Das US-amerikanische Forschungsinstitut EPRI führt eine Datenbank, in der weltweite Brandfälle bei Batteriespeichern gelistet sind. Für den Zeitraum 2018 bis 2023 sind dort insgesamt gut 50 Vorfälle verzeichnet. Davon hat EPRI nun mit Unterstützung des Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) und des Münchener Anbieters für Batterieanalytik-Software Twaice 26 Ereignisse auf die Schadensursache untersucht.
Die Experten haben die untersuchten Vorfälle so kategorisiert, dass eine Identifikation und Analyse von zwei unterschiedlichen Fehleraspekten möglich ist: zum einen die Ursache des Ausfalls (Design, Fertigung, Integration oder Betrieb) und zum anderen das Element des Speichersystems, bei dem der Ausfall auftrat (Zelle/Modul, Steuerung oder Balance der Systemkomponenten).
Dabei haben die Fachleute den Anteil der Ausfälle, die eine gemeinsame Ursache oder ein gemeinsames verantwortliches Element haben, die Beziehung zwischen der Ursache und dem Element, bei dem der Ausfall auftrat, untersucht. Schließlich haben sie daraus ableitbare abgeleitet.
Fehler in der Komponenten-Fertigung nur selten Schadensursache
Die Ergebnisse zeigen, dass die wenigstens Ausfälle von Batteriespeichern der Fertigung der Komponenten zugeschrieben werden können. Allerdings räumen die Experten ein, dass es schwierig sei, nach einem Brand oder einer Explosion aufgrund des Verlusts physischer Beweise einen Herstellungsfehler als Grundursache festzustellen. Insgesamt gebe es aber über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg keine Phase, die besonders fehleranfällig ist.
Aus der Studie geht hervor, dass die Ursache für Schäden eher in Systemkomponenten außerhalb der Zellen und Steuersysteme liegt. Grund hierfür könnte nach Ansicht der EPRI-Fachleute sein, dass viele verschiedene Komponenten zusammenkommen, die aufeinander abgestimmt werden müssen. Sie erwarten daher, dass durch die weiterhin steigende Vielfalt an Komponenten auch die Ausfälle zunehmen werden. Als zweithäufigste Fehlerquelle haben sie den Betrieb der Speichersysteme ausgemacht. Dort seien mit großer Mehrheit Kontrollsysteme der Grund für Ausfälle, insbesondere die System-Betriebsgrenzen (State of Charge-Limits).
Twaice leitet aus der Studie die Empfehlung ab, die Qualitätssicherung zu verbessern, um mit der steigenden Komponentenzahl Mängel bei der Produktion möglichst auszuschließen und so integrationsbedingte Fehlerursachen zu minimieren. Auch könne die softwaregestützte Überwachung der Batterie als Frühwarnsystem fungieren, so dass Systeme gegebenenfalls abgeschaltet werden können. Hier unterstütze Batterieanalytik-Software vor allem in der Entwicklungsphase, aber auch beim späteren Betrieb. Die Software könne ungewöhnliche Temperaturanstiege, Widerstandsänderungen oder Spannungsanomalien sehr früh erkennen.
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