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News | 20.9.2016
Netzstabilisierung

Forschen am Batteriegroßspeicher

Die verwendeten Blei-Säure-Batterien sind aufgrund des Kupfergitters der negativen Elektrode besonders leistungsstark. Ein ökologischer Vorteil der Technologie ist eine Recyclingquote von mehr als 99 Prozent.
© Dr. Franz Meyer, forschung-energiespeicher.in
Die Projektpartner drückten gemeinsam den symbolischen Startknopf für den Batteriegroßspeicher M5BAT. Von links nach rechts: Prof. Ernst Schmachenberg Rektor der RWTH Aachen, Volker Wachenfeld (SMA), Dr. Rainer Busar (Exide), Prof. Dirk Uwe Sauer (PGS), Eckhardt Rümmler (Uniper), Prof. Rik W. De Doncker
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Lithium-Ionen-Akkus übernehmen die kurzfristige Leistungsspeicherung.
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Bei M5BAT eingesetzte Batterietypen.
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Mittelspannungstransformatoren verbinden den Batteriespeicher mit dem Netz.
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Das Umspannwerk befindet sich unmittelbar neben dem Batteriespeicher.
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Sicherheit wird groß geschrieben: Zum Schutz der Lithium-Ionen-Akkus werden bei einem Brand die Batterieräume mit Argon geflutet.
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Am 9. September 2016  ging in Aachen der der modulare Batteriegroßspeicher M5BAT in Betrieb. Er ist mit einer Leistung von fünf Megawatt und einer Speicherkapazität von fünf Megawattstunden der größte Batteriespeicher in der Forschung. Wissenschaftler der RWTH Aachen erproben gemeinsam mit Industriepartnern das Zusammenspiel fünf unterschiedlicher Batterietypen und entwickeln im realen Netzbetrieb Geschäftsmodelle für dezentrale Speicher.

Ein ehemaliges Bürogebäude auf dem Gelände der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) in Aachen dient seit dem Anfang September 2016 als riesige Batterie. Durch die unmittelbare Nähe zu einem Umspannwerk und den Forschungseinrichtungen der RWTH Aachen bietet es einen idealen Standort für den „Modularen multi-Megawatt multi-Technologie Mittelspannungsbatteriespeicher”- kurz M5BAT. Leistung und Kapazität der Anlage entsprechen in etwa dem Stromverbrauch von 10.000 Haushalten für rund eine Stunde.

Batterie-Technologien ergänzen sich

Die Forscher untersuchen für die kurzfristige Leistungsspeicherung drei unterschiedliche Lithium‐Ionen‐Technologien. Diese werden ergänzt durch zwei Bleibatterie-Typen für kurze bis mittlere Entladezeiten. Erprobt wird zum einen die OCSM-Technologie, die aufgrund eines Kupfergitters der negativen Elektrode besondere Hochstromeigenschaften aufweist, zum anderen die VRL-Gel-Technologie, die für hohe zyklische Belastungen optimiert ist und keine Wartung benötigt. Aus dem Vergleich dieser Batterietypen erwarten die Wissenschaftler wichtige Erkenntnisse über Reaktionszeit und Stabilität. Auch das thermische Verhalten der Batterien wird analysiert, um die Klimatisierung der Energiespeicher zu optimieren und den Energieverbrauch so zusätzlich zu senken. Der hybride Betrieb kann zudem Synergien nutzbar machen. Die Forscher untersuchen, bei welcher Betriebsweise die Gesamtbetriebskosten minimiert und die Lebensdauer der Anlage maximiert wird.

Professor Dirk Uwe Sauer vom Institute for Power Generation and Storage Systems (PGS) der RWTH Aachen erläuterte auf der Feier zur Inbetriebnahme der Anlage: „In sechs Strängen mit unterschiedlichen Lithium-Ionen-Batterietechnologien und vier unterschiedlichen Bleibatteriesträngen werden mehr als 25.000 Batteriezellen vom ersten Tag an intensiv und individuell überwacht. Daraus werden wir wertvolle Information zur Alterung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer gewinnen können. Gleichzeitig wollen wir mit einem intelligenten Batteriemanagement demonstrieren, wie der Gesamtbetrieb durch ein Hybridsystem mit verschiedenen Technologien optimiert betrieben werden kann.“

„Mit M5BAT testen wir die Nutzungsmöglichkeiten einer Kombination unterschiedlicher Batterietechnologien im realen Netz und am Markt. Der Speicher ist bereits heute in Unipers operativen Handelsgeschäft eingebunden und wird kurzfristig wichtige Erkenntnisse zur Entwicklung von Geschäftsmodellen auf Basis dezentraler Speicher liefern. Für das Gelingen der Energiewende sind Energiespeicher ein wichtiger Baustein. Sie tragen zu einer höheren Flexibilität der Energiesysteme und zur Systemstabilität bei”, erklärt Eckhardt Rümmler, verantwortlich für das operative Geschäft und für neue Technologien bei Uniper.

Leistungselektronik verbindet mit dem Stromnetz

Für die Verbindung der Batterien zum Mittelspannungsnetz sorgen Wechselrichter-Systeme, die über Mittelspannungstransformatoren netzkonformen Wechselstrom in das Umspannwerk einspeisen beziehungsweise die Batterien aus dem Stromnetz laden. Die Wechselrichter-Systeme sind dafür konzipiert, unterschiedliche Netzsystemdienstleistungen zu erbringen und erreichen einen Spitzenwirkungsgrad von 98,6 Prozent. Sie sind mit Leistungsreserven dimensioniert. Für die unterschiedlichen Batteriestränge können identische Wechselrichter verwendet werden. Dies senkt die Kosten und die Netzanbindung ist flexibel und skalierbar.

Vollautomatisch und ferngesteuert

Der Batteriegroßspeicher läuft im vollautomatischen Betrieb und wird von Düsseldorf aus fernüberwacht und für den Energiehandel ferngesteuert. Die modulare Anlage wird für den Regelenergiemarkt zertifiziert; Uniper kann also die gespeicherte Energie am Strommarkt verkaufen. Verschiedene Betriebsstrategien werden auf ihr wirtschaftliches Ergebnis bei unterschiedlichen Einsatzzwecken getestet.

Aktuell erscheint ein Engagement auf dem Primärregelmarkt attraktiv. Hier gleicht der Speicher kurzfristige Schwankungen aus, um die Netzfrequenz stabil zu halten. Der Batteriespeicher soll aber auch zu Forschungszwecken andere Systemdienstleistungen in verschiedenen Märkten zur Verfügung stellen.

Weitere Informationen zum Projekt gibt es auf der Projektvisitenkarte.

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

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