Glossar zu Natrium-Ionen-Batterien

Dieses Glossar erklärt in ein oder zwei Sätzen die Begriffe, die im Zusammenhang mit Natrium-Ionen-Batterien, Photovoltaik-Speichern und Hybrid-Wechselrichtern häufig vorkommen. Die Definitionen sind allgemein gehalten. Wo ein Begriff die Produkte von Heiwit direkt betrifft, nennen wir den konkreten Wert und verlinken die Seite mit weiteren Informationen.

Natrium-Ionen-Akku

Auch bekannt als: Natrium-Ionen-Batterie, Na-Ionen, Natriumbatterie

Wiederaufladbarer Akku, bei dem der Ladungsträger das Natriumion (Na⁺) statt des Lithiumions ist. Das Funktionsprinzip ist dasselbe wie bei Lithiumbatterien; es ändern sich die Elektrodenmaterialien, die kein Lithium enthalten. Die Zellen von Heiwit enthalten zudem kein Kobalt. Mehr erfahren.

Salzbatterie

Auch bekannt als: Salzbatterien, salt battery

Gebräuchliche Bezeichnung, mit der in Italien Natrium-Ionen-Batterien bezeichnet werden, da das Natrium aus Natriumchlorid, also Kochsalz, gewonnen wird. Der Begriff wird auch für andere Technologien verwendet, wie beispielsweise Natrium-Nickel-Chlorid-Batterien (ZEBRA) und Salzwasserbatterien: Heiwit produziert ausschließlich Natrium-Ionen-Batterien. Mehr erfahren.

NFPP

Auch bekannt als: Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇, Natrium-Eisen-Phosphat-Pyrophosphat, polyanionische Zellen

Polyanionisches Kathodenmaterial auf der Basis von Natrium, Eisen sowie Phosphat- und Pyrophosphatgruppen. Das Natrium bewegt sich in einem starren dreidimensionalen Gitter. Das sorgt für Langzeitstabilität und Beständigkeit bei extremen Temperaturen, bei geringerer Energiedichte als bei Schichtoxiden. Es ist die Zellchemie der Version 2027 der Heiwit-Systeme mit 9.000 Zyklen; die Systeme 2025–2026 verwenden Zellen mit Schichtoxiden. Mehr erfahren.

Schichtoxide

Auch bekannt als: Schichtoxid, NaxTMO2

Eine Familie von Kathodenmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien, bei denen sich die Ionen zwischen den Schichten aus Übergangsmetalloxiden einlagern. Sie bieten mehr Energie pro Kilogramm als polyanionische Materialien, allerdings dehnen sich die Schichten bei jedem Zyklus aus und ziehen sich wieder zusammen.

Kathode

Auch bekannt als: positive Elektrode

Positive Elektrode der Zelle: Beim Entladen nimmt sie die Natriumionen auf, die von der Anode kommen. Das Kathodenmaterial (NFPP, Schichtoxide, bei Lithiumzellen LFP) bestimmt einen Großteil der Leistung und der Lebensdauer der Batterie.

Anode

Auch bekannt als: negative Elektrode, Hard Carbon

Negative Elektrode der Zelle, die beim Laden die Natriumionen aufnimmt. In Natrium-Ionen-Batterien verwendet man typischerweise Hard Carbon (harter Kohlenstoff), weil der Graphit der Lithiumzellen Natrium nur schlecht einlagert.

Elektrolyt

Ein Medium – flüssig oder fest –, das Anode und Kathode voneinander trennt und Ionen, nicht jedoch Elektronen durchlässt. Die Elektronen fließen durch den äußeren Stromkreis: Dieser Strom versorgt die Verbraucher mit Energie.

Stromableiter

Auch bekannt als: current collector, Ableiterfolie

Metallfolie, auf die das Aktivmaterial der jeweiligen Elektrode aufgetragen ist. In Natrium-Ionen-Zellen können beide Stromableiter aus Aluminium bestehen, während Lithium-Ionen-Zellen an der Anode Kupfer benötigen. Das Aluminium an der Anode ermöglicht die Lagerung bei null Volt.

Lagerung bei 0 V

Auch bekannt als: zero-volt storage, Transport bei 0 V

Eine Natrium-Ionen-Zelle lässt sich dank der Stromableiter aus Aluminium vollständig entladen und ohne Restenergie lagern und transportieren. Lithiumzellen vertragen null Volt nicht, weil sich der Stromableiter aus Kupfer zersetzt.

BMS

Auch bekannt als: Battery Management System, Batteriemanagementsystem

Eine Elektronik, die Spannung, Strom und Temperatur jeder Zelle überwacht, den Akku ausgleicht, den Ladezustand und den Gesundheitszustand berechnet und den Lade- und Entladevorgang unterbricht, wenn die Sicherheitsgrenzwerte überschritten werden. In den Heiwit-Akkus ist diese Elektronik integriert und kommuniziert über den CAN-Bus mit dem Wechselrichter.

SoC (Ladezustand)

Auch bekannt als: State of Charge, Ladezustand

Prozentsatz der in der Batterie verfügbaren Energie im Verhältnis zur vollen Kapazität. Es handelt sich um eine vom BMS berechnete Schätzung und nicht um eine direkte Messung: Aus diesem Grund kann es nach einer Neukalibrierung zu sprunghaften Korrekturen kommen. Mehr erfahren.

SoH (Gesundheitszustand)

Auch bekannt als: State of Health

Verhältnis zwischen der aktuellen und der ursprünglichen Batteriekapazität, ausgedrückt in Prozent. Beschreibt die Alterung: Eine Batterie mit SoH 90 Prozent speichert 90 Prozent der Energie, die sie im Neuzustand gespeichert hat.

DoD (Entladetiefe)

Auch bekannt als: Depth of Discharge, Entladetiefe

Anteil der in einem Zyklus tatsächlich in Anspruch genommenen Kapazität. Die angegebenen Zyklen müssen immer im Zusammenhang mit dem Test-DoD betrachtet werden: 6.500 Zyklen bei 80 Prozent DoD sind nicht mit Zyklen vergleichbar, die bei 50 Prozent gemessen wurden.

Lade- und Entladezyklus

Auch bekannt als: Zyklus, cycle

Ein vollständiger Ladevorgang, gefolgt von einem vollständigen Entladevorgang, oder das Äquivalent durch Addition von Teilzyklen. Dies ist die Einheit, mit der die Lebensdauer einer Batterie gemessen wird.

Zyklenlebensdauer

Auch bekannt als: cycle life, Zyklenzahl

Anzahl der Ladezyklen, die eine Zelle unter den angegebenen Testbedingungen durchläuft, bevor ihre Kapazität unter einen Schwellenwert fällt, der in der Regel bei 80 Prozent der ursprünglichen Kapazität liegt. Es handelt sich dabei nicht um eine Lebensdauer in Jahren: Sie hängt von der Temperatur, dem durchschnittlichen Ladezustand und der tatsächlichen Entladetiefe ab. Mehr erfahren.

C-Rate

Auch bekannt als: Ladegeschwindigkeit, C-Faktor

Verhältnis zwischen Stromstärke und Nennkapazität: 1C lädt oder entlädt den Akku in einer Stunde, 0,5C in zwei Stunden. Eine niedrigere C-Rate verlängert die Lebensdauer der Zelle.

Selbstentladung

Auch bekannt als: self-discharge

Ladungsverlust einer Batterie, die ohne angeschlossene Verbraucher ruht. An mehreren Heiwit-Batterien wurde ein Wert von 0,35 % pro Monat gemessen, entsprechend 6 % in 539 Tagen, bei Raumtemperatur und auf dem Breitengrad von Mailand. Mehr erfahren.

Energiedichte

Auch bekannt als: Wh/kg, Wh/l, energy density

Gespeicherte Energie pro Masseneinheit (Wh/kg) oder Volumeneinheit (Wh/l). Natrium-Ionen-Zellen weisen eine geringere Energiedichte auf als Lithium-Zellen: Dies spielt in der Mobilität eine Rolle, in der stationären Speicherung hingegen weitaus weniger, wo Gewicht und Volumen nur am Tag der Installation von Bedeutung sind. Mehr erfahren.

Thermisches Durchgehen

Auch bekannt als: Thermisches Durchgehen

Eine Kettenreaktion, bei der die von einer Zelle erzeugte Wärme Reaktionen beschleunigt, die wiederum weitere Wärme erzeugen, bis es schließlich zu einem Brand kommt. Die Stabilität der polyanionischen Materialien verringert die Neigung der NFPP-Zellen, eine solche Reaktion auszulösen; die Sicherheit ist jedoch eine Eigenschaft des gesamten Systems und nicht nur der einzelnen Zelle. Mehr erfahren.

Hybrid-Wechselrichter

Auch bekannt als: hybrid inverter, Speicherwechselrichter

Ein Wechselrichter, der Photovoltaikanlage, Batterie, Netz und Verbraucher gemeinsam steuert. Er entscheidet, wann geladen, entladen, eingespeist oder bezogen wird. Die Hybrid-Wechselrichter Virgo (einphasig) und Lybra (dreiphasig) von Heiwit sind für Natrium-Ionen-Batterien mit 48 V ausgelegt. Mehr erfahren.

MPPT

Auch bekannt als: Maximum Power Point Tracking, MPP-Tracker

Schaltung des Wechselrichters, die Spannung und Strom der Photovoltaik-Stränge regelt, um bei schwankender Sonneneinstrahlung und Temperatur die maximale Leistung zu erzielen. Mehrere MPPT-Regler ermöglichen Stränge mit unterschiedlichen Ausrichtungen.

USV-Funktion (Notstromversorgung)

Auch bekannt als: EPS, Ersatzstromversorgung, Umschaltzeit

Fähigkeit des Hybrid-Wechselrichters, Verbraucher bei Netzausfall über die Batterie zu versorgen. Die Umschaltzeit ist der Zeitraum zwischen der Unterbrechung der Netzversorgung und der Wiederaufnahme der Stromversorgung: 10 ms beim Virgo, weniger als 10 ms beim Lybra.

Stationärer Speicher

Auch bekannt als: stationärer Batteriespeicher, BESS

Ein Speichersystem, das an einem festen Ort installiert ist, etwa in einem Wohnhaus, einem Betrieb oder einer Trafostation, im Gegensatz zu Batterien für die Mobilität. Hier zählen Lebensdauer, Sicherheit, thermisches Verhalten und die Kosten pro zyklierter kWh mehr als die Energiedichte.

Nachrüstung eines Speichers

Auch bekannt als: Revamping, Nachrüstung einer Batterie in einer bestehenden Anlage

Nachrüstung einer Batterie in einer bereits in Betrieb befindlichen PV-Anlage. Bei Heiwit-Batterien wird ein Heiwit Hybrid-Wechselrichter installiert, der einphasige Virgo oder der dreiphasige Lybra, angeschlossen an die AC-Leitung: Der vorhandene PV-Wechselrichter bleibt erhalten. Wechselrichter anderer Marken unterstützen den Spannungsbereich der Natrium-Batterien nicht. Mehr erfahren.

Schutzart IP

Auch bekannt als: IP65, IP66, Ingress Protection

Zweistelliger Code gemäß der Norm IEC 60529, der den Schutz vor Staub (erste Ziffer) und Wasser (zweite Ziffer) angibt. IP66 bedeutet vollständigen Schutz vor Staub und starken Wasserstrahlen; IP65 bedeutet Schutz vor Wasserstrahlen.

CEI 0-21

Auch bekannt als: Norm CEI 0-21, technische Vorschrift für Niederspannungsanschlüsse

Italienische technische Vorschrift für den Anschluss aktiver und passiver Nutzer an Niederspannungsnetze. Speicherwechselrichter müssen sie einhalten, um ans Netz angeschlossen werden zu dürfen: Die Wechselrichter Virgo und Lybra von Heiwit verfügen über die Zertifizierung nach CEI 0-21. Beim Virgo mit der Batterie 48210 wird die Zertifizierung von TÜV SÜD auf Grundlage der Typprüfungen ausgestellt. Beim Lybra mit der Batterie HEIWIT-NA-48V210Ah wird die Zertifizierung von TÜV Rheinland ausgestellt (Zertifikat Nr. A3 50741827 0001). Mehr erfahren.

Derating

Auch bekannt als: Leistungsreduzierung

Automatische Reduzierung der Ausgangsleistung, wenn die Temperatur, die Höhe oder andere Bedingungen einen Schwellenwert überschreiten, um die Elektronik zu schützen. Der Virgo reduziert die Leistung bei Temperaturen über 40 °C, der Lybra bei Temperaturen über 45 °C.

LFP

Auch bekannt als: Lithium-Eisen-Phosphat, LiFePO₄

Lithiumchemie mit einer Kathode aus Lithium-Eisenphosphat, die heute aufgrund ihrer Stabilität und Langlebigkeit als Maßstab für die Stromspeicherung im Privathaushalt gilt. Sie ist der richtige Vergleichsmaßstab für Natrium-Ionen-Batterien im stationären Bereich. Mehr erfahren.

NMC

Auch bekannt als: Nickel-Mangan-Kobalt, Lithium-NMC

Lithiumchemie mit einer Kathode auf Basis von Nickel, Mangan und Kobalt, mit hoher Energiedichte, vor allem in Elektrofahrzeugen eingesetzt. Sie enthält Kobalt und Nickel. Die Natrium-Ionen-Zellen von Heiwit enthalten kein Kobalt. Die Version 2027 mit polyanionischer NFPP-Kathode enthält zudem kein Nickel.

kWh und kW

Auch bekannt als: Kilowattstunde, Kilowatt, Kapazität und Leistung

Die kWh gibt die gespeicherte Energie (die Kapazität der Batterie) an, das kW die Leistung, mit der diese abgegeben oder aufgenommen wird. Eine Batterie mit 10 kWh und einer Nennleistung von 5 kW kann eine Last von 5 kW etwa zwei Stunden lang versorgen.

Round-Trip-Wirkungsgrad

Auch bekannt als: round-trip efficiency, Zykluswirkungsgrad

Verhältnis zwischen der Energie, die die Batterie abgibt, und der Energie, die zum Laden aufgewendet wurde, einschließlich der Verluste von Wechselrichter und BMS. Je höher der Wert, desto weniger Energie geht auf dem Weg durch den Speicher verloren.

Parallel geschaltete Batterien

Auch bekannt als: Module in Parallelschaltung, Erweiterung des Speichers

Anschluss mehrerer Batteriemodule an denselben Wechselrichter, um ihre Kapazität bei gleicher Spannung zu addieren. Die Wechselrichter von Heiwit nehmen bis zu 3 Module mit je 10 kWh auf, insgesamt also 30 kWh.

LCOS

Auch bekannt als: Levelized Cost of Storage, Speichergestehungskosten

Kosten pro kWh, die während der Lebensdauer der Batterie durch diese fließen, berechnet durch Division der Gesamtkosten des Systems durch die insgesamt umgesetzte Energie. Dies ist der entscheidende Wert für den Vergleich verschiedener Technologien und entspricht nicht dem Listenpreis. Mehr erfahren.

Lastspitzenkappung

Auch bekannt als: Peak Shaving, Lastspitzenreduzierung

Einsatz der Batterie, um Lastspitzen beim Netzbezug abzudecken. So sinken die bezogene Spitzenleistung und die damit verbundenen Kosten. Typische Anwendung für gewerbliche und industrielle Speichersysteme.

Eigenverbrauch

Auch bekannt als: Eigenverbrauch aus Photovoltaik, Eigenverbrauchsanteil

Anteil der von der Photovoltaikanlage erzeugten Energie, der direkt vor Ort verbraucht und nicht ins Netz eingespeist wird. Eine Batterie erhöht diesen Anteil, indem sie tagsüber erzeugte Energie in die Abendstunden verschiebt. Mehr erfahren.