FFG-Success-Story: Wie Second-LIFE-BATTERIESPEICHER AN BEDEUTUNG GEWINNEN, UM Künftige NACHFRAGE ZU DECKEN

Angesichts der geplanten Energiewende in Europa ist innovatives Speicher- und BatterieDesign nötig, um den steigenden Batteriebedarf zu decken.

Batterien sind von entscheidender Bedeutung für die optimale Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz. Insbesondere dezentrale Energie-speichersysteme – d. h. kleine Energie-speichersysteme – sind sowohl für Netzbetreiber als auch für Verbraucher sehr attraktiv: Einerseits sind sie eine sehr wettbewerbsfähige Lösung zur Verbesserung der Abdeckung des eigenen Energiebedarfs durch Endbenutzer, andererseits können sie auch dazu beitragen, das Stromnetz zu stabilisieren. Eine schnelle Expansion dieser Energiespeichersysteme ist entscheidend, um den Flexibilitätsbedarf eines dekarbonisierten Stromsystems zu decken. Insbesondere vor dem Hintergrund der geplanten Energiewende in Europa sind innovative Speicher- und Steuerungskonzepte sowie die gleichzeitige starke Expansion erneuerbarer Energien unerlässlich, um eine stabile Energieversorgung zu garantieren und CO2- und Schadstoffemissionen zu reduzieren.

Während die Nachfrage nach Batterien für dezentrale Energiespeicherung steigt, wird der Bereich Elektromobilität den größten Anteil am Batteriemarkt ausmachen. Laut Schätzungen für 2030 wird der Bereich Elektromobilität 85% der gesamten Batterienachfrage ausmachen. Ohne eine kreislauffähige Batteriewertschöpfungskette könnten die verfügbaren Rohstoffe ein limitierender Faktor sein. Daher hat sich die EU verpflichtet, diese Wertschöpfungsketten bis 2030 zu verbessern. Eine Herausforderung bei der Gestaltung von Second-Life-Batterien besteht darin, den Zustand der gebrauchten Module zu bestimmen. Dies kann durch teure Messungen für alle gebrauchten Module vor der Neuanordnung zu einer Second-Life-Batterie erfolgen, was den Preis erhöht.

Das FFG-Forschungsprojekt “BetterBatteries”

Um diese teuren Messungen zu vermeiden, ein optimiertes Design zu ermöglichen und den Preis von Second-Life-Batterien zu senken, wurde das FFG-Forschungsprojekt “BetterBatteries” durchgeführt. In diesem Projekt konzentrierte sich VIRTUAL VEHICLE auf zwei entscheidende Aspekte von Second-Life-Batterien:

Verständnis der Batteriealterung jenseits von SOH=70%: Derzeit gibt es noch zu wenig Daten für die Batteriealterung während des Second-Life, daher war ein Ziel des Projekts, das Verhalten von Second-Life-Batterien ohne Zugang zu Messdaten des First-Life zu verstehen.
Implementierung datengesteuerter Vorqualifizierung von Batteriemodulen: Neue physikbasierte oder datengesteuerte Modelle können Antworten liefern, um die Schlüsselparameter am Ende des First-Life zu verstehen. Dies kann den Bedarf an teuren und zeitaufwändigen Batterie-charakterisierungstests drastisch reduzieren, was wiederum für die Wirtschaftlichkeit von Second-Life-Batterien entscheidend ist.

Optimierung der Batteriealterung für Second-Life-Batterien

Derzeit werden gebrauchte Autobatterien vorzugsweise für größere Anwendungen im Industriesektor (Speicherkapazität im Bereich von MWh) zur Netzstabilisierung, Lastspitzenausgleich oder als Energiespeicher für die verbesserte Nutzung erneuerbarer Energien verwendet.

Ein Anwendungsfall für die optimierte Verwendung von Second-Life-Batterien, der im BetterBatteries-Projekt untersucht wurde, war “Peak-Shaving für Ladesäulen bei limitierter Netzanschlusskapazität”. Aufgrund der Tatsache, dass die Ladepunkte nicht ständig belegt sind und somit stark vom Nutzerverhalten abhängen, ist die durchschnittliche benötigte Leistung signifikant niedriger als die maximale Leistung, die für Schnellladungen erforderlich ist. Ein Second-Life-Batteriespeicher ist mit dem Netz sowie mit zwei DC-Schnellladepunkten und zwei AC-Ladepunkten verbunden.

Der Second-Life-Batteriespeicher fungiert als Puffer, um den Leistungsbedarf während Spitzenzeiten abzudecken. Ein spezielles Simulationsmodell, dass die Netzverbindung sowie das Batteriepack und die Ladestationen einschließt, wurde entwickelt, um die Dimensionierung und Betriebsstrategie des Batteriespeichers zu optimieren.

Weitere interessante Anwendungsfälle sind:

Eigenverbrauchsoptimierung für Immobilien mit Photovoltaic-Anlage

Mobile Stromversorgung für Feuerwehren und ähnliche Organisationen

Weitere Studien zur effizienten Nutzung von Second-Life-Batterien werden empfohlen und geplant.

Project coordination (Story)

Dr. Alois Steiner

Co-Team Leader Innovative Energy

Management & Comfort Systems

Project Partner

betteries AMPS GmbH, Germany
Grazer Energieagentur, Austria

Virtual Vehicle Research GmbH

Inffeldgasse 21/A/I

8010 Graz

The project was funded by the program “Energieforschung (e!MISSION)” of the Austrian Federal Ministry for Climate Action (BMK).
The program is managed by the Austrian Research Promotion Agency (FFG).

https://projekte.ffg.at/projekt/4536658

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