PIONEER – Airport Sustainability Second Life Battery Storage

Das Projekt PIONEER zielt darauf ab, den internationalen »Leonardo da Vinci-Flughafen« in Rom Fiumicino auf seinem Weg zum Netto-Null Emissionsflughafen zu unterstützen. Geplant ist hierzu u.a. eine 30 MWp Photovoltaikanlage, die durch einen 2nd Life Energiespeicher, bestehend aus gebrauchten Fahrzeugbatterien, mit einer Gesamtleistung von 5 MW und einer Kapazität von 10 MWh ergänzt wird. Dieses Batteriesystem soll tagsüber die überschüssige PV-Energie einspeichern und zur Deckung des abendlichen Spitzenbedarfs wieder bereitstellen sowie zusätzlich Netzdienstleistungen erbringen. Zu den Hauptzielen des Projektes gehören die Entwicklung und der Aufbau eines mobilen Testcontainers zur Charakterisierung und Qualifizierung von Batteriesystemen sowie die Integration von 2nd Life Batterien mehrerer Autohersteller mit inhomogenen Schlüsseleigenschaften in ein sicheres und zuverlässiges Stromversorgungssystem.

Es wird geschätzt, dass bis 2025 29 GWh gebrauchte Elektrofahrzeugbatterien mit einer Restkapazität von etwa 70-80 % verfügbar sein werden. Diesen Batterien ein zweites Leben durch ihre Kombination mit erneuerbaren Energiequellen zu geben, leistet einen Beitrag zur weiteren Netzintegration der fluktuierenden Stromerzeugung aus PV und Wind und verbessert gleichzeitig ihren CO2-Fußabdruck durch eine verlängerte Nutzungsphase. Im Rahmen des Projektes PIONEER wird exemplarisch ein gewerblicher Anwendungsfall für 2nd-Life-Batterien in Kombination mit einer 30 MWp PV-Anlage zur Stromversorgung des internationalen Flughafens »Leonardo da Vinci« in Rom Fiumicino demonstriert. Der Energiespeicher mit einer Nennleistung von 5 MW und einer Kapazität von 10 MWh wird aus gebrauchten Fahrzeugbatterien von verschiedenen Fahrzeugherstellern konzipiert, gebaut, in Betrieb genommen und betrieben. Dies hat den Vorteil, dass das Beschaffungsrisiko reduziert und gleichzeitig die Modularität des Systems erhöht wird.

Die Integration von 2nd Life Batterien verschiedener OEMs in eine gemeinsame Stromversorgung und ihre effektive Anwendung zur Zwischenspeicherung von PV-Strom sowie zur Erbringung von Netzdienstleistungen erfordert möglichst präzise Informationen über den Zustand und die erwartbare Lebensdauer der Batterien sowie eine effiziente technische Steuerung von Speichereinheiten mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie Spannung, Kapazität, Leistungsfähigkeit, verwendete Zellchemie und vor allem Alterungsgrad.

Zur Charakterisierung und Qualifizierung der unterschiedlichen gebrauchten Fahrzeugbatterien wird daher ein mobiler Testcontainer mit effizienten Prüfalgorithmen entwickelt und aufgebaut, um direkt vor Ort die Eignung der Batterien für den 2nd Life Einsatz zu evaluieren, bevor sie in das Speichersystem integriert werden.

Intelligente Betriebsführungsstrategien maximieren dann die Leistung und den Ertrag der Batterien. Durch fortschrittliche Techniken des maschinellen Lernens wird der Energiebedarf des Flughafens ermittelt und der Speicher automatisch zu optimalen Zeiten be- und entladen, um eine höchstmögliche finanzielle Rendite unter Berücksichtigung der Batteriealterung zu erzielen.

Die durch das Projekt gewonnenen Erkenntnisse unterstützen die Etablierung von sinnvollen Geschäfts- und Betreibermodellen für gebrachte Fahrzeugbatterien in 2nd-Life-Anwendungen. Auf der technischen Seite umfasst dies insbesondere die Beschreibung der technischen Ausrüstung sowie der Charakterisierungs- und Qualifizierungsverfahren, die effizient den aktuellen Zustand der Batterien bestimmen sowie eine Abschätzung ihrer noch verfügbaren Lebensdauer ermöglichen, bevor sie in Speichersysteme integriert werden.

Die erfolgreiche Einführung von stationären Batteriespeichern in Kombination mit Energiemanagementsystemen ist der Schlüssel für sehr hohe Anteile an fluktuierenden erneuerbaren Energien in der zukünftigen Stromversorgung. Am Bespiel des Flughafens Rom wird mit dem geplanten 2nd-Life-Batteriespeicher in Kombination mit einer PV-Anlage der Weg in Richtung des Ziels Netto-Null-Emission in der lokalen Stromversorgung aufgezeigt. Darüber hinaus wird dieser Energiespeicher auch für Netzdienstleistungen genutzt werden. Die Umstellung auf Solarenergie wird Strom ersetzen, der derzeit von einem erdgasbetriebenen KWK-Kraftwerk erzeugt wird. Somit werden in den ersten zehn Betriebsjahren mehr als 16.000 t CO2 absolute Netto-THT-Emission vermieden.