kV-Batt-TECH

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 um Verbrauch von fossilen Energieträgern zu reduzieren und die benötigte Energieeinspeisung zeitweise durch Batteriespeicher mit nachhaltig erzeugter Energie 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, beispielsweise 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) und den damit verbundenen Leistungen gering, was hohe Stromleitungsverluste zur Folge hat. Zum anderen ist das System aufgrund der Vielzahl der verwendeten Einzelzellen fehleranfällig und erfordert einen entsprechenden Wartungsaufwand.

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.

• 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

Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalens

Labor für Hochspannungstechnik und Labor für Regenerative Energien der FH Dortmund:
Batterietechnologie, Hochspannungstechnik, Isolations- und Feldsteuerungskonzeption, Zelltechnologie

Siemens AG:
Automatisierungstechnik, Digitalisierung, Effizienzoptimierung, Systemintegration, Steuerung

WEISSGERBER Engineering:
Batteriemanagement, Datenverarbeitung, Diagnosetechnik, Sensortechnik