Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

An der RWTH Aachen University wird gemeinsam mit den Projektpartnern Exide, SMA und Uniper ein hybrider Batteriespeicher mit einer Leistung von 5 Megawatt und einer Speicherkapazität von ca. 5 Megawattstunden errichtet. Der stationäre Batteriespeicher mit dem Projektnamen M5BAT setzt zwei unterschiedliche Blei-Säure-Batterie-Technologien und drei unterschiedliche Lithium-Ionen-Batterie-Technologien ein. Durch den modularen Aufbau können unterschiedliche Speichertechnologien kombiniert werden und es besteht die Möglichkeit, den Speicher in Zukunft zu erweitern. Die Anwendungsfelder dieses hochleistungsfähigen, standortunabhängigen und modularen Systems umfassen die Bereitstellung von Regelleistung für einen stabilen Netzbetrieb, sowie den Stromhandel und die damit verbundene Nutzung von Strompreisdifferenzen. Mittels zehn Umrichtern und fünf Transformatoren wird die Anlage an das örtliche Mittelspannungsnetz angeschlossen.

Die Steuerung des Speichers durch eine zentrale Leittechnik basiert auf einer industriellen Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), die sowohl jegliche Kommunikation mit den Systemkomponenten als auch die Kommunikation mit dem Speichervermarkter sowie das Energiemanagement übernimmt.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

In diesem Vorhaben wurde ein modulares Batteriespeichersystem (BSS) mit zehn parallelen Strängen errichtet. Durch die Kombination von Blei-Säure-Batterien und verschiedenen Lithium-Ionen-Batterietechnologien entsteht eine homogene Verteilung von Energie- und Leistungsspeichern. Hierdurch können die Vorteile der einzelnen Technologien optimal genutzt werden bzw. deren Nachteile kompensiert werden. Die Lithium-Ionen-Batterien fungieren als Leistungsspeicher mit verhältnismäßig kleiner Kapazität während die Blei-Batterien einen relativ kostengünstigen Energiespeicher darstellen. Im Verbund der verschiedenen Technologien ist es möglich, ein Spektrum an Anwendungen verschiedener Anwendungen bzw. Entladezeiten zu bedienen.

Der Anlagenbetrieb wird zunächst gemäß einem wissenschaftlichen Programm durchgeführt, das es erlaubt, belastbare Aussagen zu den Lebenszykluskosten und Einsatzpotenzialen zu tätigen. Dazu gehören neben den eigentlichen Kosten für die Batteriezellen und deren Lebensdauer vor allem auch Peripherien für die Installation der Batterieanlage, welche neben der Unterbringung auch die Batteriemanagement- und Batteriediagnosesysteme sowie das Thermische Management (Lüftung, Klimatisierung) und die Integration in bestehende Wärmesysteme enthalten. Zudem werden für wichtige Speicheranwendungen wie Primärregelung und Sekundärregelung, Zielkostenansätze erarbeitet, die Aussagen darüber erlauben, ab welchem Regelenergiepreis elektrochemische Energiespeicheranlagen wirtschaftlich sind. Hierbei werden verschiedenen Betriebsweisen und deren Beeinflussung auf die Lebensdauer berücksichtigt. Im Anschluss wird es eine wirtschaftliche Erprobungsphase geben, in welcher der Speicher als Asset im Netz an der Strombörse vermarktet wird.

Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Auf Basis der Erkenntnisse über die Belastungen der Batterien im realen Betrieb können für die Marktteilnahme geeignete Szenarien entwickelt werden, die in der Folge um Vermarktungsszenarien erweitert werden. Des Weiteren durchläuft das BSS den gesamten Prozess der Präqualifikation für die Vorhaltung und Erbringung von Primärregelreserve. Durch die Erhebung und Auswertung aller Investitionen in der Bau- und der Betriebsphase ist es möglich, eine Kostenbasis zu erstellen und auf Grundlage dieser Empfehlungen für weitere Speichervorhaben abzuleiten. Darüber hinaus wird es zukünftig möglich sein, durch die Existenz von Betriebsdaten, fundierte Aussagen über die Zuverlässigkeit von Batteriespeichern treffen zu können. Für den Betrieb des BSS mit seinen fünf unterschiedlichen Technologien, ist die Ansteuerung bzw. das Energie Management System (EMS) eine wichtige Kernkomponente. Hierfür werden Algorithmen entwickelt die einen Hybridspeicherbetrieb ermöglichen und zugleich wirtschaftliche Gesichtspunkte sowie alle Restriktionen des Strommarktes berücksichtigen.

Galerie

Foto zu Verbundprojekt M5Bat: Speicher_Gebaeude

Foto zu Verbundprojekt M5Bat: Speicher_Topologie

Foto zu Verbundprojekt M5Bat: LithiumIonenRaum_LMO

Foto zu Verbundprojekt M5Bat: Bleibatterieraum_OCSM

Foto zu Verbundprojekt M5Bat: Transformatorenraum

Foto zu Verbundprojekt M5Bat: Umrichterraum

Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien, Blei-Säure

Anwendungsfelder

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, Industrie

Verbundprojektleiter

Frau Dr. Sabine Vogel

Telefon: +49 241 80-49667
E-Mail: info@m5bat.de

Pressekontakt

Frau Dr. Sabine Vogel
Telefon: +49 241 80-49667
E-Mail: info@m5bat.de