Batterie-Energiespeicher: EDAG optimiert die Produktion

Mit dem wachsenden Anteil der „Erneuerbaren“ im Energiemix ist die Nachfrage im Bereich der Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) rasant gestiegen. Gleichzeitig sind die Preise für Rohstoffe rapide gesunken. Diese Entwicklungen eröffnen Energieversorgern, Netzbetreibern, Industrie-Unternehmen und Projektierern lukrative Geschäftsmodelle und Möglichkeiten zur Optimierung und Monetarisierung ihrer Energieflüsse. Vor allem für industrielle Verbraucher ergeben sich Chancen zur Glättung von Lastspitzen und damit zur Kostensenkung durch effizientere Energienutzung. BESS entwickeln sich derzeit vom Nischenprodukt zur Schlüsseltechnologie für die Zukunft der Energieversorgung. Flexibilität, Skalierbarkeit und die kontinuierliche Optimierung der Produktionstechnologien spielen dabei eine zentrale Rolle.

BESS-Bedarf steigt über Prognosen hinaus

Die schwankende Verfügbarkeit von Energie aus erneuerbaren Quellen stellt das Stromnetz vor große Herausforderungen. Wind- und Solarenergie sind wetter- und tageszeitabhängig, was zu unregelmäßiger Energieproduktion führt. Um einen kontinuierlichen Energiefluss, Netzstabilität und eine 24/7-Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Quellen zu gewährleisten, sind Speicherlösungen notwendig. Zahlreiche Studien prognostizieren für die kommenden Jahre ein dynamisches Wachstum des Speichervolumens. Einer Studie von „Frontier Economics“ zufolge könnte sich die Kapazität von Großbatteriespeichern in Deutschland bis zum Jahr 2030 mehr als verzehnfachen. Analysten rechnen mit einem Anstieg auf 15 Gigawatt Gesamtleistung. Der Netzentwicklungsplan (NEP) der Bundesnetzagentur geht bis 2045 von einer installierten BESS-Kapazität in Höhe von 36 Gigawatt Gesamtleistung aus. Dem steht ein regelrechter Boom an Anschlussanfragen gegenüber. Auch wenn nicht alle dieser beantragten Projekte realisiert werden, dürften die bisherigen Prognosen übertroffen werden. Diese Zahlen verdeutlichen die Dringlichkeit des Ausbaus von Batterie-Energiespeicherkapazitäten.

Marktentwicklung BEES (Quelle: EDAG PS in Anlehnung an Montel, battery-charts, Netzentwicklungsplan 2025/2037, Frontier Economics)

Sinkende Preise verändern den Markt

Die Batterieproduktionskosten sind innerhalb eines einzigen Jahres massiv gesunken. Diese Entwicklung lässt sich auf mehrere Faktoren zurückführen. Zum einen sind die Preise, insbesondere für Rohstoffe, um beachtliche 40 Prozent gefallen. So sank beispielsweise der Lithiumpreis innerhalb von zwölf Monaten von mehr als 75.000 US-Dollar auf 12.325 US-Dollar pro Tonne. Der Trend zu günstigeren Rohstoffen begünstigt die Entwicklung kosteneffizienter Zellchemien. Zum anderen führten erhöhte Produktionskapazitäten zu einem Überangebot von Batterien, vor allem in China. Mit dem steigenden Angebot und einer gleichbleibenden oder in manchen Märkten sogar rückläufigen Nachfrage fielen die Preise. Auch verbesserte Fertigungsmethoden und Fortschritte in der Batterietechnologie tragen zum Preisverfall bei. Der Zugang zu günstigeren Batteriezellen eröffnet den Marktteilnehmern wirtschaftlich tragfähige Speicheroptionen.

Preisentwicklung Lithium-Ionen-Batterien bis 2030 (Quelle: EDAG PS in Anlehnung an BloombergNEF)

Produktionskapazitäten und skalierbare Fertigungsprozesse

Das rapide Wachstum des BESS-Marktes verlangt nach einer Skalierung der Produktionskapazitäten und einer Optimierung der Fertigungsabläufe. EDAG Production Solutions (EDAG PS) beispielsweise begegnet dieser Herausforderung mit innovativen Lösungen. So wurde 2023 im Rahmen eines Entwicklungsprojekts eine Konzeptstudie für ein vielseitig einsetzbares Batterie-Energiespeichersystem erstellt, die segmentübergreifend Lösungen für wettbewerbsfähige BESS und deren effiziente Produktion bietet. Die Konzeptstudie ist technologieoffen angelegt: Das entwickelte Batterie-Energiespeichersystem ist mit unterschiedlichen Zellchemien kompatibel, etwa auf Basis von Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), Lithium-Eisenphosphat (LFP) und Natrium-Ionen (Sodium-ion battery, SIB). Unterstützt werden Pouch-Zellen sowie zylindrische und prismatische Zellen. Die BESS-Konzeptstudie zeichnet sich durch eine kosteneffiziente Systemarchitektur und hohe Lade- sowie Entladeraten bei gleichzeitig hoher Zyklenfestigkeit aus. Sie ermöglicht einen sicheren Betrieb auch unter widrigen Umgebungsbedingungen und erfüllt sämtliche gängigen Industriestandards, was das System für unterschiedliche Marktanforderungen flexibel einsetzbar gestaltet.

Mögliche Konfigurationen des stationären EDAG-Speichers (Quelle: EDAG)

Blueprint einer effizienten BESS-Produktion

Blueprint einer flexiblen, skalierbaren BESS-Produktion (Quelle: EDAG PS)

Auf Basis der BESS-Konzeptstudie hat EDAG PS eine Blaupause für die Produktion von Batterie-Energiespeichersystemen entwickelt, die eine jährliche Produktionskapazität von 500 bis 3.000 Megawattstunden abbilden kann. Dies entspricht etwa 900 BESS pro Jahr. Die sichere Handhabung der Batteriekomponenten in der Hochvolumenproduktion fordert präzise Fertigungsprozesse. Reproduzierbare Produktionsschritte und die kontinuierliche Prozessüberwachung sorgen für eine hohe Prozessstabilität. Der Einsatz von Simulationsanwendungen erlaubt es, die Produktionsanlagen auf Effizienz und Flexibilität zu optimieren, und sichert die Produktion vor ihrer Inbetriebnahme ab.

Blueprint einer flexiblen, skalierbaren BESS-Produktion für 0,5 bis 3 Megawattstunden (Quelle: EDAG PS)

Erfolgsfaktoren für die Skalierung

Ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Skalierung von BESS liegt in der Automatisierungsstrategie. Höhere Automatisierungsgrade verkürzen Produktionsanlaufzeiten, senken die Betriebskosten signifikant und optimieren die Produktqualität. Durch eine flexible Produktionsinfrastruktur können Hersteller rasch auf Schwankungen in der Nachfrage reagieren und bei Bedarf die Produktionskapazität anpassen. In einem derart dynamischen Markt wie dem der BESS bitet das entscheidende Vorteile:

  • Planungssicherheit: Unternehmen erhalten frühzeitig Klarheit über wichtige Kennzahlen der Fabrik, wie Finanzbedarf, Betriebskosten, Flächenbedarf und Anlagen-Effizienz.
  • Reduzierte Projektrisiken: Beherrschbare Technologien und robuste Prozesse, wie zum Beispiel Automationslösungen im Zell-Stacking, vermindern Projektrisiken.
  • Hohe Wertschöpfung: Der Herstellungsprozess von der Batteriezelle bis hin zum fertigen Batterie-Energiespeichersystem ermöglicht eine hohe Wertschöpfung.
  • Optimierte Fertigung: Eine effiziente Fließfertigung mit einem sinnvollen Automationsgrad und beherrschbarer Produktvarianz optimiert die Produktion.

EDAG als Partner für die BESS-Produktion

„EDAG Production Solutions“ steht innerhalb der EDAG Group für 360-Grad-Produktions-Engineering und präsentiert sich dabei als Partner bei der Planung, Konstruktion, Optimierung und Implementierung von Produktionsanlagen sowie bei der damit vernetzten Produktentwicklung. Mit rund 1.300 Mitarbeitenden sowie dem Wissen und der Erfahrung aus mehr als fünf Jahrzehnten ist EDAG PS als branchenübergreifender Innovator bei der Entwicklung von Produktionsanlagen bekannt. Dabei plant und realisiert das Unternehmen flexible Produktionsanlagen für die Zukunft und übernimmt zudem Verantwortung für die Umsetzung komplexer Projekte. Im Bereich der Batterieproduktion bringt EDAG PS die Erfahrung und das Know-how aus mehr als 200 Projekten ein und fokussiert sich in der Energiebranche auf Speicherlösungen für industrielle Anwendungen. Von der Zellvorbereitung über die Modul- und Endmontage bis hin zur Betriebsprüfung entwickelt und realisiert EDAG PS Produktionsanlagen und Fabriken für BESS – mit Blick auf die Skalierbarkeit entlang der Produktreifegrade, vom Labormaßstab in die Serie.

Autor: Kai Mattusch, EDAG Production Solutions

Quelle: [1] ISEA RWTH Aachen: Battery Charts, [online], https://battery-charts.rwth-aachen.de , abgerufen am 01.12.2024;
Montel News: ÜNB verzeichnen 161 GW an Batterieanschlussfragen, [online], ttps://montelnews.com/de/news/8458570b-24b0-46c0-9fb4-e9c881de5660/unb-verzeichnen-161-gw-an-batterie-anschlussanfragen, abgerufen am 01.12.2024;
Frontier Economics (2023): Wert von Großbatteriespeichern im deutschen Stromsystem, [online], https://www.frontier-economics.com/de/de/nachrichten-einblicke/news/news-article-i20441-der-wert-von-grossbatteriespeichern-im-deutschen-stromsystem/ , abgerufen am 01.12.2024;
NEP: Netzentwicklungsplan 2037/2045 (2034), [online], https://www.netzentwicklungsplan.de/nep-aktuell/netzentwicklungsplan-20372045-2023, abgerufen 20.11.2024

[2] Handelsblatt: Energie: „Sinkende Lithium-Preise verändern den Batteriemarkt“ (24.07.2024), https://www.handelsblatt.com/unternehmen/energie/energie-sinkende-lithium-preise-veraendern-den-batteriemarkt/100052971.html), abgerufen am 20.11.2024

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