Energiespeicher: Modulares System steigert Flexibilität
Verschiedene Energiespeichertechnologien flexibel zu kombinieren und die Batteriemodule über einen netzfreundlichen Wechselrichter an das Stromnetz anzubinden – das ist das Konzept des Projekts LeMoStore.
In dem neu gestarteten Verbundvorhaben arbeitet das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen. LeMoStore zielt auf eine maximale Lebensdauer der Batteriemodule und eine stabile Stromversorgung mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert LeMoStore mit rund 1,7 Millionen Euro.
Der Anteil erneuerbarer Energien am Strommix steigt. Da Sonnen- und Windenergie fluktuieren, das heißt zeit- und wetterbedingt schwanken, bedarf es leistungsfähiger Energiespeicher im öffentlichen Stromnetz, um eine stabile Versorgung zu gewährleisten. Herkömmliche Konzepte mit etablierten Technologien, wie Lithium-Ionen-Akkumulatoren, kombinieren viele Batteriezellen zu einem großen Energiespeicher. Dieser wird, ähnlich wie bei Photovoltaikanlagen, über einen Wechselrichter – eine elektronische Schaltung, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt – an das Stromnetz angeschlossen.
Lade- und Entladeleistung strategisch aufgeteilt
Einen neuen Ansatz verfolgt hingegen das Forschungsprojekt „Lebensdaueroptimierte Integration Modularer Energiespeicher in Stromnetze“, kurz LeMoStore: Das Konzept sieht vor, mehrere kleine Batteriemodule, die auf verschiedenen Speichertechnologien basieren, flexibel zu kombinieren und effizient über einen netzfreundlichen Wechselrichter an das Stromnetz anzubinden. „Lade- und Entladeleistung werden strategisch aufgeteilt, um die maximale Lebensdauer der Batteriemodule zu erreichen und zugleich die anwendungsspezifischen Anforderungen an das Stromnetz zu erfüllen“, erklärt Professor Marc Hiller, Mitglied der Institutsleitung am Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT.
Im Verbundvorhaben LeMoStore arbeitet das KIT mit der Technischen Hochschule Aschaffenburg (TH AB) und den Unternehmen BMZ Germany GmbH und BATEMO GmbH als Partnern sowie mit den Unternehmen HBK – Hottinger Brüel & Kjær GmbH, Linde Material Handling GmbH, KION Battery Systems GmbH (KBS) und Mainsite GmbH & Co. KG als assoziierten Partnern zusammen. Das Projekt startete am 1. Juni 2021 und ist auf drei Jahre angelegt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert LeMoStore mit rund 1,7 Millionen Euro.
Demonstrator im Energy Lab 2.0 getestet
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler modellieren ein Gesamtsystem, um die optimale Energieverteilung in Echtzeit zu bestimmen. Im Rahmen des Projekts realisieren sie das Gesamtsystem als Demonstrator. Zur Erprobung nutzen sie die Power Hardware in the Loop (PHIL)-Infrastruktur, die zum Energy Lab 2.0 am KIT gehört. Mithilfe von PHIL-Emulatoren lassen sich Wechselstromnetze bis 1 kV und Gleichstromnetze bis 1,5 kV nachbilden. In der PHIL-Testumgebung lässt sich die realistische Netzumgebung simulieren. Die Forschenden können damit den LeMoStore Demonstrator in allen auftretenden Betriebszuständen testen und seine Funktionsweise validieren und verifizieren. Die dazu notwendige präzise und hochdynamische Messtechnik wird vom Partner HBK – Hottinger Brüel & Kjær GmbH zur Verfügung gestellt.
Das Projekt LeMoStore zeigt damit nicht nur zusätzliches Potenzial der Lithium-Ionen-Batterien innerhalb der Stromnetze, sondern trägt auch zu Lösungen für die Energiewende bei, indem es die Möglichkeiten eines optimierten Zusammenspiels von Speicher- und Umrichtertechnologien bei Verwendung etablierter Hardware verwirklicht.
- Weitere Informationen zum Projekt: https://www.lemostore.de
- Weitere Informationen zum Energy Lab 2.0: https://www.elab2.kit.edu
- Details zum KIT-Zentrum Energie: https://www.energie.kit.edu
