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Wie sicher sind eigentlich Photovoltaikspeicher? Ich durfte bei einem Test vom Austrian Institute of Technology dabei sein, und da haben wir uns so einige Speicher angeschaut. Photovoltaikspeicher sind in der Regel sehr sicher, und Brände sind äußerst selten. Wenn doch einmal ein Vorfall auftritt, kann dies durch einen sogenannten Thermal runaway ausgelöst werden, der zu einer Überhitzung des Speichers führt. Solche Ereignisse sind jedoch außergewöhnlich selten und werden oft überproportional in den Medien dargestellt. Thermal runaway, zu deutsch das thermische Durchgehen, bezeichnet die Überhitzung der Zelle durch einen sich selbstverstärkenden Wärme produzierenden Prozess. Zu diesem Prozess kann es durch ein Cell failure kommen; dazu gehören beispielsweise mechanische Beschädigungen, Penetration, Überladungen, Kurzschlüsse oder irgendwelche inneren Fehler. Ein durchgehender Zelle führt häufig dann zum Brand oder zur Explosion. Jedoch moderne Batteriesysteme, insbesondere Lithium-Eisenphosphat-Batterien, sind besonders sicher und zeichnen sich durch eine hohe thermische Stabilität aus. Sie sind auch weniger anfällig für Überhitzung oder Brandgefahr im Vergleich zu anderen Batterietypen. Genau aus diesem Grund werden Lithium-Eisenphosphat-Batterien in vielen Anwendungen, einschließlich Photovoltaikspeichern, eingesetzt.
Auf meinem Haus wird bald eine Photovoltaikanlage von Huawei installiert, und da hat mich natürlich interessiert: Wie sicher sind Huawei Energiespeicher, und zwar die Luna 2000 S1? Wirklich natürlich wissen die Photovoltaikspeicherhersteller über diese potenzielle Gefahr Bescheid, und wir haben uns schon sehr viele Speicher angeschaut und auch verglichen. Aber so ein interessantes Sicherheitssystem wie bei Huawei, das haben wir noch nicht gesehen. Und ja, dann kommen wir gleich zum Test. Ich durfte dafür bei einem Batteriespeichertest vom AIT und der Feuerwehr dabei sein, und hier wurden verschiedene Batteriespeichermodule getestet. Aber wie kann man jetzt so einen Thermal runaway erzeugen? Es gibt eigentlich zwei einfache Methoden: Entweder man überlädt die Batteriezellen direkt, bis eine Batterie überhitzt und durchgeht, oder man bringt einfach sehr viel Hitze ein, durch z.B. externe Methoden und simuliert das so. Bei diesem Versuch wurden Heizpads in die Batteriespeicher installiert, um eben eine externe Wärmequelle zu simulieren. Die Heizpads heizen die Batteriezellen elektrisch auf, bis eben der Thermal runaway eintritt. Sobald der Punkt erreicht ist, wird das Heizpad abgeschaltet, und die Zelle beginnt zu brennen bzw. der Thermal runaway Prozess startet. Bitte beachtet: Dieser Test wurde unter professioneller Anleitung durchgeführt und auch von der Feuerwehr überwacht. Also bitte in keinem Fall zu Hause oder sonstwo Batteriespeicher öffnen oder zerlegen.
Aber was passiert bei so einer Überladung? Bei Überladung oder Beschädigung reagiert der Elektrolyt an den Elektroden, und es bilden sich giftige und explosive Gasgemische. Z.B. eine einzige 40 Amperestunden-Zelle setzt bis zu 200 l davon frei. Die Batteriepacks wurden alle aufgeschraubt, und es wurden eben diese Heizpads installiert. Weiters wurden in den Batterien Temperatur- und Spannungssensoren installiert, um die Temperatur im Inneren und auch die Spannung der Zellen zu überwachen. Es gab dann ein sehr cooles Tests-Setup, und an diesem komplexen Tests-Setup konnten die Mitarbeiter vom Austrian Institute of Technology dann eben direkt sehen, bei welcher Temperatur der Zelle der Thermal runaway eintritt. Und da die Zelle dann auch nicht mehr funktioniert, bricht dann auch die Spannung der Zelle natürlich ein. Wenn es zum Thermal runaway kommt und man kann das alles überwachen. Wir haben dann gleich mit der Huawei Luna 2000 S1 begonnen, und die Batterie wurde mit dem Testsetup verkabelt. Es wurden Spannungs- und Temperatursensoren angeschlossen, und auch die Heizpads, die wurden mit einem DC-Netzteil verbunden. Natürlich die Batterien in diesem Test waren alle vollgeladen, also wird hier mit maximaler Energiedichte getestet. Außerdem wurden die Temperaturen der Packs mit der Wärmebildkamera überprüft. Und ja, dann hat schon der erste Test begonnen, und die Batterie wurde einmal 20 Minuten mit voller Power aufgeheizt, um eben diese Überhitzung zu simulieren. Und ich habe eigentlich erwartet, dass die Luna 2000 S1 wirklich in Flammen aufgeht.
Aber Huawei hat da so einige Sicherheitsvorkehrungen. Also natürlich verwendet Huawei LFP-Zellen, so wie alle anderen Hersteller in diesem Test auch. Jedoch passieren diese eine Vielzahl von Tests, wie z.B. den EL-Lebenszyklustest, Durchschusstests etc. Die Luna 2000 S1 hat auch noch viele andere Schutzvorkehrungen für aktiven Isolationsschutz, wie z.B. Kurzschluss-, Überstromschutz. Sie ist auch IP66 geschützt, und das Gehäuse hält bis zu 5 Tonnen Druckstand und besitzt doch ein Echtzeit-Temperaturmanagement mit vier Sensoren für die acht Zellen. Ziemlich beeindruckt hat mich aber die aktive Druckentlastungstechnologie. Das ist ein erweiterter Notfallschutz zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration und zur Beseitigung von Verbrennungshilfsmitteln für den Brandschutz. Das intelligente Kit zur Brandunterdrückung erkennt und löscht das Feuer innerhalb von 15 Sekunden. Und in der Luna 2000 S1 ist nämlich eine Überdruckmembran eingebaut, und diese lässt nur durch eine Seite durch, und zwar nach außen. Somit kann das Gas, das sich bei einem Thermal runaway in der Batterie bildet, einfach entweichen. Es wird aber gleichzeitig kein neuer Sauerstoff, der brandfördernd ist, in die Batterie gezogen. Feuer kann natürlich nur entstehen, wenn es brennbares Material gibt, Hitze bzw. Energie, die das Feuer entfacht, und natürlich Sauerstoff da ist. Und dadurch, dass die Membran kein neuer Sauerstoff in das Gehäuse gelangt und innen durch den Brand das Sauerstoff verbraucht wird, gibt es eben keine Möglichkeit, dass die Batterie weiterbrennt. Also selbst wenn eine Zelle in der Luna 2000 S1 einen Thermal runaway hat, wird einfach über die Membran der Rauch bzw. Druck abgebaut, und die Batterie brennt nicht. Daher war unser Test auch schnell vorbei. Es war nicht sehr spektakulär; es ist lediglich ein wenig Rauch beim Membran ausgetreten. Und wie man sieht, Huawei Sicherheitssystem, das ist jetzt nicht ein Marketing-Feature, sondern das kann wirklich helfen, Brände schnell zu löschen bzw. ein Entflammen weiterer Zellen zu verhindern.
Wir haben die Batterie dann noch einige Stunden draußen stehen lassen, da die Batterie natürlich noch sehr heiß war und nicht gekühlt wurde. Und es gab einige Stunden später noch mal etwas Rauchentwicklung, vermutlich aufgrund der hohen Innentemperatur. Ist bei einer anderen Zelle dann noch ein Thermal runaway eingetreten, jedoch wurde hier wieder über das Sicherheitsmembran der Druck abgelassen, und es kam zu keinem Feuer. Ganz anders hat es sich doch bei unseren nächsten Testkandidaten ausgesehen. Und die Tests brauchen relativ viel Zeit in der Vorbereitung und Nachbereitung, deswegen haben wir gleich zwei Batterien gleichzeitig getestet. Als nächstes war ein Pack der Marke G und der Marke P am Programm. Links haben wir das Modul G und rechts das Modul P platziert. Nach Erreichen der Temperatur für den Runaway haben beide Packs wirklich starke Rauchentwicklung gezeigt. Im Gegensatz zur Luna 2000 S1 besitzen diese Packs eben keine Vorrichtung für aktiven Brandschutz, wie z.B. das Membran, und somit ist immer wieder Sauerstoff in die Batterie eingedrungen und hat das Feuer am Leben gehalten. Die Hitzeentwicklung war definitiv höher und natürlich auch mehr Rauchentwicklung, und man hört auch Explosionen innerhalb der Packs. Das ist jetzt nichts Problematisches, aber zeigt, dass immer mehr der Zellen vom Thermal runaway entfacht werden. Und nach einer gewissen Zeit der Rauchentwicklung hat das Modul P dann auch Feuer gefangen und relativ stark gebrannt. Aber warum brennt diese Batterie? Also meine Theorie ist der Aufbau der Zellen. Die Zellen waren hier stehend angeordnet in vier Packs innerhalb der Batterie, und somit hat man hier eine gute Luftzirkulation gehabt. Und oben auf der Batterie war auch sehr viel Plastik, und die Hitze hat glaube ich das Plastik hier oben einfach komplett ausgebrannt. Obwohl es natürlich Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind, die angeblich nicht brennen, hat eben genau diese Batterie sehr viel Hitze entwickelt, so dass das brennbare im Pack dann eben entzündet hat. Wesentlich besser abgeschnitten hat die Batterie G. Hier kam es zu keinem Brand, aber trotzdem extrem starker und langer Rauchentwicklung, und es gab natürlich auch diese Explosionen innerhalb des Packs. Zwischenzeitlich hat sich das wirklich so wie eine Popcornmaschine angehört. Jedoch interessanterweise hat dieses Pack auch gar nicht gebrannt. Es scheint also, es würde auch der Aufbau der Batterie eine Rolle spielen.
Anschließend haben wir dann noch zwei Packs getestet, und zwar die Module B und S. Und beide Packs haben nicht gebrannt, die doch auch extrem stark und lange Rauch entwickelt haben, so dass meine Kamera richtig zugestaubt war. Beide diese Packs haben eigentlich keine Sicherheitsvorkehrungen, wie z.B. ein Membran, wodurch der interne Brand auch eben sehr lange gedauert hat. Aber man braucht jetzt absolut keine Panik haben. Glücklicherweise hat auch nur eins der Module in unserem Test gebrannt, und Photovoltaikspeicher sind generell sehr sicher. Also das, was wir hier durchgeführt haben, war natürlich eine Ausnahmesituation. Jedoch sollte man bei der Wahl des Speichers darauf achten, dass es natürlich LFP-Zellen sind und dass eventuell auch eine Sicherheitsvorkehrung wie bei der Huawei Luna 2000 S1 verbaut ist. Aber auch diese Rauchentwicklung sehe ich jetzt nicht als ganz ungefährlich, wenn es wirklich mal brennt. Denn wenn die Batterie irgendwo im Wohnbereich steht, kann man sich schon vorstellen, wie viel Rauch in dieser Zeit innerhalb des Hauses entsteht. Und wir haben diesen Test ja hier im Freien durchgeführt, wodurch der Rauch abziehen konnte. Passiert so etwas jedoch im Keller, dann ist glaube ich das ganze Haus relativ schnell mit Rauch voll. Und auch, auch wenn es jetzt nicht brennt, reicht es natürlich, um eventuell eine Rauchgasvergiftung zu bekommen oder natürlich, dass eben sich dieser Rauch im Haus festsetzt. Daher entscheidet euch für einen sicheren Batteriespeicher. Vor allem achtet auch auf eine saubere und sichere Installation sowie eine Platzierung an einem geeigneten Ort mit eventueller auch Lüftung. So, das war jetzt unser Test der Photovoltaik-Speichermodule. Ich hoffe, euch hat das Video gefallen und euch auch gezeigt, dass Photovoltaikspeicher zwar super sicher sind, man dennoch bei der Wahl und Installation des Speichers einiges beachten sollte. Meine Frage ist daher: Welchen Photovoltaikspeicher habt ihr zu Hause? Schreibt es mir gerne in die Kommentare. Und wenn ihr Fragen zum Test habt, dann auch gerne in die Kommentare. Also vielen Dank fürs Zuschauen, und wir sehen uns dann beim nächsten Mal.