Was ist ein Vollladezyklus?
Ein Vollladezyklus bedeutet das einmalige Laden, Speichern und Entladen des Batteriespeichers unter Ausnutzung der gesamten nutzbaren Kapazität des Speichers, d.h. unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Entladungstiefe (Depth of discharge) und Ladezuständen (State of Charge), sowie Degradation. Ein „Vollladezyklus“ ist abgeschlossen, wenn der Stromspeicher im Rahmen seines zulässigen Arbeitsbereiches einmal vollständig geladen und dann wieder vollständig entladen wurde.
Wie viele Volladezyklen hält ein Batteriespeicher aus?
Grundsätzlich gilt: Je mehr Volladezyklen gefahren werden, desto mehr werden Lebensdauer und Leistungsfähigkeit des Batteriespeichers beeinträchtigt und der Verschleiß der Batterie erhöht. Mit jedem Vollladezyklus gibt es einen gewissen Kapazitätsverlust, d.h. die Batterie kann nach jedem Zyklus etwas weniger Energie speichern („Degradation“). Die Lebensdauer der Batterie, auch „Zyklenlebensdauer“, bezeichnet den Zeitraum, in dem die Batterie die versprochene Leistung liefern kann. Diese richtet sich nach der Anzahl der Vollladezyklen, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Kapazität auf ein bestimmtes Niveau (auf ca. 80% der ursprünglichen Kapazität) abfällt. Wenn ihre Speicherkapazität unter 70 % fällt, bezeichnet man das als „End of Life“.
Bei modernen Stromspeichern auf Basis von Lithium-Ionen-Batterien geht man davon aus, dass mittlerweile zwischen 8.000 und 10.000 Vollladezyklen möglich sind, bevor die Batterie ihre ursprüngliche Kapazität verliert. Bei 550 gefahrenen Vollladezyklen pro Jahr (durchschnittlich 1,5 Vollladezyklen pro Tag) ergibt das eine Lebensdauer von über 14 bis 18 Jahren.
Der Erhalt der Lebensdauer und die Erhöhung der Anzahl an Vollladezyklen kann noch weiter unterstützt werden:
- Tiefentladungen vermeiden: Die Batterie sollte, wenn nicht unbedingt erforderlich, nicht vollständig entladen werden
- Die richtige Batterietechnologie: Wahl von langlebigen Batterietechnologien wie Li-Ionen-Batterie
- Richtige Dimensionierung des Batteriespeichers: Sowohl ein zu kleiner als auch ein zu großer Batteriespeicher ist schädlich, berechnet man die ideale Größe des Batteriespeichers erhält man die richtige Gesamtkapazität der Batterie und braucht so geringere Vollladezyklen, da es die richtige Kapazität ist
- Verschleiß der Elektroden vorbeugen
- Regelmäßige Wartung
- Hohe Qualität der Batteriezellen
Auch das Batteriemanagementsystem (BMS) ist unteranderem dafür verantwortlich, und erfüllt Funktionen wie:
- Regulierung der Lade- und Entladegeschwindigkeit: Je schneller ge- und entladen wird, desto höher ist auch der Verschleiß
- Temperaturkontrolle: Auswahl einer, für die Batterie optimale Temperatur, nicht zu hoch oder zu niedrig (extreme Temperaturen vermeiden)
- Optimale Ladesteuerung: intelligente Laderegler und Managementsysteme
Voll- oder Teilladezyklen – was eignet sich besser?
In der Praxis werden Batterien i.d.R. nicht bis zu ihrer maximalen Depth of discharge (DoD) entladen. Der Stromspeicher durchläuft dabei dann keine Vollladezyklen, sondern jeweils nur Teilladezyklen. Bei nicht vollständiger Be- oder Entladung werden die Werte der jeweiligen Teilladezyklen dann vom internen Energiemanagement-System (EMS) des Speichers zu ganzen Vollladezyklen aufaddiert.
Um dem Verschleiß der Batterie vorzubeugen, eignen sich demnach eher häufige Teilladezyklen als Vollladezyklen, da diese weniger belastend für die Batterie sind. Die Auswirkungen auf die Batterielebensdauer sind im Allgemeinen geringer und eine höhere Anzahl von Zyklen, die die Batterie durchlaufen kann, ist möglich. Da die Batterie nicht bis zur vollständigen Entladung belastet wird, gibt es weniger physikalischen Stress und chemische Reaktionen, die die Batterie altern lassen. Dies führt in der Regel zu einer längeren Lebensdauer.
Warum sind Vollladezyklen für die Batterievermarktung wichtig?
Die Anzahl der nutzbaren Vollladezyklen pro Jahr und Tag ist in der Regel im Vertrag mit dem Vermarkter festgelegt. Dies bietet dem Kunden die Sicherheit, dass der Vermarkter den Speicher nur in dem Umfang beansprucht, der auch durch die Garantiebedingungen des Herstellers abgedeckt ist. Gleichzeitig ist die Anzahl der nutzbaren Vollladezyklen für Ihren Vermarkter ein wichtiger Parameter für die Wirtschaftlichkeit des Speichers. So lassen sich z.B. mit zwei Vollladezyklen pro Tag mehr Erlöse auf den verschiedenen Märkten (insbesondere Wholesale) erzielen als mit nur einem Vollladezyklus pro Tag. Dementsprechend hat die Anzahl der nutzbaren Vollladezyklen auch einen Gegenwert für den Vermarkter, der auch Einfluss auf die Höhe des Vermarktungsangebots hat.
