Batterieenergiespeichersysteme (BESS) verzeichneten im Jahr 2023 einen erheblichen Einsatz und einen Rückgang der Lieferkettenprobleme, was es zu einem weiteren Rekordjahr für BESS macht – auch wenn Sicherheitsbedenken weiterhin Schlagzeilen machten.
In diesem Jahr, da sich die Technologie weiterentwickelt und die Energiespeicherung allgegenwärtiger wird – das heißt von einer Neuheit zu einer Notwendigkeit –, wird der Schwerpunkt stärker auf die Sicherheit gelegt, auch wenn ESS weiterhin Fortschritte macht. Auch die Art und Weise, wie BESS künftig genutzt wird, wird sich bis 2024 ändern.
Das Jahr der Sicherheit im großen Maßstab
Wenn es eine Sache gibt, die der Energiespeichersektor im Jahr 2023 gelernt hat, dann ist es, dass die Batteriesicherheit stärker berücksichtigt werden muss.
Mehrere Ereignisse im Jahr 2023 zeigen, dass die Aufrechterhaltung der Batteriesicherheit schwieriger ist, als es zunächst scheint. Komplexe elektrochemische Systeme bilden Batterien. Sie fordern Sicherheitsvorkehrungen, die über das gesetzliche Maß hinausgehen.
Ihre Sicherheit wird als eine inhärente Komponente angesehen, die für die skalierbare und langfristige Entwicklung der Batterietechnologie unerlässlich ist, und nicht nur als ein weiteres Kästchen, das überprüft werden muss. Dieser Paradigmenwechsel trägt der Tatsache Rechnung, dass die Fehlerquote mit zunehmender Vielfalt und umfangreicher Nutzung von Batterien abnimmt. Es besteht Bedarf an einem gründlicheren Sicherheitsansatz.
BESS-Anbieter und -Betreiber werden die Betriebssicherheit stärker als Teil einer umfassenden Strategie betonen und den Wert einer kontinuierlichen Überwachung von der Inbetriebnahme bis zum Ende der Lebensdauer (EoL) der Batterien hervorheben.
Diese Methode betont, wie dynamisch Batteriesysteme sind und dass Sicherheit ein ständiges Bedürfnis und kein statisches Attribut ist. Batteriesysteme werden immer stärker mit fortschrittlichen Überwachungssystemen und vorausschauenden Wartungstechnologien verknüpft, die eine Echtzeitverfolgung von Leistungsindikatoren und die frühzeitige Erkennung möglicher Sicherheitsrisiken ermöglichen.
Dadurch wird die Zuverlässigkeit von Batteriesystemen erhöht und ihre Betriebslebensdauer verlängert, was Effizienz und Sicherheit im Einsatz gewährleistet.
Im Wesentlichen wird die Batteriesicherheit ein Hauptanliegen sein, da der Energiespeichersektor von einer Early-Adopter-Phase zu einer ausgereifteren BESS-Anwendung übergeht. Dies liegt daran, dass der effektive und skalierbare Betrieb von Batterien stark von der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterien abhängt.
Vom Natriumion zum Festkörper
In diesem Jahr wird BESS neben Sicherheitsverbesserungen auch bahnbrechende technologische Entwicklungen erleben. Lithium-Ionen-Batterien haben den BESS-Markt dominiert, aber die Nachfrage nach längerfristiger Speicherung – für die Lithium derzeit weder sicher noch wirtschaftlich genutzt werden kann – wird eine stärkere Verbreitung vielversprechender Nicht-Lithium-Technologien ermöglichen.
Anwendungen, die längere Lagerzeiten erfordern – insbesondere mehr als acht Stunden – werden zunehmend auf Natrium-Ionen-Batterien zurückgreifen. Dies liegt daran, dass ein Bedarf an günstigeren Speichermöglichkeiten besteht.
Die Merkmale der Natrium-Ionen-Technologie, die ein Gleichgewicht zwischen Kosteneffizienz, Sicherheit und einer angemessenen Energiedichte für die Langzeitspeicherung bietet, sind die Triebfedern für diesen Wandel. Aufgrund seiner einzigartigen Chemie eignet es sich besonders für stationäre Anwendungen, bei denen Gewichts- und Platzbeschränkungen weniger wichtig sind als bei mobilen Anwendungen.
Da Natrium fast überall auf der Welt gewonnen werden kann, sind Natrium-Ionen-Batterien weitaus günstiger als Lithium-Ionen-Batterien.
Gleichzeitig werden Festkörperbatterien auf dem Markt teurer. Da sich ihre Festelektrolyte nicht entzünden, sind Festkörperbatterien für ihre außergewöhnliche Leistung bekannt, zu der eine bessere Energiedichte und verbesserte Sicherheitsfunktionen gehören.
Aufgrund ihrer höheren Kosten gelten Festkörperbatterien jedoch als Luxusoption auf dem Batteriemarkt – zumindest bis die Technologie Fortschritte macht. Die Produktion von Festkörperbatterien ist kostspielig, da neue Lieferketten und fortschrittliche Fertigungstechniken erforderlich sind.
Trotz ihres Preises werden Festkörperbatterien weiterhin stark nachgefragt sein, insbesondere bei Anwendungen, bei denen Sicherheit und Leistung von entscheidender Bedeutung sind und die Kosten weniger eine Rolle spielen.
Dieser Trend zeigt, dass der Batteriemarkt immer vielfältiger wird. Verschiedene Technologien werden auf bestimmte Anwendungsfälle zugeschnitten und bieten Optionen von wirtschaftlich bis leistungsorientiert.
Die anwendungsorientierte Weiterentwicklung von BESS
Einer der bedeutendsten Fortschritte im Jahr 2024 wird die Fähigkeit von Großbatterien sein, über längere Zeiträume zu laufen. Bestimmte Systeme haben eine maximale Betriebsdauer von vier Stunden. Diese Längenverlängerung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Energiespeichertechnologie dar, der die Fähigkeit des Netzes zur Integration erneuerbarer Energiequellen verbessern und die Versorgungszuverlässigkeit erhöhen wird.
In Branchen, in denen der Energiebedarf hoch und dennoch über längere Zeiträume verteilt ist, besteht ein besonderer Bedarf an Anwendungen zur Langzeitenergiespeicherung (LDES) mit geringerer Leistungsdichte. Dies umfasst Herstellungsverfahren, die umfassende Integration erneuerbarer Energiequellen und die Netzstabilität in Regionen mit sporadischer Stromversorgung. Die Betonung der Langzeitspeicherung ist Teil einer größeren Bewegung im Energiesektor hin zu zuverlässigeren und vielfältigeren Energiequellen.
Die technologische Landschaft von BESS wird sich im Einklang mit diesen Entwicklungen verändern. Unter dem Begriff „Revenue Stacking“ erforschen Betreiber derzeit neue Einnahmequellen.
Dies erfordert die Nutzung der vielfältigen Funktionen, die Speichersysteme bieten können, um verschiedene Marktdienste wie Frequenzregulierung, Lastverschiebung, Spitzenausgleich und Schwarzstartdienste zu nutzen.
Aufgrund dieser Vielfalt an Einnahmequellen steigt jedoch die betriebliche Komplexität. Um diese vielfältigen Einnahmequellen effektiv zu überwachen, muss man über fortschrittliche Kontrollsysteme, ein umfassendes Verständnis der Marktdynamik und ein Verständnis dafür verfügen, wie sich unterschiedliche Lastprofile auf die Batterieverschlechterung auswirken. Aus all diesen Gründen ist die Verwendung von BESS-Assets komplizierter als je zuvor.
Eine Reihe wichtiger Themen werden die Entwicklung von BESS im Jahr 2024 prägen, darunter die Beibehaltung der Sicherheit als oberste Priorität, die Kommerzialisierung von Nicht-Lithium-Technologien, die Verlängerung der Batterielebensdauer für Großsysteme und die Untersuchung neuer Einnahmequellen durch komplizierte Betriebspläne. Diese Entwicklungen unterstreichen den dynamischen Charakter des BESS-Marktes sowie die kontinuierliche Innovation und Anpassung als Reaktion auf sich ändernde Verbraucheranforderungen und Branchenchancen.