Entladetiefe (DoD) und Auswirkungen auf die Lebensdauer des Akkus
10. 4. 2025
Jede wiederaufladbare Batterie hat eine Nennkapazität, die die maximal gespeicherte Energiemenge darstellt, d. h. 100 %. Diese Kapazität kann jedoch nicht vollständig genutzt werden.
Sowohl an der oberen (100 %) als auch an der unteren (0 %) Kapazitätsgrenze treten kritische Punkte auf, die zur Zerstörung der Batteriezellen führen können. Dieses Phänomen umfasst die Dendritenbildung (Kurzschluss zwischen Anode und Kathode) oder eine beschleunigte Batteriealterung.
Was ist die Entladetiefe (Depth of Discharge, DoD) einer Batterie?
Die Entladetiefe (DoD) bezieht sich auf den Prozentsatz der Batteriekapazität, der im Verhältnis zur Gesamtnennkapazität entladen wird. Beispielsweise bedeutet eine Entladetiefe von 80 %, dass die Batterie zu 80 % ihrer Gesamtkapazität entladen wurde und die verbleibenden 20 % die Reserve darstellen.
Um die Lebensdauer der Batterie zu maximieren, ist es wichtig, nicht nur die maximalen Lade- und Entladeströme (C), sondern auch den DoD-Wert zu überwachen. Ein höherer DoD bedeutet eine höhere Auslastung der Batteriekapazität, beschleunigt aber auch die Verschlechterung der Batterie.
Auswirkungen des DoD auf die Lebensdauer der Batterie
Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der DoD, desto länger die Lebensdauer der Batterie. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Batteriezellen weniger extremen Bedingungen ausgesetzt sind, die das Risiko einer Verschlechterung erhöhen.
Lebensdauer von Batterien bei unterschiedlichen DoD-Werten:
- DoD 50 %: Die längste Lebensdauer, geeignet für Anwendungen mit langfristigem Horizont, bei denen Stabilität Priorität hat.
- DoD 80 %: Ein Kompromiss zwischen Kapazitätsauslastung und Lebensdauer, ideal für die meisten Standardanwendungen.
- DoD 95 %: Maximale Kapazitätsauslastung, aber deutlich verkürzte Lebensdauer. Wird für Anwendungen verwendet, bei denen eine hohe Kapazität entscheidend ist, bei denen jedoch eine schnellere Degradation zu erwarten ist.
Beispiele für DoD in der Praxis
- Häusliche Batteriesysteme: Ein DoD von etwa 80 % wird empfohlen, um Kapazität und Lebensdauer auszugleichen.
- Industrielle Systeme: Ein DoD von 90 % eignet sich für Anwendungen mit einem höheren Bedarf an verfügbarer Energie.
- Gewerbliche Systeme: Einige Kunden entscheiden sich für einen DoD von bis zu 95 %, was jedoch Systeme und Überwachung von besserer Qualität erfordert.
Optimaler DoD-Wert
Der gängigste Kompromiss zwischen Lebensdauer und verfügbarer Kapazität ist eine Entladetiefe zwischen 80 % und 90 %. Bei einer 1-MWh-Batterie bedeutet dies beispielsweise eine realistische nutzbare Kapazität von 800–900 kWh. Dieser Wert bietet einen ausreichend großen Puffer zum Schutz der Batteriezellen und gewährleistet gleichzeitig eine angemessene nutzbare Kapazität.
Für Systeme, die für SVR-Anwendungen (Short Voltage Response) ausgelegt sind, benötigen einige Kunden DoD-Einstellungen von bis zu 95 %. Dieser Ansatz ist jedoch riskant, da er einen geringeren Puffer von nur 2,5 % lässt. Dies kann zu einer schnelleren Verschlechterung und einem schnelleren Verfall des SoH-Werts (State of Health) führen.
Die Einstellung der Entladetiefe (DoD) ist ein entscheidender Faktor für die Maximierung der Batterielebensdauer. Ein zu hoher DoD-Wert kann die Lebensdauer der Batterie verkürzen, während ein zu niedriger Wert die nutzbare Kapazität verringert. Der Schlüssel liegt darin, den optimalen Wert zu finden, der ein Gleichgewicht zwischen Kapazität und langfristiger Nachhaltigkeit herstellt. Es ist wichtig, die Besonderheiten der Anwendung zu berücksichtigen und die Qualität des Batteriespeichers zu bevorzugen.