Safe- and sustainability-by-design approaches for energy storage systems in a green and circular economy

Stationärer Energiespeichersysteme (ESS) spielen eine wesentliche Rolle in der Energiewende weshalb die Sicherheit und Nachhaltigkeit dieser ESS immer mehr in den Vordergrund rückt. In den vergangenen Jahren wurden Lithium-Ionen-Batterien, Durchflussbatteriesysteme und Kombinationen davon installiert. Obwohl es einige Fortschritte bei der Entwicklung sicherer und nachhaltiger ESS gibt, sind die Umweltverträglichkeit und die sozialen Auswirkungen noch immer ein wenig erforschtes Thema. Daher ist ein Zeil vom Forschungsprojekt SuESS den Safe- and Sustainable-by-Design (SSbD)-Ansatz auf ausgewählte ESS umzusetzen, der den gesamten Lebenszyklus unter Verwendung von Lebenszyklusanalysen (LCA). Der Schwerpunkt liegt dabei auf Flussbatterien (z.B. auf Vanadium- oder Vanillebasis) und Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich möglicher Ersatzstoffe (z.B. Natrium-Ionen-Batterien) mit einer Speicherkapazität von >80 kWh. Es wird eine LCA und eine soziale LCA durchgeführt, um ökologische und soziale Hotspots zu identifizieren.ie Ergebnisse werden verglichen und die Vor- und Nachteile der verschiedenen ESS aufgezeigt. Auf der Grundlage der (sozialen) LCA-Ergebnisse wird das SSbD-Konzept umgesetzt, welches auch eine Analyse von Gesundheits- und Sicherheitsaspekte am Arbeitsplatz beinhaltet. In den Fällen, in denen keine ausreichenden Informationen zur Öko- und Humantoxizität gefunden werden können, werden toxikologische Tests von Batteriematerialien und -verbindungen mit Modellorganismen (z. B. Daphnien) durchgeführt und diese Daten verarbeitet und der LCI hinzugefügt. Das Lebenszyklusmanagement verschiedener ESS kann einen großen Einfluss auf die Nachhaltigkeit haben. Daher werden reale Daten eines in Betrieb befindlichen ESS und Daten zum End-of-Life-Management gesammelt und mithilfe von Wahrscheinlichkeitssimulationen analysiert. Dies ermöglicht die Analyse von Zyklenstabilität, Kapazitätsabfall, Selbstentladung sowie von Wartungskosten des ESS. Schließlich werden auf der Grundlage der Projektergebnisse Leitlinien für die Bewertung von Risiken, Nachhaltigkeit und Kreislauffähigkeit abgeleitet. Damit soll eine Entscheidungsgrundlage für Green-Deal-Investitionen von ESS geschaffen werden.