KV-BATT-Tech

Leistungsstarke HV-Batteriespeicher als Grundpfeiler der Energiewende

Hintergrund

Batterie-Energie-Speicher-Systeme (BESS) werden überall dort benötigt, wo in elektrischen Energiesystemen ein momentanes Ungleichgewicht zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Leistung besteht. Sie speichern beispielsweise überschüssigen Strom aus Windparks oder Photovoltaikanlagen und geben ihn genau dann ab, wenn er benötigt wird. In Kombination mit Gas- oder Dampfturbinen bilden BESS hybride Kraftwerke, die den Verbrauch von fossilen Energieträgern reduzieren, indem sie temporär Energie aus dem Batteriespeicher bereitstellen. Somit tragen die Speicher bereits heute zur Stabilisierung der Netzfrequenz bei, optimieren Energieerzeugung sowie -verbrauch, und schützen als Notstromaggregate vor Ausfällen. In mobilen Anwendungen, beispielweise in Zügen oder Schiffen, kommen BESS zudem zunehmend autark oder in Kombination mit anderen Energiequellen im Antrieb zum Einsatz.

BESS bestehen meist aus mehreren zehntausend Batteriezellen, die über drei Integrationsebenen zusammengeschaltet sind. Dieser Aufbau und bestehende Normen bringen zwei Herausforderungen mit sich: Zum einen ist die Gesamtspannung der Systeme (meist weniger als 1.000 Volt) im Vergleich zu den großen gespeicherten Energiemengen (1 bis 2 Megawattstunden) gering, was hohe Stromleitungsverluste zur Folge hat. Zum anderen ist das System aufgrund der Vielzahl der verwendeten Einzelzellen fehleranfällig und erfordert einen entsprechenden Wartungsaufwand.

Projekt

Ziel ist es, die Nachteile aktueller BESS durch den Einsatz einer neu entwickelten Technologie auszugleichen. Der so entstehende Hochspannungsbatteriespeicher verfügt über eine Systemspannung von 5.000 Volt, ist im Aufbau besonders kompakt und lässt sich mithilfe eines intelligenten Wartungskonzepts laufend kontrollieren. Als Teil eines hybriden Kraftwerks und im Zusammenspiel mit einer Gasturbine ermöglicht ein solcher Speicher zum Beispiel eine sofortige Netzeinspeisung beim Kaltstart von Turbinen und reduziert die zyklischen Belastungen von Turbosatz-Komponenten. Dank reduzierter Wartungsintervalle und höherer Effizienz leistet KV-Batt einen wesentlichen Beitrag zur CO2-Einsparung und optimiert die Betriebskosten.

Ziele

höhere Flexibilität und Zuverlässigkeit bei der Energieerzeugung mit konventionellen und Wasserstoff betriebenen Turbosätzen
verbesserte CO2-Bilanz von Schiffen und Zügen dank einer ökologisch und ökonomisch bedarfsorientierten Stromversorgung mit hoher Verfügbarkeit und Leistungsdichte
Erschließung weiterer Nutzungsszenarien und Märkte für Batteriespeicher

Partner und
Zuständigkeitsbereiche

Siemens Energy AG, Mülheim an der Ruhr:
Automatisierungstechnik, Digitalisierung, Effizienzoptimierung, Systemintegration, Steuerung
Labor für Hochspannungstechnik und Labor für Regenerative Energien der FH Dortmund:
Batterietechnologie, Hochspannungstechnik, Isolations- und Feldsteuerungskonzeption, Zelltechnologie
WEISSGERBER Engineering, Dortmund:
Batteriemanagement, Datenverarbeitung, Diagnosetechnik, Sensortechnik

Projektzeitraum

Start: März 2010
Dauer: Das Projekt umfasst einen Zeitraum von zwei Jahren. Im Fokus stehen die Entwicklung und Erprobung der Technologie und ihrer Komponenten. Geplant ist ein Anschlussprojekt, in dem ein Prototyp unter Realbedingungen getestet werden soll.

Die Zukunft ist vielseitig:
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