Optimierte Betriebsstrategien für PV‑Batterie‑Energie-Speicher‑Systeme zur Lebensdauerverlängerung und Ressourcenreduktion

Mit der Stromspeicherstrategie strebt Deutschland bis 2035 eine weitgehend klimaneutrale Stromversorgung an. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine deutliche Steigerung der Integration erneuerbarer Energiequellen sowie der Aufbau einer passenden Infrastruktur notwendig. PV-Batterie-Energiespeichersysteme (PV-BESS) sind Schlüsseltechnologien, um Stromnetze als kritische Infrastruktur stabil zu halten und Erneuerbare effizient zu nutzen. In Anbetracht begrenzter Netzressourcen und der Anforderungen an Netzstabilität, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit ist es notwendig, PV-BESS so zu gestalten und zu betreiben, dass sie sowohl den Ansprüchen der Anlagenbetreiber als auch den Bedürfnissen des Energiemarkts und des Netzbetriebs entsprechen. Hierfür sind intelligente Regelungs- und Betriebsführungssysteme sowie eine durchdachte Systemauslegung entscheidend.

Derzeit fehlt es jedoch an hochwertigen, hochaufgelösten Felddaten sowie an validierten Modellen, um das zyklische Altern von PV-BESS – abhängig von Anwendungsfall, Umgebung, Technologie und Design – korrekt vorherzusagen. Dies ist aber entscheidend für eine kosteneffiziente Instandhaltung (O&M) und einen altersangepassten, zuverlässigen Betrieb.

Das Projekt »PVStorAGE« adressiert genau diesen Forschungsbedarf und zielt darauf ab, die zuverlässige, nachhaltige Integration und Betriebsführung von PV-BESS zu sichern. Im Fokus steht die Reduzierung kritischer Belastungszustände durch optimierte Betriebsstrategien. Zudem entwickelt das Projekt eine datengetriebene Früherkennung sicherheitsrelevanter Abweichungen für eine rechtzeitige Alterungs- und Risikoerkennung. Darauf aufbauend wird ein Simulationsmodell für PV-BESS implementiert, das Performance- und Effizienzverluste prognostiziert sowie Ausfall- und Folgenabschätzungen ermöglicht.

Der Lösungsansatz wird in einem strukturierten Arbeitsprogramm in fünf Phasen umgesetzt:

1. Portfolio-Analyse: Zusammenführung und Strukturierung realer Betriebsdaten von PV-BESS als fundierte Datengrundlage.
2. Simulation: Entwicklung eines Modells, das die physikalischen, betrieblichen und ökonomischen Wechselwirkungen in verschiedenen Betriebs- und Anwendungsmodi von PV-BESS abbildet.
3. Felddaten-Diagnostik: Analyse von Betriebs- und Fehlerzuständen auf Basis der Monitoringdaten zur Identifikation sicherheitsrelevanter Abweichungen.
4. Daten-/Modell-Kopplung & Optimierung: Ableitung kritischer Effekte und Wechselwirkungen sowie Identifikation von Optimierungspotenzialen für Ertrag, Effizienz und Systemzustand.
5. Best-Practice & Transfer: Aufbereitung praxisnaher Use-Cases für eine nachhaltige Betriebsführung sowie Bereitstellung von Informationsformaten zur Stärkung der Akzeptanz in Industrie und Gesellschaft.