SuESS
Safe- and sustainability-by-design approaches for energy storage systems in a green and circular economy
Stationäre Energiespeichersysteme (ESS) spielen eine wesentliche Rolle in der Energiewende weshalb die Sicherheit und Nachhaltigkeit von ESS immer mehr in den Vordergrund rückt. Insbesondere der Anstieg von erneuerbaren Energien durch Wind- und Solarparks trägt zu Instabilitäten im Stromnetz bei. Eine sich abzeichnende Strategie zur Verringerung des Risikos von Stromausfällen ist die Installation von Batteriesystemen für das netzgebundene und netzunabhängige Energiemanagement. Zudem haben Stakeholder Bedenken zur Sicherheit und Nachhaltigkeit dieser ESS z.B. hinsichtlich Importabhängigkeit kritischer Rohstoffe sowie möglicher ökologischer und sozioökonomischer Auswirkungen geäußert. Obwohl es einige Fortschritte bei der Entwicklung sicherer und nachhaltiger ESS gibt, sind die Umweltverträglichkeit und die sozialen Auswirkungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette verschiedener ESS-Technologien noch immer unzureichend erforscht.
Das Ziel des Forschungsprojekts SuESS ist es, den Safe- and Sustainable-by-Design (SSbD)-Ansatz auf ausgewählte ESS anzuwenden und somit eine Grundlage für die Vergleichbarkeit zwischen diesen zu schaffen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Flussbatterien (z.B. auf Vanadium- oder Vanillebasis) und Lithium-Ionen-Batterien mit einer Speicherkapazität von mehr als 80 kWh. Es werden eine Lebenszyklusanalyse (LCA) und eine soziale LCA durchgeführt, um ökologische und soziale Hotspots zu identifizieren, und Vor- und Nachteile der verschiedenen ESS aufzuzeigen. Dabei werden Sachbilanzen von Batteriekomponenten erhoben sowie Daten die im Konsortium und in LCA-Datenbanken wie Ecoinvent verfügbar sind, verwendet. Für die soziale LCA dienen Datenbanken wie die Social Hotspot Database und Einschätzungen von Stakeholdern als Grundlage. Auf Basis der Ergebnisse wird das SSbD-Konzept umgesetzt, welches auch eine Analyse von Gesundheits- und Sicherheitsaspekte am Arbeitsplatz beinhaltet.
Weitere Aktivitäten im Projekt umfassen toxikologische Tests von Batteriematerialien und -verbindungen sowie die Erhebung und Analyse von Daten zu einem in Betrieb befindlichen ESS und zum End-of-Life-Management für ein Lebenszyklus-Management-Modell. Das Lebenszyklus-Management verschiedener ESS kann einen großen Einfluss auf die Nachhaltigkeit haben, weshalb reale Daten eines in Betrieb befindlichen ESS und Daten zum End-of-Life-Management gesammelt und mithilfe von Wahrscheinlichkeitssimulationen analysiert werden. Dies ermöglicht einen Einblick in den Einfluss von Zyklenstabilität, Kapazitätsabfall, Selbstentladung sowie von Wartungskosten auf die Umweltwirkungen. Mittels den Projektergebnissen werden Leitlinien für die Bewertung von Risiken, Nachhaltigkeit und Kreislauffähigkeit abgeleitet. Diese Leitlinien sollen in weiterer Folge als Entscheidungsgrundlage für Green-Deal-Investitionen von ESS dienen.
Bis jetzt gibt es relativ wenige vergleichende Studien zu den ökologischen, sozialen, sozioökonomischen und sicherheitstechnischen Auswirkungen von (organischen) Flussbatterien mit etablierten Batterietypen wie Li-Ionen oder Vanadiumoxid. Vor allem sozialen Risiken, die mit den verschiedenen ESS verbunden sind, werden bisher kaum behandelt. Der interdisziplinäre Ansatz von SuESS zur Bewertung von Toxikologie, Sozialen- und Umweltauswirkungen, Materialkritikalität, technischen Leistungsparametern und die Kontextualisierung mit SSbD ermöglicht daher einen wertvollen Beitrag zur Entwicklung eines standardisierten Ansatzes zur vergleichenden Bewertung von (neuen) sicheren und nachhaltigen ESS.
Das Projekt wird gemeinsam mit der Universität für Bodenkultur, BioNanoNet, der Ecolyte GmbH und BioBide durchgeführt.
Ihr Ansprechpartner:
Claudia Mair-Bauernfeind, PhD
+43 316 380 - 7346
Claudia.mair(at)uni-graz.at
Unser Projektteam:
- Claudia Mair-Bauernfeind - Uni Graz
- Julia Wenger - Uni Graz
- Tobias Stern - Uni Graz
- Sarah Wünscher - Uni Graz
- Michael Mayer - Uni Graz
- Florian Part - BOKU
- Aleksander Jandric - BOKU
- Anna Spindlegger - BOKU
- Andreas Falk - BioNanoNet
- Clemens Wolf - BioNanoNet
- Susanne Resch - BioNanoNet
- Christina Pfeifer - BioNanoNet
- Arantza Muriana - Biobide
- Andrea Weiner - Biobide
- Andoni Cruz - Biobide
- Stefan Spirk - Ecolyte
- Georg Rudelstorfer - Ecolyte
- Stefan Pachmajer - Ecolyte
- Dominik Wickenhauser - Ecolyte