Wie die nutzbare Energie von TWAICE die Systemverfügbarkeit transparenter macht

Die Verbesserung der Verfügbarkeit hat direkte finanzielle Vorteile. Eine Analyse von Modo Energy aus dem Jahr 2023 zeigt, dass eine zusätzliche Steigerung der Verfügbarkeit um 1 % auf den Märkten des Vereinigten Königreichs und des ERCOT zusätzliche 2 000 $/MW/Jahr einbringen kann. "Wenn wir sehen, dass die Einnahmen sinken, schauen wir als erstes auf die Verfügbarkeit", fasst ein Asset Manager eines US-amerikanischen IPP zusammen.

Die bloße Kenntnis der Verfügbarkeit des Systems gibt jedoch keinen Aufschluss darüber, wie es verbessert werden kann.

Die Herausforderung: Verfügbarkeit ist eine Black Box

Es gibt viele verschiedene Definitionen der Verfügbarkeit von Energiespeichersystemen. Eine häufig verwendete Definition basiert auf dem Energiedurchsatz der Systemkomponenten über einen bestimmten Zeitraum. Die Logik ist einfach:

• Betriebliche Komponenten, die Energie beitragen, werden als "verfügbar" gezählt.
• Nicht betriebsbereite Komponenten, die keinen nennenswerten Energiedurchsatz aufweisen, werden als "nicht verfügbar" eingestuft.

Diese Definition wird weithin verwendet, auch von der American Clean Power Association, weil sie einfach zu verstehen, leicht zu vermitteln und für die Vertragserfüllung nützlich ist.

Es wird jedoch nicht erklärt, warum die Verfügbarkeit niedrig ist oder welche spezifischen Probleme die Systemleistung beeinträchtigen. Beispielsweise könnte ein Batteriemodul mit Zellunausgewogenheitsproblemen technisch verfügbar sein, aber es kann nicht so viel Energie entladen, wie es sollte.

Der TWAICE-Ansatz: Unterscheidung von "Systemverfügbarkeit" und "nutzbarer Energie"

Anstatt zu versuchen, eine einzige Verfügbarkeitskennzahl zu definieren, die sowohl den Betriebsstatus als auch die Leistung erfasst, trennen wir bei TWAICE diese Konzepte in zwei verschiedene KPIs:

1. Systemverfügbarkeit

2. Nutzbare Energie

Indem wir diese beiden KPIs getrennt halten, sorgen wir für Klarheit und vermeiden die Einschränkungen, die entstehen, wenn man versucht, die vertragliche Verfügbarkeit mit den Leistungskennzahlen zu vermischen.

Systemverfügbarkeit: Eine wichtige Kennzahl für Gewährleistungen und Garantien

Die Systemverfügbarkeit wird in erster Linie im Zusammenhang mit Gewährleistungen und vertraglichen Garantien verwendet. Sie wird in Prozentpunkten (%) oder Megawattstunden (MWh) ausgedrückt und auf Systemebene bewertet. Die Schlüsselfrage, die sie beantwortet, lautet:

"Erfüllt das System die in den Garantieverträgen festgelegten Anforderungen?"

In diesem Fall definieren wir die Systemverfügbarkeit nach dem oben beschriebenen Industriestandard, wobei wir eine binäre Klassifizierung auf Komponentenebene (z. B. String- oder Rack-Ebene) verwenden.

• Eine Komponente gilt als betriebsbereit (d. h. verfügbar), wenn sie zum Energiedurchsatz des Systems beiträgt.
• Eine Komponente gilt als nicht betriebsbereit (d. h. nicht verfügbar), wenn sie nicht zum Energiedurchsatz des Systems beiträgt, gleichgültig aus welchem Grund.

Dieser vereinfachte Ansatz bietet einen klaren Überblick über den Betriebszustand eines Systems. Durch die Aggregation der Verfügbarkeit von der Komponentenebene zur Systemebene wird eine strukturierte und standardisierte Bewertung gewährleistet.

Die Systemverfügbarkeit kann im TWAICE Warranty Tracker eingesehen werden, so dass Anlagenbesitzer und -betreiber erkennen können, ob ihr System innerhalb der Grenzen der Leistungsgarantien arbeitet.

Nutzbare Energie: Eine leistungs- und einkommensabhängige Metrik

Während sich die Systemverfügbarkeit auf die Einhaltung von Verträgen konzentriert, ist die nutzbare Energie entscheidend für die Leistungsoptimierung und die Umsatzgenerierung. Die nutzbare Energie wird in Prozentpunkten (%) und Megawattstunden (MWh) ausgedrückt und auf mehreren Ebenen bewertet, einschließlich der System-, Knoten- und Strangebene.

Die wichtigste Frage, die sie beantwortet, lautet:

"Wie viele MWh kann mein System heute liefern?"

Die nutzbare Energie ist sehr dynamisch und wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Sie spiegelt wider, wie viel Energie aktiv aus dem System geladen oder entladen werden kann und wie viel Energie rückgewinnbar ist.

Faktoren, die die nutzbare Energie beeinflussen

Die nutzbare Energie wird von mehreren Schlüsselfaktoren beeinflusst, von denen einige aktiv gesteuert werden können, um verlorene Energie zurückzugewinnen:

• Schwache Zellen können die Leistung aufgrund von Herstellungsunterschieden, Defekten oder anormaler Degradation einschränken. Die Identifizierung und Behebung schwacher Zellen kann die Energie wiederherstellen.
• Ungleichgewichte im System treten auf, wenn der Ladezustand (SoC) der einzelnen Komponenten stark variiert. Da einzelne, stark unausgewogene Komponenten die Gesamtleistung des Systems einschränken können, kann die Beseitigung von Ungleichgewichten zur Energierückgewinnung beitragen.
• Nicht funktionsfähige Komponenten verringern die nutzbare Energie. Wenn Strings oder Racks ausgefallen sind, kann deren Wiederherstellung die nutzbare Energie sofort verbessern.
• Durch die Alterung nimmt die Energiekapazität mit der Zeit ab. Dieser Verlust ist unwiederbringlich und resultiert aus der unvermeidlichen Degradation der Batteriezellen.

Rückgewinnbare Energie

Die rückgewinnbare Energie ist die Energie, die durch Abhilfemaßnahmen zurückgewonnen werden kann. Dies beinhaltet:

• Offline-Komponenten, die wieder angeschlossen oder ersetzt werden können
• Ungleichgewichte, die durch ein besseres Batteriemanagement korrigiert werden können
• Leistungsschwache, schwache Zellen, die möglicherweise ersetzt werden müssen

Durch die Unterscheidung zwischen wiederherstellbaren Verlusten und dauerhaften Verlusten erhalten Anlagenbesitzer ein viel klareres Bild davon, welche Maßnahmen die Systemleistung direkt verbessern werden. 

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Die wichtigsten Erkenntnisse: Warum diese Unterscheidung wichtig ist

• Die Systemverfügbarkeit ist in erster Linie eine vertragliche Kennzahl, die sicherstellt, dass das System seinen vertraglichen Verpflichtungen nachkommt.
• Nutzbare Energie ist eine Leistungs- und Umsatzkennzahl, die sich darauf konzentriert, wie viel Energie genutzt werden kann.
• Wiederherstellbare Energie kann wiedergewonnen werden, indem nicht funktionierende Komponenten repariert, Ungleichgewichte beseitigt und schwache Zellen behandelt werden.
• Der altersbedingte Energieverlust ist unumkehrbar, aber sein Verständnis hilft bei der langfristigen Planung von Anlagen, z. B. bei Erweiterungsstrategien.

Die Verfügbarkeit ist zwar für vertragliche Definitionen nützlich, kann aber eine Blackbox sein - sie sagt Ihnen, was falsch läuft, aber nicht warum. Nutzbare Energie und rückgewinnbare Energie bringen Transparenz in die Ursachen für unzureichende Leistung. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Verwendung von nutzbarer und rückgewinnbarer Energie. 

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