andere Salzbatterien kommen sogar ganz ohne diese Metalle aus.

Funktionsweise einfach erklärt

Genau wie bei einer Lithium-Ionen-Batterie oder einem Blei-Akku, setzt eine Salzbatterie elektrischen Strom mit Hilfe einer chemischen Reaktion frei. Wie bei anderen Stromspeichern auch, machen sich Hersteller hier jedoch unterschiedliche Reaktionen zu nutze. Zum einen gibt es Salzwasserspeicher, die mit Hilfe der Natrium-Ionen-
Batterietechnologie Strom speichern können.

Diese Technologie setzt auf einen wässrigen Elektrolyten, bestehend aus Natriumsulfat (Glaubersalz) und Wasser (H2O). Die Anode der Batterie besteht aus Kohlenstoff-Titan-Phosphat, die Kathode aus Manganoxid. Während des Ladevorgangs gelangt die elektrische Energie über einen Kollektor aus Edelstahl in die Batterie und die Natrium-Ionen wandern zur Anode. Wandern sie während der Entladung zur Kathode, fliesst Strom, der im Haushalt verwendet wird.

Eine andere Technologie ist die Salzbatterie aus Kochsalzlösung (Natriumchlorid) und Nickel. Wenn die Sonne auf die Photovoltaik-Panels auf dem Dach strahlt, entsteht durch die Energie reines Natrium an der einen Elektrode der Batterie und Nickelchlorid an der anderen.

Durch das Entladen der Batterie gibt das Natrium seine Elektronen ab, wodurch im äusseren Stromkreis elektrischer Strom fliessen kann. Um den Ablauf dieser Reaktion gewährleisten zu können, muss die Betriebstemperatur dieser Batterie allerdings 250 Grad Celsius betragen. Somit gehört die Natrium-Nickelchlorid-Batterie zu den sogenannten Thermalbatterien.

Aktuelle Marktsituation

In der jüngsten Generation von Stromspeichern wird Salz zur Speicherung der Energie verwendet. Die Marktsituation ist heutzutage allerdings noch sehr überschaubar. Salzwasserspeicher, welche auf die Natrium-Ionen Technologie setzen, gehören zu den bekannteren Varianten. Das Speichermedium besteht aus ungefährlichem und in der Theorie trinkbarem Salzwasser. Der Speicher wird in verschiedenen Versionen für das Eigenheim mit 5 bis 30 Kilowattstunden (kWh) Kapazität angeboten.

Das Gewicht beträgt erhebliche 60 Kilogramm pro möglicher Kilowattstunde plus 30 Kilogramm pro Anschlussbox. Verpackung, Palettierung und Transport sind gegen Aufpreis möglich. Gemäss den Herstellern schafft ein Salzwasserspeicher 5.000 Ladezyklen, was einer Lebensdauer von etwa 15 Jahren entspricht. Die ersten 10 Jahre erhält der Käufer in der Regel eine Garantie auf mindestens 80% Entladetiefe.

Allerdings ist zu erwähnen, dass ein populärer europäischer Hersteller von Salzwasserspeichern die Produktion Ende 2022 einstellen musste. Hinzu kommt, dass Speicher dieser Art Medienberichten zufolge teilweise erhebliche Qualitätsmängel aufweisen sollen. Der serienmässige Einsatz von Salzwasserspeichern zur häuslichen Speicherung von Solarstrom bleibt somit vorerst Zukunftsmusik. Energieheld rät aus diesen Gründen vom Kauf solcher Speicher ab und kann Salzwasserspeicher nicht bedenkenlos empfehlen. Zum aktuellen Zeitpunkt sind klassische Lithium-Ionen-Speicher nach wie vor die beste und sicherste Alternative.

Andere Salzspeicher

Ebenfalls auf den Rohstoff Salz setzte die sogenannte Natrium-Nickelchlorid-Batterie. Hier kommt allerdings kein Salzwasser zum Einsatz, sondern eine heisse Salzschmelze. Auch diese Art von Salzspeicher gilt als äusserst umweltfreundlich, und Hersteller werben damit, dass bereits die Herstellung der Speicher zu 100 Prozent nachhaltig ist.

Natrium-Nickelchlorid-Speicher sind mit 9 oder 18 kWh erhältlich und wiegen 185, beziehungsweise 290 kg. Auch die Batterien mit Salzschmelze sollen 5.000 Ladezyklen schaffen und damit bis zu 15 Jahre bei mindestens 80% Entladetiefe durchhalten. Um die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der beiden Produkte deutlich zu machen, haben wir sie in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Salzwasserspeicher	Salzbatterie
läuft mit Umgebungstemperatur	250°C Betriebstemperatur
60 kg/kWh	20 kg/kWh
5000 Ladezyklen	5000 Ladezyklen
besteht hauptsächlich aus umweltunbedenklichem Material	nach standartisiertem Verfahren recyclebar

Vorteile, Nachteile und Besonderheiten

Bild: Salzwasserspeicher machen Photovoltaik-Anlagen wirtschaftlicher — Selbst produzierten Strom speichern

Salzspeicher haben verschiedene Vorteile, unter anderem, dass sie sehr wartungsarm sind. Eine Tiefentladung, also der Verbrauch von nahezu 100 Prozent des gespeicherten Stroms, die bei Lithium-Ionen-Batterien und Blei-Akkus zu Kapazitätsverlust führt, hat keine Auswirkungen auf einen Salzspeicher.

Ein Nachteil ist allerdings der hohe Platzbedarf und das Gewicht eines Salzwasserspeichers, das pro Batteriestack etwa 140 kg beträgt. Ein Stack entspricht einer Höhe von knapp einem Meter und einer Kapazität von 2,5 kWh. Ein Salzspeicher mit 9 kWh Kapazität wiegt also 504 kg. Da Batteriestacks nicht beliebig aufeinandergestapelt werden können, werden sie meist nebeneinander platziert. Wer darüber nachdenkt, einen Salzspeicher mit seiner Photovoltaik-Anlage zu kombinieren, sollte in erster Linie also über genügend Platz verfügen.

Im Falle des Natrium-Nickelchlorid-Speichers muss die Temperatur innerhalb der Salzbatterie immer zwischen 250 und 300 Grad Celsius liegen, damit die Salzschmelze im flüssigen Zustand vorliegt. Dadurch geht immer auch Energie verloren und dieser Salzspeicher hat generell einen etwas schlechteren Gesamtwirkungsgrad als sein Pendant, der Lithium-Ionen-Akku oder ein Salzwasserspeicher.

Der Sicherheitsaspekt von Salzbatterien ist hingegen bei beiden ein weiterer Vorteil. Der Aufstellungsort des Speicher benötigt keinen Brandschutz oder Warnvorrichtungen, da Salzspeicher absolut ungefährlich sind. Die Batterie ist weder brennbar noch kann sie explodieren. Auch hat die Aussentemperatur keinen Einfluss auf die Kapazität der Batterie, wie es bei Lithium-Ionen-Speichern der Fall ist. Die Salzbatterie läuft bei Temperaturen von minus 25 bis plus 60 Grad Celsius ohne Lüftung und Klimatisierung.

Dass die Salzbatterie sehr viel sicherer ist bedeutet nicht, dass alle andere Stromspeicher potentielle Zeitbomben sind. Eine Salzbatterie schliesst allerdings alle Möglichkeiten eines Brandes aus. Für andere Speicher müssen unter Umständen gewisse Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, da sie brandbeschleunigend wirken können. Eine Selbstentzündung ist jedoch in jedem Fall ausgeschlossen.

Vorteile	Nachteile
nachhaltiges Material	Energieverlust durch hohe Betriebstemperatur (nur Natrium-Nickelchlorid-Batterie)
nicht umweltschädigend	sehr grosser Platzbedarf
nicht brennbar	vergleichsweise hohe Investitionskosten
kein Kapazitätsverlust durch Tiefentladung	Technologie ist teilweise noch nicht ausgereift
wartungsfrei	-

Große Vorteile bei der Nachhaltigkeit

Der grösste Pluspunkt des Salzspeichers ist sicherlich seine Nachhaltigkeit. Salz kann, im Gegensatz zu Lithium, fast überall auf der Welt abgebaut werden und ist deutlich weniger schädlich für die Umwelt. Ein weiterer Bestandteil der Salzbatterie auf Basis von Kochsalz und Nickel ist Eisen. Dieses hat, genau wie Nickel, ein recht hohes Vorkommen. Beide Metalle können darüber hinaus nach dem Einsatz im Salzspeicher eingeschmolzen werden und in der Industrie zum Einsatz kommen. Das ebenfalls verbaute Keramik kommt zusammen mit dem Salz im Strassenbau zum Einsatz.

Hersteller werben oft damit, dass die Materialien einer Salzbatterie zu hundert Prozent recycelt werden können. Im Fall einer Natrium-Ionen-Batterie ist dies in jeden Fall gegeben. Alle verwendeten Stoffe (Edelstahl, Manganoxid, Kohlenstoff und Salz) sind völlig ungefährlich und umweltverträglich.

Alternativen zum Salzspeicher

In den letzten Jahren hat sich zunehmend die Lithium-Ionen-Batterie auf dem Markt für Stromspeicher durchgesetzt. Ihr grosser Vorteil ist ihre Kompaktheit und Leichtigkeit, sowie ihr hoher Wirkungsgrad und ihre lange Lebensdauer, die 5’000 Zyklen beträgt.

Im Vergleich zu den noch recht neuen Salzspeichern sind Lithium-Speicher auch kostengünstiger. Die bewährte Technologie wird bereits seit vielen Jahren standardmässig hergestellt und ein jahrelanger reibungsloser Einsatz kann nahezu garantiert werden. Damit haben sie gegenüber den Alternativen nach wie vor weiterhin viele Vorteile.

Blei-Speicher sind in der Anschaffung noch günstiger, allerdings für die Verwendung als Heimspeicher eher ungeeignet, da sie ein hohes Gewicht bei gleichzeitig geringer Lebensdauer aufweisen. Sie können allerdings in kurzer Zeit hohe Stromstärken erreichen und kommen auch in Starterbatterien von Kraftfahrzeugen zum Einsatz.

Eine weitere Möglichkeit ist die Flüssigbatterie, auch Redox-Flow-Speicher genannt. Sie funktionieren über eine Reduktions- oder Oxidations-Reaktion innerhalb einer galvanischen Zelle. Diese besteht aus zwei Tanks, die individuell befüllt werden können und sich kaum selbst entladen. Redox-Flow-Speicher haben einen guten Wirkungsgrad von 80 Prozent, sind aber sehr schwer und noch recht kostenintensiv.

Kosten für einen Salzspeicher

Bild: Kosten für Salzwasserspeicher — Preise für Salzbatterien

Je nach Anbieter können die Kosten für einen Salzspeicher recht stark voneinander abweichen. Manche Hersteller geben den Preis des eigentlichen Speichers an, berechnen das Zubehör wie Wechselrichter und und Energie Management System aber extra. Andere beziehen Zubehör und Installationskosten in den Preis mit ein, geben diesen aber nur pro Kilowattstunde Kapazität an.

Ein Natrium-Nickelchlorid-Speicher kostet in der 9 kWh-Variante etwa CHF 15’900. Inbegriffen sind der Salzbatteriespeicher, Wechselrichter und Ladegerät, diverses Elektromaterial wie ein Messgerät und Kommunikationskabel. Zusätzlich muss mit CHF 2’500 bis 3’500 für die Installation gerechnet werden.

Salzwasserspeicher werden ab CHF 800 pro Kilowattstunde angeboten. Skalierbar ist der Salzspeicher zwischen 5 und 30 Kilowattstunden. Laut Preisliste liegt ein dreiphasiger 9 kWh-Speicher für ein herkömmliches Einfamilienhaus bei rund 14'000 Franken. Zubehör, Elektronik, Wechselrichter und Energie Management System sind laut Hersteller im Preis inbegriffen.

Kosten pro Kilowattstunde im Vergleich

Um Stromspeicher direkt miteinander vergleichen zu können, müssen die realen Kosten pro gespeicherter Kilowattstunde berechnet werden. Diese ermittelt man mit Hilfe einer Formel, bei der der Kaufpreis durch das Produkt aus Speicherkapazität, Entladetiefe, Zyklenzahl und Wirkungsgrad geteilt wird.

Der aus der Rechnung resultierende Preis kann zum direkten Vergleich der Kosten pro Kilowattstunde verwendet werden. Die Entladetiefe aller genannten Speicher beträgt 100%, der Wirkungsgrad liegt immer bei etwa 90%.

Für den Salzspeicher von innov energy lautet die Rechnung also wie folgt: CHF 14'000 ÷ (9 Kilowatt Speicherkapazität × 100% Entladetiefe × 5'000 Zyklen × 90% Wirkungsgrad). Daraus resultieren Kosten von 34 Rappen pro gespeicherter Kilowattstunde.

Für die beiden Stromspeicher haben wir die Kosten pro Kilowattstunde in der folgenden Tabelle für Sie zusammengefasst. Ihnen gegenüber stellen wir zwei handelsübliche Lithium-Ionen-Speicher von Varta und Tesla. Alle Werte sind den Angaben der Hersteller entnommen, einzig die Zyklenzahl der Tesla Powerwall 2 ist auf einen Mittelwert geschätzt, um einen Vergleichswert zu schaffen.

Laut Tesla läuft die Powerwall 2 10 Jahre fehlerfrei bei mindestens 80 Prozent Kapazität, unabhängig von der Anzahl an Ladezyklen. Die Kosten pro Kilowattstunde können bei der Tesla Powerwall 2 unter Umständen sogar noch tiefer liegen. Die Installationskosten haben wir in dieser Rechnung nicht berücksichtigt.

Hersteller	Stromspeicher	Preis	Speicher- kapazität	Ladezyklen	Preis pro kWh
innov energy	salidomo 9	CHF 15'880	9 kWh	4'500	43 Rp
Varta	Element 9	CHF 12'200	9 kWh	4'000	37 Rp
Tesla	Powerwall 2	CHF 9'500	13,7 kWh	k.A. (angenommen 4'500)	19 Rp

Gesamtkosten mit Photovoltaik-Anlage

Die Kosten für eine Photovoltaik-Anlage sind abhängig von ihrer Dimensionierung. Ausserdem können zwar einzelne Kostenfaktoren aufgezeigt und somit die Gesamtkosten etwas transparenter dargestellt werden, der Fokus sollte aber auf den Gesamtkosten liegen, da eine Photovoltaik-Anlage stets nur im Verbund funktioniert.

Für ein Einfamilienhaus mit einer Dachfläche von rund 60 m², rechnet man meist mit 10 Kilowatt-Peak (kWp). Eine solche Anlage kostet allein CHF 20’000 bis 25’000 und produziert etwa 8’000 bis 9’500 kWh Strom im Jahr. Ein dazu passender Salzspeicher mit 9 kWh kostet zwischen 7’200 und 16’000 Franken. Die Gesamtkosten einer solchen PV-Anlage mit Stromspeicher liegen also bei CHF 27’200 bis 41’000.

Geringe laufende Kosten

Verglichen mit klassischen Lithium-Ionen-Stromspeichern liegen Salzspeicher noch in einem deutlich höheren Preisbereich, was die Anschaffungskosten anbelangt. Ihr grosser Vorteil liegt allerdings in den niedrigen laufenden Kosten. Ein Lithium-Ionen-Speicher muss regelmässig inspiziert und gewartet werden, um der Gefahr eines dauerhaften Kapazitätsverlustes durch Tiefentladung oder andere Faktoren entgegen zu wirken.

Salzspeicher benötigen keinerlei Inspektionen, da eine Tiefentladung nicht schädlich für den Speicher ist. Einmal angeschlossen hält eine Salzbatterie mehrere tausend Ladezyklen. Somit sparen Betreiber einiges an laufenden Kosten, die durch einen klassischen Stromspeicher entstehen würden.

Förderung für Salzspeicher

Bild: Auch für Salzspeicher gibt es Förderung — Stromspeicher werden gefördert

Stromspeicher für Photovoltaik-Anlagen werden bisher nur in zwei deutschsprachigen Kantonen gefördert. Die entsprechende Massnahme im Harmonisierten Fördermodell der Kantone 2015 (HFM 2015) ist kM-20 und gilt für stationäre Batteriespeicher für Solarstromanlagen.

Bis jetzt (Stand: Juli 2024) fördert nur der Kanton Schaffhausen die Installation einer Salzbatterie, beziehungsweise eines Stromspeichers. Die genauen Konditionen können Sie der untenstehenden Tabelle entnehmen. Da Photovoltaik-Anlagen in der Schweiz immer verbreiteter zum Einsatz kommen, kann davon ausgegangen werden, dass in nächster Zeit weitere Kantone die Massnahme kM-20 aufnehmen und so Förderung für Stromspeicher gewähren.

Kanton	Anlagenkapazität	Beitragssatz
Schaffhausen	einmalig pro Speicher	CHF 1'000

Quelle: Publikationen der einzelnen Kantone, Juli 20234

Fazit und Ausblick

Die Salzbatterie ist eine neue und innovative Erfindung, die auf dem Markt für Stromspeicher für einige Veränderungen sorgen könnte. Allerdings handelt es sich dabei noch um ein Nischenprodukt, das wenig technologische Reife und teilweise hohe technische Unsicherheit mit sich bringt. Im Nachhinein auftretende Mängel bei der Anwendung der Salzbatterie als Heimspeicher können nicht restlos ausgeschlossen werden.

Der Salzspeicher gehört also noch zu den experimentellen Alternativen. Als solche ist die Technologie für Personen geeignet, die an möglichst ressourcenschonenden und nachhaltigen Lösungen interessiert sind und auch bereit sind, für solche etwas mehr zu investieren und gegebenenfalls ein gewisses Risiko in puncto Zuverlässigkeit einzugehen. Eine klare Empfehlung wollen wir an dieser Stelle allerdings nicht aussprechen.

Zum aktuellen Zeitpunkt sind Lithium-Ionen-Speicher nach wie vor die bessere und quasi alternativlose Wahl, wenn es um technologisch ausgereifte, effiziente Stromspeicher geht. Als bewährte Technologie ermöglichen sie einen nahezu garantiert reibungslosen Einsatz, zudem sind die Investitionskosten geringer und bei der Aufstellung wird wesentlich weniger Platz benötigt, als bei einer Salzbatterie.