Die zunehmende Einspeisung fluktuierender erneuerbarer Energien in das deutsche Stromnetz stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen. Da Versorgungssicherheit und Netzstabilität jederzeit gegeben sein soll, müssen Investitionsentscheidungen bezüglich des Netzausbaus getroffen werden. Eine offene Frage ist dabei, ob die Integration von Großbatterien in das Stromnetz ein entscheidendes Werkzeug in diesem Prozess ist und den Ausbau der Erneuerbaren deutlich erleichtern kann. Im Projekt SmartPowerFlow soll erstmalig der Netzbetrieb unter Einbeziehung von Redox-Flow-Batterien und speziell hierfür entwickelter Leistungselektronik zur kostenoptimierten Integration von erneuerbaren Energien in einem hierfür besonders geeigneten Verteilnetz in Bayerisch-Schwaben demonstriert werden. Projektpartner bei dem für drei Jahre angelegten Projekt sind das Reiner Lemoine Institut, SMA Solar Technology, LEW Verteilnetz GmbH und Younicos.

Im Rahmen des SmartPowerFlow-Projektes wurd erstmals eine Redox-Flow-Großbatterie – die sogenannte CellCube FB200-400 DC – von Gildemeister energy solutions zur Entlastung eines Verteilnetzes mit einem hohen Anteil an erneuerbarer Energieeinspeisung in das Stromnetz eines deutschen Netzbetreibers integriert. Ziel ist es hierbei, zu quantifizieren inwieweit notwendige Netzausbaumaßnahmen zur Erhöhung der Aufnahmefähigkeit des Netzgebietes für erneuerbare Energien, durch die Batterieintegration, vermieden werden können. Darüber hinaus wird untersucht inwieweit der Spagat zwischen wirtschaftlichem und netzstützendem Betrieb möglich ist. Installiert ist der Speicher in der Marktgemeinde Tussenhausen im Landkreis Unterallgäu.

Kernziele des Projektes ist die technische und wirtschaftliche Analyse und Optimierung von Netzerweiterungen und lokalen Energiespeichern sowie deren Demonstration auf Basis eines Redox-Flow-Speichers. Die Firma Gildemeister energy solutions setzt dabei auf die Verteilnetzebene, welche durch den raschen Zubau von dezentralen regenerativen Anlagen an ein neues Anforderungsprofil anpasst werden sollen. Die wichtigsten Zwischenschritte: Identifikation von Netzmerkmalen zur wirkungsvollen Optimierung von Netzausbau versus dezentraler Speicherung, Entwicklung von angepassten Batteriewechselrichtern für Redox-Flow-Batterien im Leistungsbereich 200 kW DC / 630 kVA sowie konkrete Demonstration und Bestätigung der analytisch ermittelten Maßnahmen zur Netzoptimierung.

Die Wissenschaftler entwickelten innerhalb des Projektes ein Simulationsmodell zur optimalen Platzierung von Großbatterien in Verteilnetzen mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energieanlagen. Anhand des entwickelten Modells soll die breitflächige Integration von Großspeichern im deutschen Stromnetz vereinfacht und somit beschleunigt werden. Aktuell wird der Speicher so eingesetzt, dass er durch eine intelligente Spannungsregelung an dem Installationsort nicht nur den Netzausbau in dem Ortsnetz einschränkt, sondern dieser stellt zeitgleich Primärregelleistung bereit, was unter den aktuellen Rahmenbedingungen der lukrativste Einsatzbereich für Großbatterien ist.

Phase 1: Bestimmung des optimalen Standorts für eine Redox-Flow-Großbatterie im Netzgebiet der LVN (LEW Verteilnetz GmbH) anhand von Simulationen und Entwicklung eines Wechselrichters für die Batterie (bis Sommer 2014);
Phase 2: Integration und Betrieb der Batterie in das Netzgebiet der LVN und Validierung der Simulationsmodelle anhand von Messdaten (Zeitraum: 1. Jahr bis 2. Jahr)
Phase 3: Gesamtkonzeptentwicklung zur Integration von Großbatterie in Verteilnetze und technische und wirtschaftliche Gesamtbewertung des Netzausbaus versus der Batterieintegration (Zeitraum 2. Jahr bis 3. Jahr).