Photovoltaik: Nachhaltige Stromspeicher

Salzwasser, Eisen, Wasserstoff: Solarstrom umweltbewusst speichern

Das ist wirklich „grün“: Ein nachhaltiger Stromspeicher ergänzt die umweltfreundliche Solarenergie. Die Materialien heißen Salzwasser, Eisen und Wasserstoff. Salzwasserspeicher arbeiten ganz ähnlich wie die bekannten Lithium-Ionen-Speicher. Eisen ist das Basismaterial für eine spezielle Redox-Flow-Batterie. Und Wasserstoff zu gewinnen ist eh ein Kinderspiel (ihn zu speichern allerdings nicht ganz ohne). In diesem Beitrag erfahren Sie alles über die Nachhaltigkeit neuartiger Stromspeicher. Lernen Sie deren Vor- und Nachteile kennen – und wie sie funktionieren.

Nachhaltige Speicherung von Photovoltaik-Strom

Bei der Speicherung von Solarstrom werden ständig Fortschritte gemacht, sei es bei der Technik oder bei der Preisgestaltung. So haben zum Beispiel die Lithium-Ionen-Batterien die sehr umweltbelastenden und wenig effizienten Blei-Säure-Akkus in den letzten Jahren nahezu abgelöst. Trotzdem: Stromspeicher auf Lithiumbasis enthalten kritische Materialien. Diese müssen allesamt importiert werden und belasten spätestens beim Entsorgen die Umwelt. Angesichts des hohen Bedarfs im Bereich der Elektromobilität setzen die Forschungslabore beim Speichern von Solarenergie momentan auf umweltfreundlichere Stoffe.

Als aussichtsreichste Innovationen konnten wir folgende ausmachen:

• Salzwasserspeicher
• Eisen-Redox-Flow-Batterie
• Wasserstoffspeicher

Salzwasserspeicher: Natrium statt Lithium

Salzspeicher, Salzbatteriespeicher, Salzwasserbatterie und Natrium-Ionen-Batterie werden im Markt oft vermischt, sind technisch aber nicht automatisch dieselbe Speichertechnologie. Natrium-Ionen-Batterien beruhen auf denselben Wirkmechanismen wie Lithium-Ionen-Batterien. Sie sind nur wesentlich preiswerter und durch die Nutzung des reichlich verfügbaren Natriums auch ressourcenschonender. Nach dem kurzen Einblick in die Funktionsweise listen wir alle Vorteile (und Nachteile) der hoffnungs­vollen Konkurrenten herkömmlicher elektrochemischer Speicherbatterien auf.

Funktionsweise einer Salzwasserbatterie

Ältere wässrige Salzwasserbatterien enthielten z. B. Manganoxid-Kathode, Kohlenstoff-Anode, Separator und Natriumsulfat-Elektrolyt; aktuelle Natrium-Ionen-Batterien nutzen je nach Hersteller andere Kathoden und meist Hard-Carbon-Anoden. Das Grundprinzip lässt sich gut an der älteren wässrigen Salzwasserbatterie zeigen (moderne Natrium-Ionen-Zellen arbeiten ähnlich, aber mit anderen Materialien): Wie bei jeder Batterie wird der Strom durch einen Elektronenfluss produziert, der bei wiederaufladbaren Zellen in zwei Richtungen funktioniert. Dafür benötigt der Akku zwei Elektroden: die Kathode für den Pluspol und die Anode für den Minuspol. Beide sind von einer Flüssigkeit umgeben, dem Elektrolyt aus Salzwasser auf Basis von Natriumsulfat. Nun kommt die Baumwolle ins Spiel: Eine Membran teilt die Elektrolyseflüssigkeit in zwei Hälften und separiert damit die beiden Pole, daher der Name Separator. Die Ionen können jedoch hindurchfließen. Bei jedem Schließen des Kreislaufs findet ein Elektronenfluss statt: beim Anschluss eines Verbrauchers von der Anode (Aktivkohle) zur Kathode (Manganoxid), beim Aufladen der Batterie in umgekehrter Richtung.

Vorteile der Natrium-Ionen-Technologie

• Natrium ist als Rohstoff breit verfügbar; die Unabhängigkeit von Importen hängt aber von Zellchemie, Zellfertigung und Lieferkette des konkreten Speichers ab.
• Natrium ist praktisch unerschöpflich und damit kostengünstig verfügbar.
• Da die Wirkprinzipien ähnlich wie in einem Akku aus Lithium sind, handelt es sich um eine gut bekannte Chemie. Auch dies wirkt sich kostensenkend aus.
• Im Osten Deutschlands (Thüringen, Sachsen) ist die technologische Infrastruktur vorhanden.
• Das Recycling ist wesentlich einfacher als bei Lithium-Batterien, da die Zellen kein Kupfer und Kobalt enthalten. Für das Recycling sind je nach Zellchemie unterschiedliche Zellbestandteile relevant; belastbar ist vor allem, dass viele Natrium-Ionen-Zellen ohne Lithium und Kobalt auskommen.
• Setzt sich die Technologie weiter durch, fallen die Preise für PV-Speicher.
• Der Verzicht auf teures Lithium kann Elektro-Fahrzeuge perspektivisch günstiger machen (ein durchgängiger Endkunden-Preisvorteil ist 2026 noch nicht belegt).
• Da die Nachfrage an Lithium weltweit steigt, sind in Zukunft noch höhere Preisdifferenzen zu erwarten.
• Laut Herstellerangaben beträgt die Entladetiefe bis zu 100 Prozent. Das heißt, auch bei einer vollständigen Entleerung nimmt die Batterie keinen Schaden.
• Natrium-Ionen-Batterien gelten je nach Zellchemie und Hersteller als thermisch sicherer; eine pauschale Aussage „unbrennbar“ ist für alle Systeme nicht belastbar.

Nachteile der Salzwasserspeicher

Die Nachteile-Liste ist zwar deutlich kürzer, dafür enthält sie leider einige entscheidenden Punkte:

• Die Energiedichte ist geringer als bei Lithium-Ionen-Akkus. Um die gleiche Leistung zu erreichen, sind Natrium-Ionen-Akkus daher schwerer. Bei aktuellen Natrium-Ionen-Heimspeicher-Modulen liegt das Modulgewicht eher bei rund 12–16 kg pro kWh; das tatsächliche Systemgewicht hängt von Gestell, Wechselrichter und Gehäuse ab.
• Der Wirkungsgrad lag bisher etwas niedriger als bei Lithium-Ionen-Akkus (rund 96%). Bei aktuellen Natrium-Ionen-Systemen sollte der Wirkungsgrad produktbezogen geprüft werden; einzelne Hersteller nennen Batteriewirkungsgrade um 95 Prozent.
• Die Leistungsfähigkeit ist deutlich niedriger als bei Lithium-Ionen-Speichern. Während diese während des gesamten Entladevorgangs praktisch 100 Prozent Leistung bringt, fällt sie beim Salzwasserspeicher rapide ab. So kann sie bei einer Entladung auf die Hälfte des Energieinhalts meist nur noch 40 Prozent Maximalleistung bieten.
• Durch die schnellere Entladung haben E-Autos eine geringere Reichweite.

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Salzbatterie-Anbieter

Das 2013 gegründete Schweizer Unternehmen innovenergy warb mit einer „hohen Energiedichte“ und einem „Batteriewirkungsgrad von 90 %“ seiner Salzbatterie-Speichersysteme – auf Basis von Hochtemperatur-Salzbatterien des italienischen Herstellers FZ Sonick. Im September 2024 meldete innovenergy jedoch Insolvenz an. Bestandskunden mit installierten SaliDomo-Heimspeichern müssen seither Service und Ersatzteile selbst organisieren – ein Beispiel dafür, wie wichtig die langfristige Stabilität des Herstellers für die Kaufentscheidung ist.

In den USA hatte das Unternehmen Natron Energy im Herbst 2022 die Markteinführung des Batterieschranks Blue Rack™ bekanntgegeben (Konfigurationen mit 250 kW und 500 kW). Zielgruppe war die energieintensive Industrie, etwa Rechenzentren. Im September 2025 stellte Natron Energy den Geschäftsbetrieb jedoch ein – trotz neu eröffneter Produktionsanlage in Michigan und groß angekündigter Gigafabrik in North Carolina. Begründet wurde der Schritt mit Finanzierungs- und Kommerzialisierungs-Schwierigkeiten.

Neben China arbeiten auch europäische Firmen verstärkt an der Weiterentwicklung der Technologie. Tiamat Energy aus Frankreich plant in Nordfrankreich eine Gigafabrik mit zunächst 0,7 GWh Jahresleistung, Ausbau auf 5 GWh bis 2029. Altris aus Schweden setzt auf eine patentierte Preußisch-Weiß-Kathode und kooperiert mit Volvo Cars und dem Papierkonzern Stora Enso. Indien zielt ebenfalls auf die Unabhängigkeit von China und hat 2022 die britische Firma Faradion über Reliance Industries übernommen.

Kosten für Salzwasserspeicher in EFH und Auto

• Heimspeicher: Die Speicher werden für das Eigenheim mit 4,5 bis 30 Kilowatt­stunden (kWh) Kapazität angeboten. Bei derzeit sichtbaren Angeboten liegen Natrium-Ionen-Batteriemodule bzw. einfache Komplettpakete je nach Lieferumfang grob um rund 550 bis 650 Euro pro Kilowattstunde; Installation, Wechselrichter, EMS und Versand können zusätzlich anfallen. Für ein Einfamilienhaus muss man mit Zubehör, Elektronik, Wechselrichter und Energie-Management-System für ein 9-kWh-System mit etwa 9.000 bis 13.000 Euro rechnen. (Stand: April 2026)
• Elektroauto: Bei Elektroautos hängt die Reichweite stark vom Modell ab; CATL und Changan nennen für das erste Naxtra-Serienfahrzeug über 400 km, der Marktstart ist für Mitte 2026 angekündigt. Ein belastbarer Endkunden-Preisvorteil gegenüber Lithium-Ionen-Modellen ist derzeit noch nicht allgemein nachweisbar; die tatsächlichen Fahrzeugpreise hängen von Modell, Batteriegröße und Markt ab. So in etwa wird der Unterschied zu einem E-Auto mit einer Lithium-Ionen-Batterie beziffert.

Eisen-Redox Flow Batterie: Flussbatterie auf Eisenbasis

Holt Deutschland auf dem Gebiet der Eisen-Redox-Flow-Batterie (IRFB für Iron Redox Flow Battery) nun auf? Das mit der Hochschule Landshut gemeinsam mit dem Unternehmen VoltStorage betriebene Projekt „All-lron Redox-Flow Batterie als umweltfreundlicher und kostengünstiger Energiespeicher“ (FERRUM) wurde mehrere Jahre fortgeführt. VoltStorage entwickelte daraus eine Eisen-Salz-Batterie für gewerbliche Langzeitspeicherung. Das Münchner Unternehmen meldete im Juli 2025 Insolvenz an und stellte den Betrieb im August 2025 ein. Im Februar 2026 übernahm der US-Spezialist ESS Tech – ebenfalls auf Eisen-Flow-Batterien spezialisiert – das geistige Eigentum sowie die Vermögenswerte und führt die Technologie unter eigenem Dach fort.

Mit Vanadium statt Eisen konnte jüngst ein Erfolg erzielt werden: Im April 2024 gab die Hochschule nach dreijähriger Forschungsarbeit die Entwicklung eines „extrem leistungsfähigen, nachhaltigen und kostengünstigen Hybrid-Energiespeichersystems“ durch das Konsortium des EU-Projekts HyFlow bekannt. Es könne durch die Kombination aus einer bei kritischen Netzzuständen den Strom- und Energiebedarf flexibel ausgleichen. Nutznießer seien Großverbraucher wie Unternehmen, Stadtwerke, Krankenhäuser oder Rechenzentren.

Das US-amerikanische Unternehmen ESS Inc. setzt die Technologie bereits seit einigen Jahren ein. Allerdings, das muss dazu gesagt werden, ebenfalls nur im gewerblichen und industriellen Bereich. ESS – Energy Storage Solutions – ist ein Spezialist für Iron Flow Batteries. Eine Besonderheit, so das Unternehmen, sei die integrierte „Protonenpumpe“. Sie verhindere die Ansammlung des Nebenprodukts Wasserstoff und garantiere so eine unbegrenzte Anzahl von Ladezyklen. Ob sich hier auch etwas für den privaten Nutzer tut, bleibt allerdings noch abzuwarten.

Funktionsweise einer Eisen-Redox-Flow-Batterie

Den Begriff, die Funktionsweise sowie die Stärken und Schwächen von Flow-Batterien sind im Beitrag zu den Langzeitspeichern erklärt und aufgeführt. Der Ladezyklus mit seinem Wechsel von Reduktion und Oxidation („Redox“) läuft exakt gleich ab. Nur bildet sich bei der Aufnahme von Elektronen an der Elektrode (Ladephase) eine feste Eisenschicht, die sich bei der Abgabe (Entladephase) wieder auflöst.

Vorteile von Eisen-Flussbatterien

Auch die Stärken und Schwächen entsprechen denen im bereits genannten Artikel. An dieser Stelle möchten wir auf die Vorteile durch den Eisenanteil – im Unterschied zu Vanadium oder Brom – im Elektrolyt eingehen. Bei der Iron-Redox-Flow-Technologie bestehen die Elektrolyte nur aus Eisen, Salz und Wasser. Das Erz kommt in der Natur in praktisch unbegrenzten Mengen vor. Und das Beste:

• Der Rohstoff ist breit verfügbar und weniger kritisch als Vanadium, Lithium oder Kobalt; ob er importiert wird, hängt jedoch von Land, Lieferkette und Hersteller ab.
• Eisen ist ausgesprochen kostengünstig. Weder der Abbau von Eisenerz noch die Gewinnung des verwendbaren Metalls erfordern eine komplizierte Technik.
• Die Salze enthalten keine giftigen Chemikalien. Dadurch ist eine spätere Entsorgung unproblematisch.
• Anders als die üblichen, auf Vanadium beruhenden Redox-Flow-Batterien enthalten Eisen-Redox-Flow-Batterien keine starken Säuren. Auch dies wirkt sich beim Entsorgen positiv aus.
• Der reduzierte Einsatz wertvoller Rohstoffe erleichtert am Ende der Lebensdauer das Recyceln.
• Dank der umweltfreundlichen Chemie sind die Speicher besonders einfach zu installieren und zu warten.

Wasserstoffspeicher: Solarenergie bis zum Winter speichern

Dass Wasserstoffspeicher derzeit ein großes Thema ist, verwundert nicht: Der „Rohstoff“ ist im Überfluss vorhanden, enthält keine Giftstoffe und kann nachhaltig gewonnen werden. Im Beitrag Photovoltaik Langzeit-Stromspeicher sind folgende Aspekte abgehandelt:

• Funktionsweise eines Wasserstoffspeichers
• Vorteile durch Wasserstoffspeicher
• Nachteile der Speicherung von Wasserstoff
• Kosten und Förderung der H₂-Speicher

Bei den Vorteilen liegt das Hauptgewicht natürlich auf der Langzeitspeicherung. Schließlich ist es ein lang gehegter Traum, die im Sommer gewonnene Photovoltaik-Energie bis zum Winter vorhalten zu können. Wasserstoff ist ein ungiftiger Energieträger, muss aber energieintensiv hergestellt werden. Nachhaltig ist ein H₂-Speicher vor allem dann, wenn der Wasserstoff mit erneuerbarem Strom erzeugt wird; Herstellung, Speicherung und Rückverstromung verursachen zusätzliche Verluste.

Markteintritt 2025/2026: Natrium-Ionen-Batterien gehen in Serie

Was lange Zukunftsmusik war, ist 2026 industrielle Realität: Der weltgrößte Batteriehersteller CATL hat im April 2025 die Natrium-Ionen-Marke Naxtra vorgestellt und nach eigenen Angaben Ende 2025 die Massenproduktion erster Naxtra-Zellen angestoßen; die großflächige Auslieferung läuft 2026 an (erstes Serienfahrzeug von Changan ab Mitte 2026), und eine breitere Verfügbarkeit für Stationär- und Heimspeicher wird im Lauf von 2026 erwartet. Die Zellen erreichen eine Energiedichte von rund 175 Wh/kg – auf dem Niveau von Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP), die heute den Heimspeichermarkt dominieren. Für CATL Naxtra gilt diese Aussage auf Zell- bzw. EV-Ebene; allgemein speichern Natrium-Ionen-Batterien laut Fraunhofer FFB derzeit noch weniger Energie als LFP, besonders volumenbezogen.

Mehrere Eigenschaften machen die neue Generation gerade für die Energiewende interessant: Natrium-Akkus arbeiten auch bei Minustemperaturen zuverlässig (laut CATL bei −40 °C noch rund 90 % der Leistung), erreichen über 10.000 Ladezyklen und kommen ohne kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel aus. Bestehende Lithium-Fertigungsanlagen lassen sich mit überschaubarem Aufwand umrüsten – die sogenannte „Drop-in-Technologie“ beschleunigt den Hochlauf zusätzlich. Eine Studie der Fraunhofer FFB und der Universität Münster vom Juli 2025 attestiert der Technologie, kurz vor der industriellen Massenproduktion zu stehen.

Was bedeutet das für Hauseigentümer?

Für Heimspeicher-Käufer entstehen 2026 erstmals echte Alternativen zu LFP-Speichern. Erste Anbieter wie das deutsche Unternehmen Salzstrom verkaufen Natrium-Ionen-Heimspeicher mit den üblichen Sicherheits- und Transportprüfungen (nach Herstellerangaben u. a. EN IEC 62619 und UN 38.3); weitere Hersteller folgen. Dabei lohnt sich eine nüchterne Betrachtung: Lithium-Eisenphosphat ist nach wie vor günstiger – Bei reinen Geräte-/Onlinepreisen liegen einzelne LFP-Systeme 2026 teils um etwa 300–500 Euro pro kWh; vollständige installierte Systeme können deutlich darüber liegen. Natrium-Ionen-Heimspeicher sind aktuell nur von wenigen Anbietern verfügbar und liegen je nach Lieferumfang etwa im Bereich von rund 600 Euro pro kWh für Batteriemodule. Wer Wert auf eine besonders nachhaltige Lieferkette, hohe Sicherheit und Kältetauglichkeit (z. B. für unbeheizte Aufstellräume) legt, findet in Natrium-Ionen-Speichern eine ernstzunehmende Option. Für die meisten Anwendungen bleibt LFP 2026 die wirtschaftlichere Wahl.

Fazit: Nachhaltige Stromspeicher sind die Zukunft

Trotz aller Vorteile sind die geringere Energiedichte – und der damit größere Platzbedarf – bei Salzwasserspeichern ein deutliches „Kontra“-Kriterium. Dem steht das größte Plus, die Nachhaltigkeit, gegenüber. Mit Letzterem können eisenbasierte Flussbatterien und Wasserstoffspeicher ebenfalls punkten. Alle „Neuen“ sind äußerst interessant für die Energiewende. Wer nur die Kostenersparnis im Auge hat, sollte mit der Investition noch etwas warten. Für alle, die mehr an die Zukunft unserer Kinder und deren Kinder denken, lohnt sich dagegen eine intensivere Beschäftigung mit diesem Thema. Wir sind davon überzeugt, dass sich in den nächsten Jahren auf dem Gebiet der nachhaltigen Stromspeicher noch eine Menge tun wird.

Photovoltaik Langzeit-Stromspeicher

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