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ETA-Leveling macht’s möglich

Second Life mit wildem Mix gebrauchter Batteriezellen

24. März 2022, 16:01 Uhr | Benning CMS Technology

Eine mit ETA-Leveling betriebene Patchwork-Batterie: Alle Zellen sind gebraucht, teils haben sie mehrere Jahre gestanden, die größte Zelle verfügt über 68,6 Ah, die kleinste über 45,9 Ah.

Zellen verschiedener Hersteller, unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Nominalkapazität in Reihe geschaltet in Betrieb nehmen – das geht mit ETA-Leveling. Nur damit ist es möglich, die Zellen aus als defekt deklarierten Stromspeicher-Modulen einfach weiterzuverwenden oder umzunutzen.

Dass völlig beliebig zusammengestellte Zellen keine sinnvolle Second-Life-Anwendung ergeben, ist bekannt. Dass sie sich mit ETA-Leveling ganz einfach in Reihe schalten und gelevelt in Betrieb nehmen lassen, weniger.

Dieser Vorgang dauert nur wenige Stunden, anschließend lässt sich die zusammengewürfelte Patchwork-Batterie problemlos und dauerhaft betreiben. Durch eine Wirkungsgrad-Korrektur wird dabei jede einzelne Zelle beim Laden so behandelt, als befinde sie sich in einer Einzel-Zellanwendung.

Damit ist widerlegt, was bisher galt – nämlich, dass Zellen innerhalb eines Batterie-Blocks möglichst identisch sein müssen und schon kleinere Unterschiede den Betrieb erschweren oder sogar ganz verhindern.

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Recycelt wird nur noch, was wirklich defekt ist

In Anbetracht der großen Mengen aussortierter Batterie-Module, die bei vielen Stromspeicher-Herstellern bereits jetzt auf Halde liegen und in den nächsten Jahren aus dem Rücklauf noch hinzukommen werden, gleicht das einer Revolution. Denn je nach Anwendung, aus der sie stammen, verfügen sie noch über bis zu 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität.

Auf ihre IST-Kapazität kommen die Module aufgrund einzelner, vorzeitig gealterter Zellen, die zu einer Schieflage im Block führen und damit den eigentlichen Defekt verursachen. Da also die schwächste Zelle innerhalb eines Moduls dessen Gesamtkapazität bestimmt, sind erfahrungsgemäß die meisten Zellen innerhalb der aussortierten Batterieblöcke in sehr gutem Zustand – beziehungsweise viel zu gut, um sie direkt dem Recycling zuzuführen.

Mit ETA-Leveling, das problemlos unterschiedlichste Zellen in Reihe geschaltet betreiben kann, existiert nun eine einfache Lösung für die Weiterverwendung dieser Zellen. Hersteller, Alter, Nominalkapazität, Zellchemie – diese Aspekte spielen keine Rolle mehr. Man erkennt beim Leveling auch, welche Zellen von ihren Kapazitäten her einigermaßen sinnvoll zusammenpassen. Diese werden dann entsprechend kombiniert – und heraus kommt ein einwandfrei und dauerhaft funktionierender Batterie-Block.

Damit ergeben sich ungeahnte Möglichkeiten für die Wiederverwendung aussortierter Batterie-Module. Egal, ob die Umwidmung (Repurposing) das Ziel ist oder die Aufbereitung in unterschiedlicher Tiefe (Refurbishment, Reconditioning, Remanufacturing) – alle denkbaren Szenarien vereinfachen sich radikal.

ETA-Leveling kann seit Kurzem per Lizenz erworben werden und lässt sich ohne Hardware-Änderung für Batterie-Blöcke aller Art verwenden.

ETA-Leveling – und was es leistet

Zellen, die zum Defekt eines Batterie-Blocks führen, sind meist vorzeitig gealtert. Das heißt: Sie haben im Vergleich mit ihren Nachbarn unterschiedliche Ladezustände (State of Charge, SoC) und somit einen deutlich größeren Teil ihres Wirkungsgrades eingebüßt. Auf diese Weise bringen sie den Block in Schieflage. Wenn sie regelmäßig definierte Abschaltgrenzen im oberen oder unteren Spannungsbereich überschreiten, verhindern sie damit irgendwann, dass der Block für seine Anwendung ausreichend ge- und entladen werden kann. Spätestens dann wird der komplette Block aussortiert.

Mit ETA-Leveling lässt sich innerhalb dieser Problematik an mehreren Punkten ansetzen: Als von vornherein verwendetes BMS verhindert es die vorzeitige Alterung einzelner Zellen und verlängert so die Lebensdauer von Batterieblöcken erheblich. Wenn dieses Ladeverfahren bei defekten Blöcken zum Einsatz kommt, kann es die Zellen im besten Fall wieder leveln, sodass der Block weiterbetrieben werden kann. Auch für Second Life ist ETA-Leveling geeignet: Patchwork-Batterien, die aus beliebig zusammengestellten Zellen bestehen, lassen sich damit in Reihe geschaltet betreiben.