Die Lebensdauer von Großbatteriespeichern 

Zyklenfestigkeit und Technik von BESS Systemen

PowerWerker zeigt, worauf es ankommt!

Die Lebensdauer von Großbatteriespeichern ist einer der entscheidenden Faktoren für die Wirtschaftlichkeit eines Projekts. Für Investoren und Projektentwickler ist sie daher eine zentrale Grundlage bei der Entscheidung, ob sich eine Investition langfristig auszahlt. Wer heute in einen Großbatteriespeicher investiert, erwartet eine zuverlässige Lösung, die über viele Jahre hinweg wirtschaftlich und sicher arbeitet. Hierfür bedarf es zum einen der richtigen Batteriespeicher-Technologie sowie zum anderen eines erfahrenen Anlagenbauers!

PowerWerker bietet hierfür genau die passende Expertise! Mit einem STARKEN TEAM aus erfahrenen Fachkräften, über 20 Jahren Erfahrung im großtechnischen Anlagenbau und der Überzeugung, dass Qualität die Grundlage nachhaltiger Projekte ist, begleiten wir unsere Kunden von der Planung über die Realisierung bis hin zur langfristigen Wartung von Großbatteriespeichern. 

Unsere Erfahrung ermöglicht es uns, technische Herausforderungen frühzeitig zu erkennen, Anlagen zuverlässig umzusetzen und vor allem durch vorausschauende Planung und präventive Wartung die Lebensdauer von Großbatteriespeichern optimal zu gewährleisten. Als zertifizierter CHINT-Service-Partner setzen wir auf bewährte Batteriespeicher-Technologie sowie höchste Qualitätsstandards und betreiben am Standort Westertimke ein Konsignations-Lager für Ersatz- und Verschleißteile von CHINT-Großbatteriespeichern!

Was ist die Lebensdauer von Großbatteriespeichern?

Wie lange ein Großbatteriespeicher hält, lässt sich nicht mit einer einzigen Zahl beantworten. Die tatsächliche Lebensdauer von Großbatteriespeichern hängt von mehreren Faktoren ab. Hierzu gehören neben der eingesetzten Batteriespeichertechnologie vor allen Dingen Paramter wie die tatsächliche Nutzung des Systems (Zyklen pro Tag etc.), die jeweiligen Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) oder auch die Wartung und Pflege des Batteriespeichersystems.

Grundsätzlich muss zunächst zwischen verschiedenen Lithium-Ionen-Zellchemien unterschieden werden. Während beispielsweise Nickel-Mangan-Cobalt-Zellen (NMC) vor allem in Elektrofahrzeugen aufgrund ihrer hohen Energiedichte eingesetzt werden, haben sich für stationäre Großbatteriespeicher heute Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) als Standard etabliert. Der Grund dafür liegt in ihren besonderen Eigenschaften. Sie bieten eine hohe thermische Stabilität, ein ausgezeichnetes Sicherheitsniveau und vor allem eine außergewöhnlich hohe Zyklenfestigkeit.

Zuverlässigkeit, Sicherheit & Nutzungsdauer

Bei PowerWerker setzen wir bei stationären Großspeichersystemen aus vorgenannten Gründen auf auf Lithium-Eisenphosphat-Zellen. Diese Zellchemie wurde speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen Zuverlässigkeit, Sicherheit und eine möglichst lange Nutzungsdauer im Vordergrund stehen. Die von PowerWerker eingesetzten LFP-Batterien zeichnen sich insbesondere durch folgende Eigenschaften aus: 

• Sehr hohe thermische Stabilität 

• Hohe Betriebssicherheit 

• Geringe Degradation über die Nutzungsdauer

• Hohe Zyklenfestigkeit 

• Lange kalendarische Lebensdauer 

Diese Eigenschaften machen LFP-Zellen zur bevorzugten Technologie für netzgekoppelte Großbatteriespeicher, die über viele Jahre täglich Energie speichern und wieder bereitstellen. Kurzum bieten LFP-Zellen für die Lebensdauer von Großbatteriespeichern viele Vorteile. Sie sind technisch ausgereift, bieten einen hohen Sicherheitsstandard, laufen sehr zuverlässig im täglichen Betrieb, besitzen ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und erzielen somit sehr gute ökonomische Ergebnisse!

Die Bedeutungt der Zyklenfestigkeit

Wie oft kann eine Batterie geladen werden?

Ein wesentlicher Kennwert für die Lebensdauer von Großbatteriespeichern ist die Zyklenfestigkeit. Ein Ladezyklus beschreibt eine vollständige Be- und Entladung eines Großbatteriespeichers. Dabei muss dieser Vorgang nicht zwingend in einem Schritt bzw. durchgehend als vollständige Be- und Entladung erfolgen, um einen vollständigen Zyklus zu kennzeichnen. Vielmehr geht es um die jeweiligen Energiemengen-Äquivalente bei der Be- und Entladung im Bezug zur Gesamtkapazität. Beispielsweise kann ein Vollzyklus auch wie folgt aussehen: Ein vollständig geladener Batteriespeicher wird um 30% entladen, danach um 20% geladen, daraufhin um 50 % entladen, danach um 40% geladen, dann nochmal um 20% entladen sowie um 40% geladen. In diesem Fall haben wir einen Vollzyklus des Batteriespeichers gefahren.

Mit jedem Ladezyklus laufen elektrochemische Prozesse innerhalb der Batteriezellen ab, die mit der Zeit zu einem langsamen Kapazitätsverlust führen. Hochwertige LFP-Zellen sind jedoch speziell darauf ausgelegt, diesen Alterungsprozess möglichst gering zu halten. Je nach Zellqualität, Betriebstemperatur und Ladeleistung erreichen moderne LFP-Batterien mehr als zehntausend Vollzyklen, bevor ihre nutzbare Kapazität auf unter Zwei Drittel des ursprünglichen Wertes absinkt. Bei stationären Großbatteriespeichern entspricht dies einer Nutzungsdauer von über einem Jahrzehnt – selbst bei täglichem Betrieb. 

Vermarktungschancen und Einsatzprofil

Interessant ist dabei, dass Großbatteriespeicher im Netzbetrieb nicht unbedingt jeden Tag vollständig geladen und entladen werden. Je nach Vermarktungschancen, Einsatzprofil und Jahreszeit differieren die (wirtschaftlich) sinnvollen Zyklen am Tag sehr stark. Während an geeigneten, sonnigen Sommertagen aus wirtschaftlichen Gründen bzw. positiven Vermarktungschancen durchaus mehr als zwei Volllastzyklen am Tag sinnvoll sein können, ist an sonnen- und windarmen Wintertagen oft mit deutlich weniger als einem Volllastzyklus zu rechnen. In Summe kommen somit viele Standalone-Großbatteriespeicher über das Jahr gesehen in einen Korridor zwischen 1,5 – 1,7 Volllastzyklen am Tag. Das entspricht auf ein Jahr gesehen in etwa 550 – 650 Vollzyklen.

Mit anderen Worten: die maximal mögliche Zyklenzahl der Batterien wird in der Praxis aufgrund der Marktbedingungen nicht unbedingt erreicht. Vielmehr ist es für einen Batteriespeicher-Betreiber von sehr großem Interesse, an den wirtschaftlich sehr interessanten Tagen eines Jahres (10 – 20 Tage im Jahr), die dortigen, sehr hohen Marktchancen mitzunehmen, indem der Batteriespeicher an diesen Tagen auch mehr als 2 Zyklen pro Tag fahren kann!

Die kalendarische Alterung

Ein weiterer, begrenzender Faktor 

Neben der Alterung (Degradation) des Batteriespeichersystems über die durchschnittlich 550 bis 650 Vollzyklen pro Jahr ist auch die kalendarische Alterung ein zu beachtender Faktor für die Lebensdauer von Großbatteriespeichern. Unter kalendarischer Alterung versteht man den natürlichen Alterungsprozess der Batteriezellen, der unabhängig von ihrer Nutzung stattfindet. Selbst wenn eine Batterie nur selten be- oder entladen wird, verändern sich die elektrochemischen Eigenschaften der Zellen langfristig. Wie schnell dieser Prozess abläuft, hängt maßgeblich von verschiedenen Parametern ab: 

• Umgebungstemperatur – je wärmer das Umfeld der Batterie, desto schneller läuft die Alterung

• Ladezustand (SOC)  – ein hoher Füllstand (nahe 100%) führt zu hohen Spannungen und übermäßiger Alterung

• Zellchemie – die in den Batterien enthaltenen Materialien bestimmen deren Alterung

Besonders hohe Temperaturen beschleunigen die Alterung erheblich und verkürzen die Lebensdauer von Großbatteriespeichern mitunter sehr deutlich. Deshalb kommt einem professionellen Thermomanagement eine entscheidende Bedeutung zu. Eine gleichmäßige Temperaturführung schützt die Batteriezellen, reduziert Alterungsprozesse und trägt wesentlich dazu bei, die maximale Lebensdauer zu erreichen.

Was bedeutet „Long-Life“ bei Batteriespeichern? 

Unter „Long-Life“ werden Batteriespeicher verstanden, die auf eine besonders lange technische und wirtschaftliche Nutzungsdauer ausgelegt sind. Für die Lebensdauer von Großbatteriespeichern entscheidend ist dabei nicht nur eine hohe Anzahl möglicher Ladezyklen, sondern vor allem eine möglichst geringe kalendarische Alterung über viele Jahre hinweg. Erreicht wird dies durch spezielle, langlebige Zellchemien, ein intelligentes Batteriemanagement, ein effizientes Thermomanagement sowie eine fachgerechte Planung und regelmäßige Wartung.

Ziel eines Long-Life-Batteriespeichers ist es, über 15 bis 20 Jahre hinweg eine hohe Speicherkapazität, Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Diese Eigenschaften können Long-Life-Systeme – insbesondere für stationäre Großbatteriespeicher – zu einer nachhaltigen und langfristig rentablen Investition machen. Allerdings sind Long-Life-Systeme oft auch vergleichsweise teurer. Hier gilt es zu prüfen, ob und inwieweit sich die Mehrinvestitionen lohnen und inwieweit die prognostizierten Vorteile letztlich überwiegen. Die Frage der angestrebten Lebensdauer von Großbatteriespeichern ist am Ende nicht nur eine rein technische oder rein ökonomische Frage, sondern eine Frage, die im Gesamtkontext eine Projektes unter Berücksichtigung aller relevanten Parameter beantwortet werden sollte. 

Lebensdauer von Großbatteriespeichern in der Praxis

Wie lange hält ein Großbatteriespeicher? 

Unter optimalen Betriebsbedingungen erreichen moderne Großbatteriespeicher mit LFP-Technologie heute eine praktische Lebensdauer von etwa 10 bis 15 Jahren. Bei besonders hochwertigen Systemen mit exzellentem Batteriemanagement, optimal ausgelegter Kühlung und professioneller Wartung kann die Lebensdauer von Großbatteriespeichern ggf. auch bis zu 20 Jahren betragen.

Unser Anspruch bei PowerWerker

Eine lange Lebensdauer entsteht nicht allein durch hochwertige Batteriezellen. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus der richtigen Technologie, einer durchdachten Systemplanung und einer fachgerechten Umsetzung. Mit über 20 Jahren Erfahrung im Anlagenbau sowie der Wartung und Instandhaltung großtechnischer Anlagen wissen wir, welche Faktoren den langfristigen Erfolg eines Großbatteriespeichers bestimmen. Deshalb betrachten wir jedes Projekt als Gesamtsystem – von der Auslegung über das Thermomanagement bis hin zur späteren Wartung. 

Gemeinsam mit unserem STARKEN TEAM und als qualifizierter CHINT-Partner realisieren wir Batteriespeicherlösungen, die auf maximale Betriebssicherheit, hohe Wirtschaftlichkeit und eine möglichst lange Lebensdauer ausgelegt sind. So schaffen wir Investitionen, die sich nicht nur heute, sondern auch in den kommenden Jahrzehnten auszahlen.