Lebensdauer von Batteriespeichern optimieren: So geht’s!

Lebensdauer von Batteriespeichern

Das sind die wichtigsten Kennzahlen, die sie beachten sollten!

Die Lebensdauer von Batteriespeichern ist ein wichtiges Kriterium bei der Anschaffung und dem Betrieb von Speichersystemen. Denn wer in neue Technik investiert, möchte natürlich auch möglichst lange etwas davon haben. Doch nicht nur die Art der Batterie selbst, sondern auch eine Reihe weiterer Spezifikationen können die Lebensdauer von Batteriespeichern positiv beeinflussen.

Ob C-Rate, Wirkungsgrad oder Ladezyklen, in diesem Beitrag wollen wir Sie durch die Begriffe rund um den Betrieb von Speichersystemen führen und Ihnen die Wahl eines möglichst langlebigen und hochwertigen Produkts erleichtern. Außerdem haben wir am Ende des Beitrags ein paar einfache Tipps zusammengefasst, mit denen Sie die Lebensdauer von Batteriespeichern erhöhen können.

Einflussfaktoren auf die Lebensdauer von Batteriespeichern

Kapazität und Leistung

Kapazität und Leistung sind wohl die wichtigsten Eigenschaften von Batteriespeichern. Die Kapazität eines Batteriespeichers (auch Nennkapazität) ist die maximal speicherbare Energiemenge und wird in Kilowattstunden (KWh) angegeben. Die Nutzkapazität hingegen gibt an, wieviel Kapazität tatsächlich genutzt werden kann. Dies hängt beispielsweise davon ab, wie hoch die zulässige Entladetiefe ausfällt oder wie hoch ein Speicher gefüllt werden soll. Die Leistung eines Batteriespeichers wird in Watt benannt und gibt an, wie schnell ein Batteriespeicher Energie aufnehmen oder abgeben kann. Beide Faktoren hängen eng mit der Lebensdauer von Batteriespeichern zusammen – mehr dazu erfahren Sie in den nachfolgenden Abschnitten.

Lade- und Entladeleistung (C-Rate)

Die sogenannte C-Rate setzt die Geschwindigkeit des Ladens bzw. Entladens in Relation zur Kapazität eines Energiespeichers. Sie wird vor allem beim Ausgleich von Spitzenlasten interessant, wenn eine besonders schnelle Bereitstellung des Stroms erforderlich ist. Aber auch mit Blick auf die Lebensdauer von Batteriespeichern ist die C-Rate eine wichtige Kennzahl. Sie wird in Form eines Faktors angegeben: Bei 1C wird der Batteriespeicher innerhalb einer Stunde vollständig be- oder entladen. Bei 0,5C würde die vollständige Ladedauer 2 Stunden in Anspruch nehmen und bei 2C müsste man eine halbe Stunde für den Vorgang kalkulieren.

Hohe C-Raten bedeuten zwar eine schnelle Entladeleistung, belasten die Batterie allerdings auch stärker, da die Komponenten stärker beansprucht werden und mehr Wärme entsteht. Um die Lebensdauer von Batteriespeichern zu maximieren, kann es daher sinnvoll sein, auf moderate C-Raten zu setzen (je nach Anwendungsfall z.B. 0,5C bei stationären Anwendungen und 1-2C bei mobilen Anwendungen).

Ladezyklen

Ein wesentlicher Einflussfaktor auf die Lebensdauer von Batteriespeichern sind die durchlaufenen Ladezyklen. Ein Ladezyklus entspricht dabei einer vollständigen Entladung und Wiederaufladung der Batterie. Ein Stromspeicher verfügt über eine begrenzte Anzahl an Ladezyklen, da es mit jedem Lade- bzw. Entladevorgang zum Verschleiß der Bestandteile der Batterie kommt. Bei Lithium-Ionen-Batterien liegt die maximale Zyklenlebensdauer bei modernen Systemen etwa zwischen 5.000 bis 10.000 Ladezyklen, je nach Typ und Anwendung. Sind diese Ladezyklen erreicht, nimmt die Lebensdauer von Batteriespeichern rapide ab.

Wirkungsgrad (euopäisch)

Der Wirkungsgrad einer Batterie gibt an, wieviel Prozent der gespeicherten Energie beim Entladen auch wieder abgegeben wird. Er bezieht sich also auf den Verlust von Energie der beim Lade- bzw. Entladevorgang entsteht und ist somit auch ein Maß für die Effizienz des Speichers. Ein hoher Wirkungsgrad ist demnach gut, weil nur wenig Energie verloren geht. Bei Lithium-Ionen-Batterien liegt er in der Regel zwischen 85 und 98%, was sehr effizient ist. Der europäische Wirkungsgrad beschreibt die Effizienz eines Speichers unter typisch europäischen Bedingungen, indem er einen gewichteten Durchschnitt von Wirkungsgraden verschiedener Lastpunkte bildet.

Entladetiefe (DoD)

Die Entladetiefe, auch Depth of Discharge (DoD) genannt, gibt an, wie groß der Anteil der entnommenen Energie im Verhältnis zur Gesamtkapazität eines Batteriespeichers ist. Sie wird in Prozent angegeben und ist entscheidend für die Lebensdauer von Batteriespeichern. In der Regel ist diese kürzer, je tiefer der Batteriespeicher entladen wird. Da Batteriespeicher über eine begrenzte Anzahl an Ladezyklen verfügen, bedeutet ein geringerer DoD, dass die Batterie mehr Ladezyklen durchlaufen kann und gleichzeitig einen geringeren Verschleiß hat. Umgekehrt führt eine tiefe Entladung zu einer höheren Degradation. Um die Lebenszeit von Batteriespeichern zu verlängern, sollte daher auf die vom Hersteller angegebene empfohlene Entladetiefe geachtet werden. Hierbei können auch intelligente Batteriemanagementsysteme Abhilfe schaffen, welche die Entladetiefe automatisch überwachen und steuern.

Batterietypen

Die Lebensdauer von Batteriespeichern variiert auch je nach Art des eingesetzten Batterietypen. Lithium-Ionen-Batterien besitzen eine recht lange Lebenszeit beispielsweise im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien. Dennoch ist ihre maximale Anzahl an Ladezyklen auf – je nach Nutzung – aktuell bei 5.000 – 10.000 Zyklen begrenzt. Andere Technologien, wie etwa Redox-Flow-Batterien, besitzen eine noch höhere Lebenszeit, da sie auf einem flüssigen Elektrolyten basieren, wodurch der Verschleiß geringer ist. Sie können bis zu 20.000 Ladezyklen durchlaufen und somit ca. 20 Jahre im Einsatz sein.

Degradation

Der Begriff Degradation beschreibt den Kapazitätsverlust, den ein Batteriespeicher mit der Zeit erleidet. Hierbei kann man zwischen kalendarischer und zyklenabhängiger Degradation unterscheiden. Die kalendarische Degradation bezieht sich auf den natürlichen Verschleiß der Batterie, unabhängig davon, ob diese aktiv genutzt wird. Über die Zeit kann es beispielsweise durch hohe Umgebungstemperaturen oder Luftfeuchtigkeit zu Kapazitätsverlusten kommen. Darüber hinaus spielt die zyklenabhängige Degradation eine große Rolle im Hinblick auf die Lebensdauer von Batteriespeichern. Sie hängt von den durchlaufenen Ladezyklen ab, also davon, wie häufig der Batteriespeicher vollständig auf- und entladen wurde.

Der Grad der Degradation kann durch mathematische Modelle prognostiziert werden und wird in der Regel als Kapazitätsverlust in Prozent angegeben. Ein guter Wert liegt unter 2% Kapazitätsverlust pro Jahr. Bei einer Restkapazität von mindestens 80% wird ein Batteriespeicher oftmals noch als gut betrachtet. Fallen die Werte darunter, nimmt die Effizienz des Speichers merkbar ab, was je nach Anwendungsbereich das Ende der Lebensdauer von Batteriespeichern bedeuten kann.

Die Lebensdauer von Batteriespeichern verlängern

Mit diesen Tipps hält Ihr Batteriespeicher länger

In den vorherigen Abschnitten haben wir gesehen, dass die Lebensdauer von Batteriespeichern von diversen Faktoren und Spezifikationen abhängt. Auf nicht wenige von diesen, können Sie als Nutzer direkten Einfluss nehmen und so die Lebenszeit von Batteriespeichern durch ein paar einfache Tricks verlängern. Die folgenden Punkte zeigen, was Sie tun können, um die Degradation zu verlangsamen und Ihr Gerät langlebiger zu machen.

Tiefenentladung vermeiden

Tiefe Entladungen belasten Ihren Energiespeicher zusätzlich, erhöhen seinen Verschleiß und wirken sich negativ auf die Lebensdauer von Batteriespeichern aus. Achten Sie auf die vom Hersteller angegebene empfohlene Entladetiefe und reizen Sie nicht die vollständige Kapazität aus.

Umgebungsbedingungen beachten

Extreme Temperaturen können die Degradation Ihres Speichers beschleunigen. Achten Sie deshalb auf einen geeigneten Standort und angemessene Umgebungstemperaturen, die weder zu warm noch zu kalt sind. Auch sollte dauerhaft keine zu hohe Umgebungsfeuchtigkeit vorhanden sein.

Langlebige Batteriespeicher Typen wählen

Die Lebensdauer von Batteriespeichern variiert je nach Speichervariante und dem eingesetzten Batterietypen. Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien weisen Lithium-Ionen-Batterien eine deutlich höhere Lebensdauer auf. Es kann sich also lohnen, in modernere Lithium-Ionen-Varianten zu investieren, um die Lebenszeit von Batteriespeichern zu verlängern.

Regelmäßige Nutzung und Wartung

Da es auch bei Nicht-Nutzung der Batterie zu Verschleiß und Kapazitätsverlusten kommt, ist es wirtschaftlicher, den Batteriespeicher regelmäßig zu nutzen. Außerdem sollte der Speicher in regelmäßigen Abständen gewartet werden, um die Technik auf dem aktuellen Stand zu halten und den Verschleiß der Komponenten zu verringern.

Batteriemanagementsysteme nutzen

Moderne Batteriemanagementsysteme können dabei helfen, die Lebensdauer von Batteriespeichern zu erhöhen, indem Sie deren Nutzung überwachen und steuern. Beispielsweise können Sie die Entladetiefe automatisch steuern, Temperaturmanagement betreiben oder den Zustand der Batterie überwachen und gegebenenfalls Wartungshinweise geben.

Unser Fazit

Es gibt eine Reihe an Stellschrauben, an denen Sie drehen können, um die Lebensdauer von Batteriespeichern zu verlängern. Wenn Sie ein paar einfache Hinweise beachten, können Sie Ihren Batteriespeicher viele Jahre lang zuverlässig im Einsatz haben. Bei FAVEOS setzen wir auf Energiespeichersysteme aus hochwertigen Komponenten. In unserem Onlineshop erfahren Sie mehr über unser Angebot und einzelne Produktvarianten. Bei Fragen steht Ihnen unser Team jederzeit gerne zur Verfügung.

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