Stationäre Batteriespeicher sind komplexe Systeme. Sie bestehen aus Zellen, Modulen, Racks und Peripherie verschiedener Hersteller. Um einen zuverlässigen und effizienten Betrieb zu gewährleisten, ist eine sorgfältige Inbetriebnahme von entscheidender Bedeutung. Sogenannte Factory Acceptance Tests (FAT), das heißt Abnahmeprüfungen nach der Batteriespeicherherstellung, sowie Site Acceptance Tests (SAT), das heißt Abnahmeprüfungen nach Installation vor Ort, spielen dabei eine zentrale Rolle.
Prävention statt Nachbesserung
Eine aktuelle Studie des Electric Power Research Institute (EPRI) zeigt, dass fast 50 Prozent der schwerwiegenden Ausfälle von Batteriespeichersystemen (BESS) im ersten Jahr nach Inbetriebnahme auftreten. Diese Vorfälle verursachen erhebliche wirtschaftliche und sicherheitsrelevante Schäden. Frühzeitige Problemerkennung und -behebung während SAT und FAT sind deutlich kosteneffizienter als spätere Reparaturen.
Es gibt herstellerunabhängige Unternehmen, die SAT und FAT anbieten. Allerdings ist bei immer größer werdenden BESS die Prüftiefe des wichtigsten Elements, der Batterie, oft oberflächlich. Während die Prüfung mechanischer Komponenten und Güte der Installation durch Sichtprüfung erfolgen kann, stellt die Qualitätssicherung der Batterie eine Herausforderung dar. Heute wird zumeist nur die Leistungsfähigkeit kompletter Container – die aus teilweise Millionen Zellen bestehen – als eine Einheit geprüft. Die späteren Probleme treten jedoch auf Modul- oder Zellebene auf.
Datenbasierte Analyse und automatisierte Tests
Herkömmliche Ansätze, wie stichprobenhafte Sichtprüfungen, sind unzureichend, um interne Probleme und gegenseitige Wechselwirkungen in diesen komplexen elektrochemischen Systemen zu identifizieren. Demgegenüber ermöglichen datenbasierte Ansätze, wie von Volytica Diagnostics, eine hinreichende Analysetiefe mit kurzen Auswertezeiten von unter 24 Stunden.
Dazu werden die während elektrischer Belastungstests gewonnenen Batteriedaten durch hochentwickelte Diagnosetools automatisch ausgewertet und die wichtigsten Leistungsparameter wie zum Beispiel Kapazität, Widerstand und Effizienz ermittelt. Subtile Anzeichen für thermische Inhomogenitäten, Ladungsungleichgewichte, Qualitätsprobleme oder frühe Anzeichen einer Zelldegradation werden erkannt und können gezielt adressiert werden.
Beispiele aus der Praxis
Auffälligkeiten, die Volytica während SAT und FAT von BESS festgestellt hat, betreffen die Leistung, die Sicherheit und die Lebensdauer.
Ein wiederkehrender Fall für lebensdauerrelevante Anomalien sind frühe Anzeichen einer Zelldegradation: erhöhter Widerstand, reduzierte Kapazität und verringerter Wirkungsgrad von Zellen oder Modulen. So wurde im Rahmen einer SAT eine Reihe von Modulen identifiziert, die im Vergleich eine deutlich geringere Kapazität aufwiesen und gezielt reklamiert werden konnten.
Des Weiteren wurden bereits mehrfach disbalancierte Zellen während FAT und SAT identifiziert. Wenn Batteriezellen innerhalb eines Moduls unterschiedliche Ladezustände aufweisen, sinkt die nutzbare Kapazität des Moduls. Mit den gewonnenen Erkenntnissen kann vor Ort die ordnungsgemäße Funktion des Balancingsystems überprüft werden. Ein gezielter Ladungsausgleich kann die ursprüngliche Kapazität des Moduls wieder verfügbar machen.
Kontinuierliche Überwachung für fortlaufende Verlässlichkeit
Während FAT und SAT zur Gewährleistung der anfänglichen Betriebsbereitschaft beitragen, ist die kontinuierliche Überwachung von BESS für die Aufrechterhaltung der langfristigen Leistung von entscheidender Bedeutung. Fortgeschrittene Überwachungssysteme können drohende Probleme erkennen, sodass rechtzeitig eingegriffen werden kann. Sie können Empfehlungen abgeben, um die Lebensdauer der Komponenten zu verlängern und ihre Nutzung zu optimieren. Mit der kontinuierlichen Erfassung und -analyse der Batteriedaten liefert Volytica den Betreibern und Eigentümern von BESS wichtige Einblicke in den Zustand und die Leistung und unterstützt die vorbeugende Wartung und strategische Planung. Die Mehrkosten für entsprechende Analysen belaufen sich in der Regel auf weniger als 0,5 Prozent des Investments und sind sehr viel geringer als das damit verbundene Einsparpotenzial.
Schlussfolgerung
Die Bedeutung von SAT und FAT für den Einsatz von stationären BESS wird weiter steigen. Diese Tests sind von entscheidender Bedeutung für die Identifizierung und Behebung von Problemen, bevor die Speichersysteme in Betrieb genommen werden, um eine wirtschaftliche und effiziente Problemlösung zu gewährleisten und die Voraussetzungen für einen reibungslosen, zuverlässigen und rentablen Betrieb zu schaffen. BESS-Eigentümer, -Betreiber und -Investoren sollten die Bedeutung von FAT und SAT für die Sicherung ihrer Anlagen als hoch einschätzen und auf eine Durchführung bestehen – unabhängig von den Garantieversprechen der Hersteller.
Der Einsatz datengestützter Analysen und automatisierter Qualitätsbewertungen verbessert herkömmliche Inspektionen und Stichprobenverfahren erheblich. So wird sichergestellt, dass Investitionen langlebig, effizient und nachhaltig sind, wodurch ein wichtiger Beitrag zu einer widerstandsfähigen und zuverlässigen Energieinfrastruktur geleistet wird.
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Foto: volytica diagnostics GmbH
