Batterien länger nutzen

Die Ursachen für diesen Selektionsdruck sind vielfältig, doch ein Faktor sticht heraus: Konventionelle Batteriemanagementsysteme (BMS) setzen strenge Homogenität voraus. Das eigentliche Problem ist also: Ein BMS, das auf Gleichheit besteht, zwingt die Zellhersteller dazu, abweichende Exemplare auszusortieren, obwohl die betroffenen Zellen einzeln betrachtet einwandfrei funktionieren und jahrelang zuverlässig Strom speichern könnten. Gleichzeitig untergraben herkömmliche BMS diese Gleichheit im laufenden Betrieb systematisch: Mit jedem Ladezyklus entstehen SoC-Schieflagen (State-of-Charge), die dazu führen, dass die Zellen unterschiedlich altern. Das Ergebnis ist ein beschleunigter Kapazitätsverlust und eine verkürzte Lebensdauer der gesamten Batterie. „ETA-Leveling bricht mit dieser Logik herkömmlicher BMS. Unser Algorithmus macht Zellen nutzbar, die sonst nie in eine Batterie gelangen würden“, so Frederik Fuchs, Geschäftsführer von Benning CMS Technology.

Leveling statt Aussortieren

ETA-Leveling setzt nicht nahezu identische Zellen voraus, sondern gleicht Unterschiede im laufenden Betrieb aus. Jede Zelle wird beim Laden so behandelt, als befände sie sich in einer Einzelzell-Anwendung. Individuelle Wirkungsgradkorrekturen verhindern SoC-Schieflagen. Das Ergebnis: Zellen mit abweichenden Kapazitäten lassen sich problemlos gemeinsam betreiben. Plakativ, also nicht unbedingt sinnvoll in der Anwendung: Selbst ein unsortierter Mix gebrauchter Zellen unterschiedlicher Hersteller, unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Nominalkapazität könnte für den Second-Life-Einsatz in Reihe geschaltet und dauerhaft genutzt werden. Für die Ressourcenbilanz bedeutet das: Mit ETA-Leveling können Zellen, die bislang aussortiert wurden, weil sie nicht ins Gleichheitsprinzip konventioneller BMS passten, künftig in Batteriesystemen eingesetzt werden. Der Selektionsdruck in der Produktion sinkt und damit auch die Menge der Zellen, die nie in Betrieb gehen.

Längere Lebensdauer, weniger Entsorgung

ETA-Leveling verlängert darüber hinaus die Lebensdauer bestehender Batteriesysteme spürbar. Weil SoC-Schieflagen im Betrieb nicht entstehen, altern die Zellen gleichmäßiger. Das spart nicht nur Material und Rohstoffe, sondern verschiebt auch den Zeitpunkt nach hinten, zu dem eine Batterie ausgetauscht oder entsorgt werden muss. Für Betreiber großer Batteriespeicher, etwa im stationären Bereich, bedeutet das weniger Investitionsaufwand und einen sorgsamen Umgang mit dem, was bereits verbaut ist.

BMS veraltet, Batterie topfit

Dasselbe Prinzip gilt für Batteriespeicher, die bereits in Betrieb sind. Manche Anlagen laufen seit Jahren zuverlässig, doch irgendwann stellt der BMS-Hersteller den Support ein. Ersatzteile werden knapp, Fehlercodes bleiben ungeklärt und die einzige offizielle Empfehlung lautet: Neuanschaffung. Wenn nicht die Batterie das Problem ist, sondern das BMS, lässt es sich durch ein System mit ETA-Leveling ersetzen. So bekommen Anlagen eine neue Perspektive, unabhängig davon, wie unterschiedlich die verbauten Zellen aufgrund ihres fortgeschrittenen Alters inzwischen sind.

ETA-Leveling macht Batterien resilienter. Der Algorithmus ist als Lizenz erhältlich und lässt sich als fertiges Modul (Matlab-Simulink-Modell) auf jedes bestehende BMS aufspielen. Es kommt ohne Hardware aus und bringt mehr Intelligenz ins vorhandene BMS.