Kapazitätsverlust

Kapazitätsverlust bezeichnet die Abnahme der maximalen Leistungsfähigkeit oder Speicherkapazität eines technischen Systems. Er zeigt sich als Reduktion der verfügbaren Energiemenge, die ein System speichern oder liefern kann, sowie als verringerte Leistungsfähigkeit unter bestimmten Betriebsbedingungen. Kapazitätsverlust kann zeitlich (Kalenderalterung) und durch Nutzung (Zyklenalterung) entstehen.

Zu den typischen Anwendungsfeldern gehören elektrische Energiespeicher wie Batterien, deren nutzbare Kapazität mit jedem Lade-/Entladezyklus abnimmt, sowie mechanische oder hydraulische Anlagen, deren maximale Durchfluss, Druck oder Wirkungsgrad mit Verschleiß abnimmt. Auch in Netzplanung, Telekommunikation oder Materialprüfung spricht man von Kapazitätsverlusten.

Ursachen sind vielfältig: chemische Alterung in Batterien (z. B. SEI-Wachstum, Wechselwirkungen an Elektroden), Verschleiß und Rissbildung mechanischer Bauteile, Korrosion, Gasbildung, Temperaturbelastung, falsche Lade- bzw. Entladestrategien sowie Betriebszustände außerhalb des Designfensters. Umweltfaktoren wie Feuchte und Vibrationen können den Verlust beschleunigen.

Die Abnahme wird in Kennzahlen wie dem State of Health (SOH) oder der verbleibenden Kapazität gemessen und durch Kapazitätstests, Langzeitüberwachung sowie Nutzungsprofile bestimmt. Die Degradationsrate, oft in Prozent pro Jahr oder pro Zyklus, dient der Planung von Wartung, Ersatz oder Optimierung des Betriebs.

Gegenmaßnahmen umfassen thermische Steuerung, angepasste Lade-/Entladeprofile, Kalibrierung, Material- und Konstruktionsverbesserungen sowie vorausschauende Instandhaltung. Das Verständnis des Kapazitätsverlusts unterstützt das Design langlebiger Systeme, reduziert Betriebskosten und erhöht die Zuverlässigkeit von Speichersystemen und Anlagen.