Augmentierung bezeichnet die Vergrößerung eines Systems. Bei Batteriespeichersystemen bedeutet dies, die Energiekapazität der Batterie zu erhöhen. Dies kann entweder das Repowering eines Systems nach einer Degradation sein oder eine wirtschaftliche Entscheidung, um die Projektdauer zu verlängern. Eine Verdopplung der Batteriekapazität durch eine längere Dauer kann die Einnahmen heute um 37 % steigern – und über die Lebensdauer sogar um bis zu 88 %.

In diesem Artikel wird erklärt, was es bedeutet, eine Batterie zu augmentieren, wie Batterien augmentiert werden können und warum Augmentierung immer wichtiger wird.

Augmentierung bedeutet einfach mehr

Wie bereits erwähnt, ist Augmentierung der Prozess, die Energiekapazität einer Batterie zu erhöhen. Dies kann geschehen, um die ursprüngliche Kapazität nach einer Reduktion durch Degradation wiederherzustellen oder um die Kapazität über das ursprüngliche Maß hinaus zu steigern. In beiden Fällen werden Entscheidungen zur Augmentierung getroffen, um das Ertragspotenzial der Batterie zu verbessern.

Nach einer Augmentierung kann eine Batterie folgende Eigenschaften aufweisen:

• Eine höhere Energiekapazität bei gleichbleibender Nennleistung. Dadurch verlängert sich die Betriebsdauer der Einheit.
• Eine höhere Energiekapazität, eine höhere Nennleistung und eine längere Betriebsdauer.

Es gibt viele Wege, eine Batterie zu augmentieren

Die Augmentierung einer Batterie kann einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:

• Austausch der bestehenden Batteriemodule: Im Wesentlichen werden alte Batteriezellen durch neue ersetzt.
• Hinzufügen weiterer Batteriemodule: Die Energiekapazität wird durch zusätzliche Zellen bzw. Batteriepacks erhöht.
• Upgrade von Batteriepacks: Der Austausch ganzer Batteriepacks durch leistungsfähigere oder günstigere Technologien, entweder Lithium-Ionen oder neue Chemien wie Natrium-Ionen.
• Upgrade der Stromumwandlungssysteme: Die Augmentierung eines Batteriespeicherstandorts kann über den Austausch oder das Upgrade der Batteriezellen hinausgehen. Wechselrichter sind ein wichtiger Bestandteil von Batteriespeichersystemen, können jedoch mit der Zeit altern. Der Austausch eines alten Wechselrichters kann die Effizienz des Gesamtsystems verbessern.

AC- vs. DC-Augmentierung

Es gibt zwei Arten der Batterie-Augmentierung im Hinblick auf den Anschluss: Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC). Batterien arbeiten mit Gleichstrom. Vor Ort wandeln Stromumwandlungssysteme (PCS), wie Wechselrichter, den Strom von Batterien in Wechselstrom um und sorgen so für die Netzkompatibilität.

AC-Augmentierung verbindet neue Batterien nach dem bestehenden Wechselrichter (auf der AC-Seite des Systems). Das bedeutet, dass die neuen Batterien zusätzliche Wechselrichter und Kontrollsysteme benötigen. Das bestehende System bleibt unverändert. Der Vorteil der AC-Augmentierung ist eine hohe Modularität, Flexibilität und sie eignet sich ideal für Nachrüstungen bestehender Anlagen ohne größere Ausfallzeiten. Allerdings kann das zusätzliche Stromumwandlungsequipment diese Methode teurer machen und mehr Platz erfordern.

DC-Augmentierung fügt neue Batterien direkt auf der DC-Seite, also vor dem Wechselrichter, hinzu. Dadurch können bestehende Wechselrichter und Kontrollsysteme weiter genutzt werden. Diese Methode ist kostengünstiger und platzsparender. Allerdings kann sie während der Installation eine Systemabschaltung erfordern und ist durch die Kapazität der vorhandenen Wechselrichter begrenzt. Außerdem müssen die neuen Batterien mit dem bestehenden System kompatibel sein. DC-Augmentierung eignet sich daher besonders für Standorte, die von Anfang an für eine spätere Erweiterung ausgelegt sind.

Die Wahl der Methode hängt von technischen und wirtschaftlichen Faktoren ab.

Augmentierung führt zu höheren Einnahmen

Eine größere Energiekapazität bedeutet ein höheres Ertragspotenzial. Nach der Sättigung von Frequenzregelungsdiensten sind Batterien nun auf energiereichere, zyklischere Anwendungen wie den Großhandelsmarkt und den Balancing Mechanism umgestiegen. Von Januar bis August 2024 erzielten Zwei-Stunden-Systeme 37 % höhere Einnahmen als Ein-Stunden-Systeme.

Das bedeutet, dass Augmentierung für Batterien mit kürzeren Betriebszeiten vorteilhaft sein kann. Das Upgrade einer 30-Minuten-Batterie auf eine Ein-Stunden-Batterie oder einer Ein-Stunden-Batterie auf eine Zwei-Stunden-Batterie kann das Ertragspotenzial deutlich steigern.

Augmentierung hilft auch, Degradation zu bewältigen (auch als Repowering bekannt). Batteriespeichersysteme können innerhalb des ersten Betriebsjahres bis zu 5 % ihrer verfügbaren Kapazität durch Degradation verlieren und nach 15 Jahren bis zu 40 %.

Degradation ist hauptsächlich auf die Anzahl der Ladezyklen zurückzuführen. Der Wechsel zu energiereicheren Anwendungen führt dazu, dass Batterien häufiger zyklisch betrieben werden, was die Alterung beschleunigt. Die Augmentierung einer Batterie kann helfen, das Risiko von Ertragsverlusten durch Degradation zu minimieren.

Eine reduzierte Energiekapazität durch Degradation kann auch bei langfristigen Verträgen im Kapazitätsmarkt problematisch sein. Batterien müssen durch erweiterte Leistungstests nachweisen, dass sie bis zu 15 Jahre lang die erforderliche Kapazität liefern können – andernfalls droht die Kündigung des Vertrags.

Ein entscheidender Faktor bei der Entscheidung zur Augmentierung ist der Kostenaufwand – und ob der zusätzliche Ertrag diesen rechtfertigt.

Die Kosten für Augmentierung sinken

Die Kosten für Batteriezellen sind im vergangenen Jahr auf Rekordtiefs gefallen. Es wird erwartet, dass sie weiter sinken, sodass das zusätzliche Ertragspotenzial die Kosten einer Augmentierung zunehmend übersteigen wird.

Entscheidungen zur Augmentierung oder zum Repowering sollten stets gegen die erwarteten Kosten- und Ertragsentwicklungen abgewogen werden. In diesem Beispiel könnte eine Batterie 44 % ihrer ursprünglichen Kapazität zu weniger als der Hälfte der heutigen Kosten zurückgewinnen. Allerdings kann eine auf 56 % degradierte Kapazität diesen Vorteil wieder aufheben. Es kann sinnvoller sein, früher zu repowern.

Batterien werden bereits augmentiert

Im Jahr 2024 wurde die Gesamtkapazität von Batterien in Großbritannien durch die Augmentierung bestehender Systeme bereits um mindestens 113 MWh erhöht. Diese Kapazität stammt von drei Gresham House-Batterien im zweiten Quartal 2024, mit weiteren 220 MWh bis Ende des Jahres geplant.

Die Standorte, die eine Augmentierung erhalten, reichen von Nevendon, das 2017 den kommerziellen Betrieb aufgenommen hat, bis Melksham, das noch nicht in Betrieb ist. Durch die Augmentierung wird die durchschnittliche Betriebsdauer dieser Batterien von einer auf zwei Stunden erhöht.

Mit sinkenden Zellkosten, sich verändernden Ertragsstrategien und alternden Batterien erwarten wir, dass Batterie-Augmentierung deutlich häufiger wird – sei es für das Repowering eines Standorts oder zur Verlängerung der Betriebsdauer aus wirtschaftlichen Gründen.